阻锈剂

• 腐蚀电池作用的结果使钢筋表面产生点蚀 或称坑蚀，由于大阴极（钝化膜区）对应 于小阳极（钝化膜的破坏点），点蚀发展 十分迅速。这就是处于海洋环境中钢筋混 凝土结构极易受到破坏的主导原因，也是 氯离子对钢筋腐蚀的主要机理。
• 为了防止Cl-对钢筋锈蚀的发生，应尽量减 少混凝土中Cl-含量，为此我国有如下规定： 1.预应力混凝土Cl-含量≤0.06%（占水泥质量） 2.普通混凝土Cl-含量≤1.10%（占水泥质量） 3.一般外加剂中不得使用氯盐 • 氯盐型防冻剂：当氯盐掺量为水泥质量的 0.5%～1.5%时，应加入亚硝酸钠阻锈剂， 亚硝酸钠与氯盐之比应大于1；当氯盐掺量 为水泥质量的1.5%～3%时，亚硝酸钠与氯 盐之比应大于1.3
复合型阻锈剂
• 复合型阻锈剂对阴极、阳极反应均有抑制 作用，它的作用是提高了阴、阳极间的电 阻，使电化学反应受到抑制，使阴、阳极 腐蚀作用减缓甚至中止
• 阻锈剂的作用实质在于阻止阴极过程、阳 极过程或增大阴、阳极之间阻力，其实际 功能不是阻止环境中有害离子进入混凝土 中，而是当有害离子不可避免的进入混凝 土内部之后，由于钢筋阻锈剂的存在，使 有害离子丧失侵害能力，抑制和延缓钢筋 腐蚀的电化学过程，从而达到延长混凝土 使用寿命的目的
5、阻锈剂在工程中的应用 • 阻锈剂在混凝土中的作用，不是阻止环境 中的有害离子进入混凝土中，而是当有害 物质不可避免地进入混凝土之后，利用其 阻锈作用，使有害离子丧失或减少其腐蚀 能力，使钢筋锈蚀的电化过程受到抑制， 从而延缓了腐蚀的进程，使混凝土延长了 使用寿命。
阻锈剂的应用范围
• 以氯盐为主的腐蚀环境情况下，如海洋环 境、海水浸蚀区、沿海潮差区、浪溅区； • 使用海沙地区，以含盐水施工混凝土； • 内陆盐碱地区，盐湖地区； • 受防冰盐侵害的路、桥； • 在氯盐腐蚀性气体环境下的钢筋混凝土建 筑物； • 已被腐蚀的建筑物的修复； • 使用低碱水泥或低碱掺合料的混凝土。
• 当钢筋混凝土结构处于海洋环境中，环境 中的氯离子会渗入混凝土，氯离子的存在 使钢筋的锈蚀过程大大加速，起到类似催 化作用。当氯离子达到钢筋表面并吸附于 局部钝化膜处时，会形成酸区从而破坏钝 化膜。氯离子对钢筋表面钝化膜的破坏首 先发生在局部，使这些部位露出了铁基体， 与尚完好的钝化膜区域间构成电位差，形 成腐蚀电池。
• （4）在技术、学术方面，通常按照其作用 原理分为 阳极型：作用于“阳极区”，促使其生产 保护膜以阻止或减缓阳极过程而达到钢筋 阻锈的目的 阴极型：在“阴极区”起作用，通过吸附 或成膜来阻止或减缓阴极过程的物质。 复合型：有些物质能提高阳极与阴极之间 的电阻，从而阻止锈蚀的电化过程
阳极型
• 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。
阻锈剂的应用效果和限制
• 一次性掺入，效果能保持50年左右。而且 施工简单、方便、节省工时、费用很低。 与环氧涂层钢筋保护法、阴极保护相比， 效果明显，经济上最合算。 • 使用范围广泛，可用于工业建筑、海工及 水工工程、立交桥、公路桥、盐碱地建设 工程、已有建筑物修复。
阻锈剂的应用效果和限制
• 不宜在酸性环境中使用。使用效果与混凝 土本身质量有关，优质混凝土能更好发挥 阻锈功能，相反，质量差的混凝土既使加 阻锈剂也很难耐久。此外钢筋阻锈剂主要 使用亚硝酸盐、不适合在饮用水系统应用， 使用过程中也容易发生中毒事件，使用中 必须加强防护。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 必须注意防火
