新型混凝土复合防腐阻锈剂开发及性能研究

■建筑材料福建建设科技2018. N a l7
新型混凝土复合防腐阻锈剂开发及性能研究
阮锦发(福建建工集团有限责任公司福建福州350001)
[摘要]本文以减水组分、钢筋阻4秀组分、密实组分、减缩组分、抑制组分和钡盐等作为主要原材料，研制开发出新型混凝 土复合防腐阻锈剂，并进行相关耐久性能测试。

试验结果表明，该防腐阻锈剂不仅改善了混凝土的工作性能，同时，还可以改善混 凝土的孔结构，提高混凝土的力学性能、抗硫酸盐和氯盐侵蚀性能等综合耐久性能。

[关键词]混凝土；抗侵蚀；防腐阻锈剂；腐蚀电量
Development and performance study of sulfate - resistant and corrosion - inhilbiting compound admixtures for concrete
Abstract ：A new type of sulfate- resistant and corrosion- inhibiting compound admixture far concrete was d ducing component,steel rust- inhibiting component,compact component,shrinkage component,inhibiting c main raw materials$and the related durability tests were carried out.The experimental results show t -inhibiting compound admixture for concrete can not only promote the properties of the concrete，but also improve concrete$including the mechanical properties and the sulfate/chlorine corrosion resistance.
Key W O'S #concrete，corrosion resistance，sulfate- resistant a nd corrosion - inhibiting admixture，electricity q
〇引言
钢筋混凝土结枸能够充分发挥钢筋和混凝土两者的优点 来承受外部荷载，被广泛应用于中高层建筑、大跨度桥梁、隧 道、地铁等土木工程结构中。

在这些土木工程结构中，混凝土 的耐久性尤其关键，往往直接决定了建筑物的使用寿命。

在 影响混凝土耐久性的因素中，其中最主要的因素之一是氯盐、硫酸盐侵蚀[1^2]。

氯盐、硫酸盐侵蚀会导致钢筋混凝土结构 膨胀开裂、钢筋锈蚀等，从而引起钢筋混凝土结构性能退化乃 至失效破坏，严重影响建筑物的耐久性能，降低建筑物的使用 寿命[34]。

近年来，在许多建筑工程中均发现混凝土建筑物 遭受氯盐、硫酸盐侵蚀，尤其是内陆盐碱地区、滨海地区混凝 土建筑物的破坏程度更为严重[-]，造成严重的安全隐患和巨 大的经济损失。

混凝土的抗氯盐、硫酸盐侵蚀能力的改善和 提高已成为迫切的工程需求，而如何改善、提高混凝土的抗氯 盐、硫酸盐侵蚀能力问题也是混凝土耐久性研究的重点和难 点。

目前，采用特殊的抗硫酸盐水泥和在混凝土表面覆盖防 腐涂层提高混凝土防腐蚀性能的主要方法，但这些方法都存 在一定的缺陷，如工程造价高，工艺繁琐复杂，耐腐蚀时间短 等。

在实际工程应用中，将具有不同功能的外加剂进行复合，具有操作简单、见效快的特点，因此复合技术被广泛采用。

本 文将具有抗氯盐侵蚀的阻锈剂与抗硫酸盐侵蚀性能的防腐剂 进行复合，从两方面人手研制复合防腐阻锈剂:提高混凝土本
作者简介#阮锦发（1972. 12 -),男，MBA在读%高工%注册一级建造 师。

身的密实性、强度，提高混凝土抗渗性，延缓、甚至防止有害离 子的侵人;同时添加化学组分，消耗有害离子，阻隔有害离子和 钢筋的接触—
—以期制备出一种兼具抗氯盐侵蚀和抗硫酸盐侵 蚀性能的防腐阻锈剂。

在复合过程中考察各组分的种类和配比 关系，以期各组分协同作用，发挥出更大的综合防腐效果。

本文通过提高混凝土本身的性能来提高钢筋混凝土的防 阻锈能 ，法 ，同抗氯盐、硫酸盐
侵蚀的防腐阻锈剂，并进行相关耐久性能测试。

1实验部分
1.1实验材料及设备
硅酸盐水泥:P. 042.5,福建炼石水泥有限公司；河砂：& 区中砂，细度模数2.6，含泥量0.7%，市售;碎石，双级配，5 - 20mm，满足连续级配要求，市售；自来水;聚羧酸减水剂:福建 建工建材科技开发有限公司；自制复合防腐阻锈剂（CB);市 售某防腐阻锈剂(TB)。

