阻锈剂

前苏联、日本和美国是最早使用钢筋阻锈剂的国家。日本于1973年首 次在大型工程中使用钢筋阻锈剂，主要目的是防止海洋环境中的氯盐 对钢筋的腐蚀。20世纪70年代初，美国大量推荐和使用环氧树脂涂层 钢筋，但由于这些工艺的经济指标和环保指标均不能令人满意，经过 大量和长期的试验测试后美国于70年代末期开始使用钢筋阻锈剂，80 年代中后期逐渐得到应用推广。早期的钢筋阻锈剂产品主要包括各种 亚硝酸钠、铬酸盐和苯甲酸钠等。但这些阻锈剂对混凝土的凝结时间、 早期强度和后期强度等都有不同程度的负面影响。美国Grace公司自 70年代中期对亚硝酸钙进行的大量研究表明，亚硝酸钙的阻锈效果优 于硼酸盐、钼酸盐和磷酸盐等无机阻锈剂，而且对混凝土没有明显的 负面影响和引发碱集料反应的可能性，使其作为主流阻锈产品在美国 和日本得到广泛的应用。但由于亚硝酸钙对人体的健康有害(致癌性)，
1阳极型阻锈剂
机理：作用于“阳极区”，通过阻止和减缓电化学反应的阳极过程，从 而达到保护钢筋不被锈蚀的目的。这类物质一般有氧化性，如硝酸盐、 铬酸盐、硼酸盐、氯化亚锡、苯甲酸钠等。阳极阻锈剂又称为“危险型” 阻锈剂，用量不足会加剧腐蚀，通常需要和其他的阻锈剂联合使用。如 亚硝酸盐，在阳极作用表达式为： Fe²﹢＋OH¯+NO2¯=NO+γFeOOH（钝化膜） NO2¯∕CL¯＞1时，钝化膜封闭了CL¯深入的锈蚀作用，抑制锈蚀； NO2¯∕CL¯≦1时，不能阻止锈蚀作用，相反还会加深局部的腐蚀（深孔
目前国内外钢筋阻锈剂的主流产品都属于掺人型，迁移型钢筋阻锈剂
是近年提出的一种全新概念，它是直接涂覆于混凝土表面，通过自发的 渗透过程达到钢筋表面，最终在钢筋表面成膜实现对钢筋的保护。相比 于掺入型钢筋阻锈剂，迁移型钢筋阻锈剂具有如表l所示的诸多优点， 被誉为混凝土结构修复领域最具前景的新技术。目前全世界对迁移型钢 筋阻锈的研究还处于起步阶段。
1、混凝土碱度降低 一般情况下，混凝土呈碱性PH＞12，其中的钢筋便面会形成2-6mm的钝
化膜，保证钢筋不锈蚀。 只有当PH＞11.5时，钝化膜才会稳定存在；
当PH＜11.5时，钝化膜处在临界状态； 当PH＜10时，钝化膜就会破坏，由于钢筋的裸露、锈蚀，导 致混凝土结构破坏。
2、混凝土中电解质影响 混凝土中含有氯离子会聚集在钢筋表面对钝化膜产生脱钝作用。致使该处钢筋的铁表面暴露出来， 在水汽和氧存在下，铁表面与钝化膜之间产生电位差，发生氧化还原反应
盐碱地及盐污染的工业环境,氯离子可以从外部渗入到混凝土的内部,从
而引起钢筋的腐蚀。
混凝土的氯离子可以分为被混凝土所吸附的氯离子和存在于混凝土空 隙液的自由氯离子。通常存在一个导致混凝土钢筋破裂的临界氯离子 浓度。研究表明,氯离子的临界浓度与混凝土空隙溶液pH值、钢筋的 特性等因素有关。有关研究发现混凝土中CL¯∕OH¯＞0.61时，钢筋开 始腐蚀，并确定此值为临界值。 因此，应尽量减少混凝土中氯离子 的含量.
（1）严格按使用说明书的掺量使用 （2）可以干掺，也可以预先溶于拌合水中。当阻锈剂有结块时，以预先溶于拌合水中使
用为宜。无论何种方法，均应适当延长拌合时间，一般延长1min （3）掺钢筋阻锈剂的同时均应适量减水，并且按照一般混凝土制作过程的要求严格施工，
混合型：将几种不同的钢筋阻锈剂一起使用，希望能够达到它们的协同 作用
2.按形态分为 水剂型：约含70%的水；（国外） 粉剂型：固体粉状物，大多溶于水。（国内）
3.按作用原理分为
阳极型：混凝土中钢筋腐蚀通常是一个电化学过程。凡能够阻止或 减缓阳极过程的物质被称作阳极型阻锈剂。典型的化学物质有亚硝 酸盐、铬酸盐、苯甲酸盐等。它们能在钢筋表面形成“钝化膜”。 阴极型：通过吸附成膜，能够阻止或减缓阴极过程的物质。如锌酸 盐、某些磷酸盐以及一些有机化合物等。 混合型：将阴极型、阳极型、提高电阻型、降低氧化等多种物质合 理搭配而成的综合型阻锈剂。
混凝土施工一次性参入阻锈剂效果可达50年左右，而且施工简单、 方便，节省工时，费用较低，效果较阴极保护法、环氧涂层钢筋法显 著。
阻锈剂不宜在酸性环境中使用。使用效果与混凝土本身的质量有 关。掺入优质混凝土中能更好的发挥阻锈功能，质量差的混凝土中即 使加入阻锈剂也很难耐久。此外，亚硝酸盐阻锈剂，不适合在饮用水 系统的钢筋混凝土工程中使用阳极型阻锈剂多为氧化剂，在高温时易 氧化自燃，且不易灭火，存放时应注意防火.