阳极型
• 亚硝酸钙：白色结晶体，逐步取代亚硝酸 钠成为新一代阻锈剂。在混凝土中还有早 强作用，抑制碱-骨料反应作用，但掺量较 亚硝酸钠高。 • 硝酸钙：可作为早强剂及阻锈剂使用，其 掺量为水泥质量的2%～4%，根据用途而定
阳极型
• 铬酸钠和铬酸钾：其掺量为水泥质量的 2%～4%，绿色晶体，防钢筋锈蚀作用与亚 硝酸钠非常相似。 • 氯化亚锡：用于砂浆或混凝土中有氯盐存 在的情况下，显示出良好阻锈的效果。掺 量为水泥质量的2%～3%时，可防止钢筋锈 蚀并具有早强作用。实验表明，掺量为水 泥质量0.4%时，即使有氯盐存在时，也可 立即使钢筋钝化。
阻锈剂
孙磊 1020060033
前言
• 混凝土是全世界各类结构工程建设的首选 建筑材料，其耐久性直接决定了建筑物的 安全使用寿命。在混凝土工程中，以耐久 性为设计目标的设计思想已经得到广大工 程设计人员的普遍认可。目前，混凝土因 耐久性不良而造成的结构破坏远远多于因 承载力不足造成的破坏，混凝土耐久性已 成了当今世界的重大问题。
阴极型阻锈剂
• 阴极型钢筋阻锈剂主要作用于阴极区。其 主要作用机理是这类物质大都是表面活性 物质，它们选择性吸附在阴极区，形成吸 附膜，从而阻止或减缓电化学反应的阴极 过程。也有一些无机盐类阻锈剂可作用于 阴极区，它们可在阴极区生成难溶于水的 物质覆盖住阴极区而抑制腐蚀的发生，但 掺量较大而且效果不如表面活性剂类阴极 阻锈剂
3、阻锈剂的作用机理 • 阳极型阻锈剂 • 阴极型阻锈剂 • 复合型阻锈剂
阳极型阻锈剂
• 在钢筋表面所发生的电化学反应中存在阳 极区和阴极区。阳极型阻锈剂主要作用是， 提高钝化膜抵抗Cl-的渗透性，从而达到保 护钢筋不被锈蚀的目的。这类物质一般都 具有氧化性能，如亚硝酸盐、铬酸盐、硼 酸盐、氯化亚锡、苯甲酸钠等。
• 腐蚀反应包括阳极发生的铁电离反应和阴 极发生的溶解态氧的还原反应，其反应式 如下： 阳极反应：Fe —2e →Fe2+ 阴极反应：O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
• 腐蚀过程在钢筋表面析出氢氧化亚铁，该 化合物被溶解氧化后生成氢氧化铁Fe(OH)3, 并进一步生成红锈（nFe2O3·mH2O）,一部 分氧化不完全的变成黑锈（Fe3O4）。因相 同摩尔质量的铁锈较铁体积增大2.5～6倍， 铁锈生成对周围混凝土产生压力，是混凝 土顺钢筋方向发生开裂，并有 Fe(OH)3·3H2O胶体渗出，甚至出现混凝土 大块剥落从而导致结构破坏。
2、钢筋锈蚀机理 • 钢筋不是单一的金属铁，其中含有碳、硅、 锰等各种合金元素和杂质。当钢筋处在介 质中，其各组成元素与杂质间电极电位不 同，存在着电位差，即在钢筋表面形成许 许多多的微电池。一旦具备了腐蚀条件， 锈蚀便会发生和发展，因此钢筋的腐蚀过 程是一个电化学反应过程。
• 一般情况下，混凝土孔隙中的水分以饱和 的氢氧化钙溶液形式存在。在这样的强碱 性的环境中以及钢筋使用前要经过“钝化” 处理（即在钢筋表面形成几百“纳米”厚 的致密的氧化物膜γ-Fe2O3），因此，在混 凝土严密的包裹之下钢筋不容易发生锈蚀。 但是，当混凝土中碱度降低或受到有害物 质的侵蚀（如钢筋表面的氯盐浓度高于某 一临界值）时，钢筋表面的氧化膜收到破 坏，呈活化态的钢筋表面开始进行腐蚀反 应。
