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通过添加胭脂红（opuntia ficus-indica）增强混凝土的耐久性
安德列斯·安东尼奥·托雷斯·阿科斯塔a,uArr;, L. Alejandra Diacute;az-Cruz b
a蒙特雷理工大学土木工程学院土木工程专职教授，EpigmenioGonzaacute;lez500，克雷塔罗校区工程与科学学院，
墨西哥，克雷塔罗，2号楼4楼，办公室28，圣地亚哥，克雷塔罗，76130
b墨西哥巨型水泥搅拌机研发工程师
文章信息
文章历史：
2019年7月1日收到
收到修订版表格2020年1月10日接受2020年1月13日
关键字：混凝土
氯化物渗透性耐久性
胭脂
印度榕树
摘 要
耐久性标准用于评估包含仙人掌榕（OFI，也称为胭脂红）衍生物的混凝土：渗出胭脂红粘液（eNm），熟胭脂红粘液（cNm）和脱水胭脂红粉（dNp）。含有eNm和cNm的混凝土是通过水质置换以4％，8％，15％和30％的浓度制备的。通过更换砂块，以1％，2％和4％（每水泥重量）添加dNp。监测混凝土的物理和机械性能以进行胭脂红衍生物处理和对照（不含胭脂红衍生物），以量化任何可能的耐久性改进。
耐久性测试包括：饱和电阻率（qS）；总毛孔百分比（TV％），毛细管
吸收（有效孔隙率，eEF）；抗压强度（fc）;快速氯化物渗透性（RCP）;和SEM显微照片分析。因为胭脂红衍生物的反应时间明显较慢，所以在30、90、180和400天评估了测试。
除氯化物运输外，添加脱水胭脂粉（dNp）并没有显着改善混凝土的耐久性能：添加量＜2％可使RCP指数值降低至10％。渗出物胭脂浆粘液（eNm）的耐久性指数值提高了20％（TV％/ eEF降低，qS / fc增加），RCP指数提高了30％。在所有四个测试年龄下，煮熟的胭脂浆粘液（cNm）产生的结果均优于对照混合物（改善了20％至40％）。总之，胭脂红衍生物可能会堵塞水泥基体孔中的海绵状生物聚合物，从而阻止水和氯化物输送到混凝土中。
copy;2020 Elsevier Ltd.保留所有权利。
- 介绍
在选择适合项目规格的材料时，了解建筑材料的物理和化学性质对工程师和建筑师至关重要。钢和混凝土由于其广泛的可用性，成本效益和多功能性，是建筑中最常用的材料。两种材料在机械和化学上都可以很好地协同工作：钢提供了混凝土所缺乏的拉伸强度，并且混凝土可以保护钢免受环境侵蚀性污染物的腐蚀。常见的腐蚀性污染物包括氯化物（在海洋环境中）[1] 和碳/二氧化硫（在城市和/或工业环境中）[2].
耐久性是混凝土的一项关键特性，由于其优点而尚未受到重视。已经有几种技术
author通讯作者。
电子邮件地址：atorresa@tec.mx (AA Torres-Acosta).
经过测试，可以提高钢筋混凝土结构在恶劣环境下的耐久性。这些范围包括改善混凝土质量，从而为钢材提供化学保护；以及在放置到混凝土中之前直接应用于钢筋的保护系统（即防腐蚀的油漆或涂料）；应用于成品结构外部的保护系统（即聚合物涂层）；钢筋的阴极保护；以及具有更高耐腐蚀性的替代材料（例如，不锈钢，镀锌钢和碳纤维）。
各种添加可以改善混凝土的机械性能和耐久性。仙人掌仙人掌已被用作钢的防腐处理的令人满意的成分[3] 以及用作砂浆和混凝土的防水材料[4,5].OFI仙人掌的这些以及许多其他应用（因其西班牙名nopal而广为人知）可以追溯到其在墨西哥的传统用途，即起源于中美洲的文化（例如，玛雅人，墨西哥人等）。例如，已知在加入胭脂红后，根据机械和化学性质的砂浆质量会提高[3–5].但
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118170 0950-0618 /copy;2020 Elsevier Ltd.保留所有权利。
放置这种植物添加剂时的具体性能尚未得到详细评估。
- 研究意义
如果将胭脂红衍生物添加到混合物中，则研究意义在于从其耐久性能评估混凝土的物理特性（即孔隙率和机械强度）。评价了三种胭脂红衍生物：渗出胭脂红粘液（eNm）；和煮熟的胭脂红粘液（cNm）；和脱水胭脂粉（dNp）。通过补水（按质量计）将粘液（eNm或cNm）以不同的比例添加到混凝土中，通过补沙质量以不同的百分比添加dNp。然后使用耐久性指数测试评估混凝土混合物，以确定哪些处理导致了对照混凝土以外的改进（没有添加胭脂红衍生物）。
- 实验程序
用含有不同比例的胭脂红衍生物的混凝土制造直径为10厘米，高度为20厘米的混凝土圆柱体。制造了四十八（48）个圆柱体，其中包含4％，8％，15％或30％eNm和cNm衍生物。使用包含1％，2％或4％dNp衍生物的混凝土制成三十六（36）个圆柱体。最后，作为对照混合物，使用不含胭脂红衍生物的混凝土制造了十二（12）个圆柱体。对粗骨料和细骨料进行了物理特性测试，在圆柱体制造之后，对混凝土进行了物理和机械测试。所有测试均符合ASTM规范化程序，稍后将进行说明。
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- 胭脂红衍生物的制备
诺帕尔（Nopal）是墨西哥极有特色的仙人掌植物，深深植根于其历史，文化，美食甚至是该国国家标志的一部分。在西班牙担任墨西哥州总督期间，该工厂遍及多个国家和地区（即南美，北非，澳大利亚，甚至西班牙）[3–5].