3.钢筋阻锈剂的测试和评价技术 由于钢筋锈蚀造成混凝土结构的破坏给各国的经济带来了巨大的损失, 目前,许多国家都在探求检测钢筋锈蚀量的方法,除了传统的破损检测技 术外,无损检测钢筋锈蚀量是许多国家正在采用的新技术。混凝土中钢 筋锈蚀量的非破损检测方法有分析法、物理法和电化学法三大类。
分析法是根据现场实测的钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度、有害离 子的侵入深度及其含量、纵向裂缝宽度等数据,综合考虑构件所处的环 境情况推断钢筋锈蚀程度
机理：提高了阴、阳极间的电阻，使电化学反应受到抑制，从而使阴、 阳极腐蚀作用减缓甚至终止。如冶金建筑研究总院研制的RI系列即属于 综合性、混合型钢筋阻锈剂。
1.一种有效的钢筋阻锈剂需满足的条件: (1)其分子应当是具有强作用力的电子给体和电子受体,或者同时具有电 子给2受体系。 (2)溶解度应当满足能快速在腐蚀的钢筋表面饱和,而不宜从混凝土结构 中渗滤。 (3)能够在较低的电流密度下诱导电极的极化。 (4)和混凝土结构相容性好,不产生副作用。 (5)在使用环境的温度和pH值下均有效
物理方法主要是通过测定钢筋锈蚀引起电阻、电磁、热传导、声波传播 等物理特性的变化来反映钢筋锈蚀情况;
电化学方法是通过测定钢筋混凝土腐蚀体系的电化学特征来确定混凝土 中钢筋锈蚀程度或速度。 Dhouibi等人采用电化学阻抗谱考察了两种钢筋阻锈剂的长期作用效果, 结果发现经过三年0.5mol/L NaCl溶液的浸泡,烷基醇胺类阻锈剂对混 凝土的复盖度没有副作用,而亚硝酸钙并没有提高混凝土的特性。林昌 健等采用图1所示电化学微区测量装置,研究了混凝土/钢筋界面氯离子 浓度、pH值的分布。
1.按化学成分分为 无机型：成分主要由无机化学物质组成，无机钢筋阻锈剂主要包括亚硝 酸盐、硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、多磷酸盐、硅酸盐、钼酸 盐、硼酸盐等。其中亚硝酸盐类是研究应用最早的钢筋阻锈剂
有机型：成分主要由有机化学物质组成（通常有胺类、醛类、炔醇类、 有机磷化合物、有机硫化合物、羧酸及其盐类、磺酸及其盐类、杂环化 合物等。目前比较成熟的有机阻锈剂有胺基醇和脂肪酸酯阻锈剂。
阻锈剂
前言 阻锈剂的基本性能指标 阻锈剂的分类 阻锈剂的作用机理 阻锈剂在混凝土工程中的应用 几种常见的阻锈剂
定义
能阻止或减小混凝土中钢筋或金属预埋铁件发生锈蚀作用 的外加剂叫阻锈剂。这里的阻锈剂是指加入混凝土中或涂 刷在混凝土表面，能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质
钢筋混凝土结构是当今使用最广泛的建筑材料。因混凝土内钢筋发 生锈蚀导致的混凝土结构的过早破坏, 已成为影响混凝土结构耐久性 的重要因素
最常用的亚硝酸钠，是黄色的斜方晶体，水溶液呈碱性，能从空气 中吸收氧气逐步变为硝酸钠。在混凝土中无氯盐时，掺量为水泥质量 的1%～2%，用于常温和蒸汽养护混凝土中能有效阻止钢筋锈蚀；在 有氯盐存在时，掺量应大于2.0%。亚硝酸钠有毒，2g就可致人死亡， 皮肤接触亚硝酸钠溶液的极限浓度为1.5，大于此浓度时皮肤会发炎， 出现斑疹。
腐蚀）。
2阴极型阻锈剂 （1）这类物质大都是表面活性物质，它们选择吸收在阴极区，形成
吸附膜，从而阻止或缓解电化学反应。 （2）也有一些无机盐类阻锈剂可作用在阴极区，它们可在阴极生成
难溶于水的物质覆盖阴极区而抑制腐蚀的发生，但掺量较大，而 且效果也不如表面活性剂类阴极阻锈剂好。
表面活性剂类物质：高级脂肪酸铵盐，磷酸酯等 无机盐类：碳酸钠，磷酸氢钠，硅酸盐等
另外，氯离子的存在还能造成钢筋表面的局部酸化，降低PH值，从而进一步促进铁的阳极氧化 速度，在钢筋内部存在应力或有外界电流作用时，氯离子将加剧应力或电化学腐蚀。
混凝土中氯离子的来源主要有:
(1)来自于混凝土的原材料,如拌和水、海砂、垃圾电厂产生的飞灰、化
冰盐等。