SJD-60型强制式混凝土搅拌机;JJ -5行星式搅拌机；T Y A-2000型电液式压力机;AHC -7L混凝土含气量测定 仪;SP- 540型混凝土收缩仪；C AB R- LSB/ &型触摸屏全自 动砼硫酸盐试验机；内阻不小于1M'，测量精度为0.01 m V的高阻值伏特表;阻值为100'的电阻器等。

1.2复合防腐阻锈剂的制备与使用
以减水组分、钢筋阻锈组分、防腐组分等作为主要原材 料，其中防腐组分包括密实组分、减缩组分、抑制组分和钡盐，各组分掺量见表1。

将各组分粉料按配比在d-5行星式搅 拌机中混合均匀，即制成复合防腐阻锈剂，防腐阻锈剂掺量 (内掺）为胶凝材料用量的10%。

8福建建设科技2018. N o. 1■建筑材料表1复合防腐阻锈剂各组分掺量
组分代号组分名称量/%
A减水组分5-10
B钢筋阻锈组分1-2
C分40-60
D减分5-15
E分10-20
F盐15-25
1.3混凝土工作能及耐久性能测试
固定水灰比，通过调整减水剂的掺量使得混凝土达到相
同，减水作用 &配
见表2,依据 标 混凝土工作性能及 久性能
&GB/T31296 -2014《混凝土 阻锈剂》的
A规 方法进行混凝土腐蚀电量 &
表2混凝土配合比
编号
水泥
(kg/m3)
砂
(k/m3)
石
(k/m3"
复腐
阻锈剂
(k/m3)
用水量
(k/m3)
减水剂
(%)
J380768115201901
T342768115238(TB)1900.7
C342768115238(CB)1900.3
8结果与讨论
21掺复合防腐阻锈剂受检混凝土性能指标
根据表1配比，优化防腐阻锈剂配方制备复合防腐阻锈 剂，阻锈剂掺量（）为凝材料用量的10%，由表3所示，复合防腐阻锈剂 技术指标满足GB/T 31296 -2014《混凝土 阻锈剂》标 要求。

表3 复合防腐阻锈 能指标
序号项目性能指标实测值
1水％#10055
2凝结时间差/min 初凝
on,1on
-22终凝+ 15 3d$90161
3抗压强度比/%7d$90147
28d$100129 4收缩率比/%#11099
5氯离子渗透系数比/%8579
6硫酸盐侵蚀系数比/%$115125
7电量％5038
2.2防腐锈的工作能及能
由表3混凝土配合比，进行相关混凝土工作性能试验，标 准养 规 ，并 学性能测试，如表4%1表4的数据表明，基混凝土，阻锈剂能善混凝土的工作性能。

当基混凝土的减水剂掺量为%，掺TB混凝土的减水剂掺量为0.7%，掺CB的掺量为 0.3%时，三组混凝土的初始坍落度一致，这表明TB，CB对混 凝土 有 作用，为含有的减水剂所致。

基混凝土，阻锈剂混凝土 30=9持力更强，含气量损失更小，表现出一定的保塑性能。

从图4可以直观看 出，混凝土的3d、7d的抗压强度情况为J> T$C，但随着养护 间，28d、56d混凝土强度情况完全相反，即
C>T>J。

由阻锈剂含有 、粉
组分，导致混凝土早期强度发展不足、偏低。

但随着养 期，、分 逐 ，生更稳定的C - S-H凝胶，混凝土结构更加致密，提高混凝土的后期强度。

图1，阻锈剂的28d混凝土抗压强明显高于基准混凝土的抗压强度。

表4防腐阻锈剂对混凝土坍落度和含气量的影响
坍落度含量綱，
始30m in始30m in J12060 2.3 1.2
T12090 2.2 1.7
C12095 2.5 2.0
60 1
图1防腐阻锈剂对混凝土抗压强度的影响
2.3防腐阻锈剂的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能
将养 规 混凝土 抗硫酸盐侵蚀试，如表 5 示。

表5防腐阻锈 能的影响抗压强度/M P< 硫酸盐侵蚀系数/%硫酸盐侵60标养90标养6090
'战尔默P L
/%
J35.345.130.845.57868-
T42.147.737.447.58879116
C44.748.641.448.99285125由表5可以看出，，混凝土受5%硫酸钠溶液侵蚀后，抗 压强 硫酸盐侵 数 逐渐减小。