黏液提取是通过首先收获胭脂状刺叶，去除刺并将刺切成立方体来完成的（约
1 1厘米）。通过将这种胭脂树块以1：1的比例浸泡在水中48小时，然后通过厨房筛子将其与固体分离，从而提取渗出液中的黏液（eNm）。煮熟的粘液（cNm）是通过将胭脂红立方体以1：1的比例放入水中，加热至沸腾，冷却至室温并用厨房筛子将粘液与固体物质分离而制得的。对于两种类型的粘液，在加工后将固体物质压榨以获得最大可能的粘液量。黛希
X
比率为0.50，为此混凝土配合料设计选择30 MPa作为28天抗压强度（f0c）。混凝土混合物设计是根据ACI标准规范211.1获得的。成分比例仅在eNm和cNm处理的含水量和dNp处理的含砂量方面发生了变化。所有圆柱体均出现10 cm坍落度，允许公差为plusmn;2.5 cm[7].混合比例列于表1和2.将钢瓶放在装有足够水以防止水分流失的密封容器中，并保持在室温下直至测试（连续固化）。
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- 饱和电阻率（qS）指数
饱和电阻率（qS）是所有材料的自然属性，对应于它们对电流通过的抵抗力，表示为kX-cm或Xm[8].混凝土的qS取决于孔隙度和孔隙饱和度，这两种性质都取决于水灰比和混合物的压实度。使用电阻计使用ASTM C-1876程序测量体积qS，其中将饱和海绵放在两个样品端，不锈钢板放在海绵顶部。将电缆从两个板连接到电阻计。仪表发出直流电压（V）并测量直流电流（I），然后给出电阻（Re）。qS估计值是通过将Re数据乘以样品尺寸（如等式）获得的。(1) [8,9]:
q frac14; Re(A) eth;1THORN;
L
S
其中：qS =电阻率（kO-cm或Om），Re =电阻（kO或O），A =面积（cm2或m2），L =长度（cm或m）。
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- 总无效百分比（TV％）指数
混凝土中的孔数量严重影响其渗透性，从而影响其耐久性。该测试可量化混凝土在制造过程中因水分过多或在处理过程中被空气包裹而产生的所有空隙（大孔，微孔，相互连接的孔和离散的孔）。按照ASTM C-642程序测量总空隙含量[8].切割圆柱体，切成直径10厘米，厚4-5厘米的切片。将切片在50°C干燥后
（122°F），直到质量恒定（从21天到35天）为止，初始测量为
采取保证并将其指定为干重（Wdry）。然后将切片放置在高湿度的塑料容器中，并不断进行测量，直到达到恒定质量为止，此时记录了最终的饱和质量（Wsa）。将水饱和的切片称重到水中以测量饱和的浸没质量（Wsu）。用以下公式估算总空隙率（％）[8]:
从以前使用过的商业供应商处获得提取的胭脂胭脂粉（dNp）[4]. 电视
% frac14; X
Wsa - Wdry
WSa - Wsu
100
eth;2THORN;
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- 圆柱试样的制造
使用CPC 30R-RS型水泥（墨西哥对熟料含量在60％至95％之间的II型ASTM水泥的名称）制造了144个混凝土圆柱体（直径10厘米，高度20厘米）。[6].压碎的石灰石和矿砂分别用作粗骨料和细骨料。确定了细/粗骨料的物理特性以用于混凝土混合物设计。由细骨料获得了分级，堆积比重，吸收能力，表面水分和细度模量。从粗骨料获得分级，最大尺寸，堆积比重，吸收能力，表面水分和干杆单位重量。水/水泥（w / c）
-
其中：TV％=总空隙率（％），Wsa =样品的饱和质量；Wdry =样品的干燥质量；Wsu =标本的饱和和浸没质量。
3.5.有效孔隙率（eEF）指数
eE指数表示TV％指数的一部分，该孔隙度允许将侵蚀性污染物迁移到混凝土中（例如O2，H2O，Cl-，SO-，CO2，因此得名：有效孔隙率。该测试的结果（也称为水毛细吸收测试或Fagerlund测试）以百分比表示[8].该技术是瑞典标准的基础，使用四个系数来描述砂浆和混凝土毛细管
4
表格1
控制，eNm和cNm混凝土混合物的比例。十二个10x20 cm圆柱体的数量。
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资料编号：[246319]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
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材料 |
控制油缸 |
4％黏液 |
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