其一是提高混 凝土自身的防 护能力
• 高质量、高性能混凝土
在提高混凝土密实性的基 础上掺用钢筋阻锈剂
其二被称作 “附加措施”
• 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
最简单、 最简单、 经济和效 果好
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主要内容Baidu Nhomakorabea
1、阻锈剂的定义 、 2、钢筋锈蚀机理 、钢筋 3、阻锈剂的作用机理 、 4、混凝土阻锈剂的分类 、 5、阻锈剂在工程中的应用 、
前言
• 著名专家梅塔教授（P.K.Mehta）总结世界 50年混凝土耐久性状况时，认为钢筋腐蚀 是影响耐久性的第一因素，世界范围内大 量实践证明，氯盐是引起钢筋锈蚀的“元 凶” • 钢筋腐蚀是造成结构破坏和带来巨大经济 损失的“罪魁祸首”，而“盐害”则是钢 筋腐蚀的首要“杀手”
除了限制、改造氯盐环境外，防护措施可归纳为两大类
4、阻锈剂的分类 • （1）按形态分为 水剂型：约含70%的水；国外主要是水剂 型； 粉剂型：固体粉末体，大多数溶于水；国 内主要是粉剂型
• （2）按化学成分分为 无机型：主要由无机化学物质组成； 有机型：主要由有机化学物质组成； 混合型：由有机和无机化学物质组成。
• （3）按使用方式和工程对象分为 掺入型：将阻锈剂掺加到混凝土中使用， 该类阻锈剂的主要成分是有机物，它们具有挥发、渗透 主要用于新建工程（也可用于修复工程）。 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 目前世界上掺入型阻锈剂的组成中，亚硝 是混凝土密实性增加的功能 酸盐占重要地位。 渗透型：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
阳极型阻锈剂
• 以亚硝酸盐为例，其在阳极作用的表达式 为：2Fe2+ + 2OH- + 2NO2- → 2NO +γFe2O3 + H2O • NO2-与Fe2+相互作用生成具有保护作用的 钝化膜γ-Fe2O3。当有Cl-存在时，Cl-的破坏 作用与NO2-盐的成膜作用同时存在，当 NO2-量大于Cl-量时，抑制反应迅速进行， 钝化膜封闭了Cl-离子深入的锈蚀作用， 钢 筋锈蚀就会停止。但如果NO2-离子不够多， 就不能阻止锈蚀作用，相反还会刺激了局 部的腐蚀（也叫深孔腐蚀）
阴极型
• 表面活性剂类物质：高级脂肪酸铵盐、磷 酸脂等，成本较高，效果不如阳极型好， 但安全。 • 无机盐类：碳酸钠、磷酸氢钠、硅酸盐等 有一定的阻锈作用，但掺量较大。
复合型
• 使用较多的复合型为多种阻锈成分的配合 使用，取长补短，其综合效果大大优于单 一组分的阻锈剂。实际上目前使用的阻锈 剂均为复合型。含有多种成分的阻锈剂， 也有兼有阻锈和其他作用的复合剂，如早 强、减水、防冻等。 •
1、阻锈剂的定义 • 混凝土阻锈剂定义为：在钢筋与混凝土组 成的材料体系中，加入少量能阻止或减缓 钢筋腐蚀的，对混凝土的其他性能无不良 影响的化学物质 • 阻锈剂的定义强调的是对钢筋起作用的化 学物质，一些能改善混凝土对钢筋防护性 能的矿物添加料如硅灰虽也能够改善对钢 筋的保护能力，但不能称作为钢筋阻锈剂。 钢筋阻锈剂主要是通过化学、电化学作用 来改善和提高钢筋的防腐蚀能力