(2)来自于混凝土的使用环境,如近海建筑物、使用化冰盐的桥梁和公路、
2.钢筋阻锈剂的适用范围 关于钢筋阻锈剂的适用范围, 国外规定用于腐蚀环境( 以氯盐为主) 中 的钢筋混凝土、预应力混凝土、后张应力灌注砂浆等。我国相关规定 ( YB/ T9231- 98) 对使用钢筋阻锈剂的环境和条件作了如下规定: 1）海洋环境: 海水侵蚀区、潮汐区、浪溅区及海洋大气区。 2) 使用海作为混凝土用砂, 施工用水含氯盐超出标准要求。 3) 采用化冰( 雪) 盐的钢筋混凝土桥梁等。 4) 以氯盐腐蚀为主的工业与民用建筑。 5) 已有钢筋混凝土工程的修复。 6) 盐渍土、盐碱地工程。 7) 采用低碱度水泥或能降低混凝土碱度的掺合料。 8) 预埋件或钢制品在混凝土中需要加强防护的场合。
瑞士和德国等国家甚至禁止使用。
Hale Waihona Puke 钢筋阻锈剂是指一种加入混凝土中能阻止或减缓钢筋腐蚀, 且对混凝土 的其他性能无不良影响的外加剂。钢筋阻锈剂通常应具有以下基本性能： 1.对钢筋有钝化作用( 阳极型阻锈剂) 或抑制锈蚀的产生与发展( 阴 极型或混合型) ; 2.不改变混凝土的基本性能( 如强度、密实性等) 或能改善与提高混凝 土的性能; 3.在碱性或中性条件下, 能保持长期有效; 4.对人与环境基本无害。 根据 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范!( JTJ 275- 2000) , 阻锈 剂质量验证试验应符合表1
混凝土钢筋中的锈蚀过程是一个长期的过程,研究和建立混凝土钢筋结 构的失效评价体系和阻锈剂测试技术,是钢筋混凝土结构监测和维护研 究的重要方面。
检测依据：GB8076(混凝土外加剂）
检测依据：YB/T9231(钢筋阻锈剂施工技术规程）
检测依据：GB/T8077（混凝土外加剂均匀性试验方法）
阻锈剂提高钢筋耐久性的示意图
防止钢筋腐蚀的技术措施可归纳为两大类。其一是提高混凝土自身的 防护能力，如高性能混凝土；其二被称作“附加措施”，主要包括： 混凝土外涂层、特种钢筋 ( 如环氧涂层钢筋、不锈钢钢筋等 ) 、阴 极保护及钢筋阻锈剂。作为耐久性措施，美国混凝土学会 (ACI) 确 认，涂层以外的上述三种措施，能达到长期有效的防护目的。此三种 措施各有特点与利弊，而在提高混凝土密实性的基础上，掺用钢筋阻 锈剂，是最通常使用的方法，而且是最简单、经济和效果好的技术措 施。因此，钢筋阻锈剂的研究与工程应用，得到了十分迅速的发展。 有统计表明，1993 年,全世界约有2000万m 3的混凝土使用了钢筋阻 锈剂，而到了1998 年,至少有5亿m 3的混凝土使用了钢筋阻锈剂 (5 年增长 20 多倍 !) ，可见发展趋势之迅猛。
4.按使用方式和应用对象分为
掺入型（DCI）：将阻锈剂掺加到混凝土中使用，主要用于新建工程
（也可用于修复工程）。目前世界上掺入型阻锈剂的组成中，亚硝酸
盐占重要地位。
渗透型（MCI）：也被称作迁移性阻锈剂，即将阻锈剂涂到混凝土表面，
使其向混凝土内部渗透并达到钢筋周围，主要用于老工程的修复该类 阻锈剂的主要成分是有机物，它们具有挥发、渗透的特点，能够渗透 到混凝土内部；这些物质主要通过“吸附”、“成膜”等原理保护钢 筋，有些品种还具有是混凝土密实性增加的功能
Fe²﹢+2Cl‐→FeCl2； FeCl2+OH¯→Fe(OH)2; 4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3(铁锈）
反应中氯离子本身并不消耗，仅起到促进锈蚀反应，加剧腐蚀的作用。在02和H20的共同作用下， 钢筋因发生上述电化学反应失去电子溶于水，钢筋逐渐被腐蚀。已腐蚀的钢筋表面进一步生成红铁 锈，体积膨胀数倍，混凝土开裂。混凝土的开裂又会导致有害物质更容易达到钢筋表面，钢筋的腐 蚀速度加快。其中Cl-可以重新在钢筋表面起作用，周而复始的促进铁的阳极氧化或成而自身并不 消耗。所以氯离子对钢筋的腐蚀作用一旦发生，就会持续地无休止的进行下去。