60 及90〔抗硫酸盐侵蚀循环显示，掺TB、CB混凝土的抗压强度均大于 基准混凝土，硫酸盐侵蚀系数C > T> J。

GB/T 31296 - 2014《混凝土 阻 锈 剂 》标 规 硫 酸 盐 侵 数 小115%，CB、TB的硫酸盐侵蚀系数比均高于这一数值，且CB 的数值更高，表现出更 抗硫酸盐侵 肯旨。

阻锈剂表现出更 抗硫酸盐侵蚀性能，有以下几方 #首先，CB中含有 分和减 分，在两者的共同作用下，混凝土水化更完全，收 ，提高，混凝土的抗 大大提高，减少 混凝土中的S〇2-
、
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0#£^._I----1-----1-----1-----1-----1-----1-----1---
0306090120
龄期/d
图8腐蚀电流
图2、图3表明，不论掺/' 阻锈剂，混凝土在受氯盐侵蚀早期，电为0,钢筋未发生锈蚀现象。

干湿循环周 ，电、电量曲线
龄期/d
图3腐蚀电量
向上的，通过混凝土的腐蚀电流、腐蚀电量是不断增多的;这 为钢筋表 逐渐被氯离子侵蚀，再致密，钢筋 开始锈蚀。

在每干湿循环周，阻锈剂混凝土 电量明显低于基 ，L低于T，明这两 阻锈剂都具有 抗氯离子侵 能，且CB 的阻锈性能 。

阻锈剂表现出更优的阻锈性能，有以下两方 面的原因。

首先，在C B防腐组分的作用下，混凝土的水化更 完全，构到善，、抗 大大提高，氯离子 混凝土 低。

，阻锈组分含有-NH2和-C= N-双键官能团，其中的N元素含有孤对 电子，电子给体，而钢基材 电子受体，其电离 铁离子可与阻锈剂中的成分形成配位键，生致密、稳 配 物 ，将钢筋与氯离子隔离，防钢筋 锈 。

3结论
(1) 通过大量试验研究，研制开发了一种新型混凝土复
阻锈剂，技术指标 。

(2) 对比基准混凝土和市售某防腐阻锈剂，加入适量的
阻锈剂，分物理、化学作用下，可显著善
混凝土工作性能，混凝土 构，步提高混凝土的学性能、抗硫酸盐和氯盐侵 能等综 久性能。

参考文献
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c〇3-、c r等离子的数量。

其次，随密实组分均勻分散在混凝 土 b<+会与渗透进入的s〇2-、cc\-生成硫酸钡、碳酸 ，进一步低有害离子的含量。

，CB还含有抑制组分，分中含有强极性膦酸根离子，它能够和钙矾石
基本结构 （阳离子）发生化学反应生成更稳 络
合物，阻 石 生，同减少了由 石向碳硫硅钙
石直 变 能性，也会 混凝土 。

些物
理阻隔、化学反应 作用，循 ，提高了混凝土抗 硫酸盐侵 能 。

2.4防腐阻锈剂的混凝土抗氯离子渗透性能
混凝土的氯离子迁移系数 采用RCM法(28d龄期），并计算氯离子 数 见表6。

表F防腐阻锈剂对混凝土抗氯离子渗透性能的影响
编号氯离子扩散系数/( 10 - 12m2/S)氯离子渗透系数比/%
J13.5-
T11.484
C10.779
表6中自上而下，氯离子扩散系数逐渐变小，说明掺入防
腐阻锈剂后抗氯离子渗透性能得到明显的改善。

样品T，C 氯离子 数比分别为84j、79j，均 标准规定要求。

C的氯离子 数比T的更小，表现出更 抗氯离 子渗透能力。

CB分、阻锈组分通过物理、化学作用，能 混凝土的水化程度，改善混凝土 观结构，混
凝土 、抗 大大提高。

2.5防腐阻锈剂的混凝土腐蚀电量
实验采用3%的N<C侵蚀溶液测试掺防腐阻锈剂混凝 土的钢筋锈蚀情况:所有 干空养 28d后开始 ，28d为 干湿循环。

在每循8天测一次电流（检后开始计算时间），直 过基准混凝土至少一半试样的电流量不小于150C，且平均总的宏电池 电量大 150C，。

见 2、3。

40
35
30
25
20
1
5
1。