混凝土钢筋阻锈剂

《混凝土外加剂结课论文》

混凝土钢筋阻锈剂

学生姓名孙东宇

学号11410103

班级专业名称材料科学与工程专业11级1班任课教师金分树

材料科学与工程学院

混凝土钢筋阻锈剂

摘要：中国是海岸线长的国家，内陆还有大范围的盐碱地，更值得注意的是，中国广大

北方地区正在大量使用氯盐作为化冰盐。此外，中国工业建筑中的钢筋腐蚀比国外明显严重。基础设施是国家的经济命脉，又与人民生活休戚相关。在中国，以基础设施为主的钢筋腐蚀破坏，已经造成很大的危害，而未来潜在的威胁更是不可低估的。就“撒盐”的危害而言，中国北方地区，一方面“撒盐”逐年大幅度增加，另一方面又不采取防护措施，以北京为例， 1991 年撤盐 400 吨， 2001 年撒盐约 3000 吨，但桥梁设计规范中却没有防盐腐蚀措施的规定。使用不满 20 年的西直门立交桥，钢筋腐蚀破坏严重（已重建），东直门桥钢筋腐蚀明显（已修复加固），三元桥等也有钢筋腐蚀迹象。据悉，天津等市内立交桥也有同类情况发生。就海洋环境腐蚀而言，中国的海港码头、滨海设施、水工工程，更是有大量钢筋腐蚀破坏的事例，大多达不到设计寿命的要求。大量修复工程已经或正在进行，可惜没有经济损失的统计数据。参照国外资料，按占 GDP 的

1 ～

2 %计算，中国与钢筋腐蚀有关的经济损失（2000 年计），约为 900 ～ 1800 亿元（此推算数据仅供参考），这应该是个惊人的数字。中国正在进行大规模的基础设施建设，在钢筋腐蚀危害方面，我们自己的经验教训应该认真总结，国外的经验教训更值得认真吸取，避免重走“吃大亏”的老路。

关键词：混凝土，阻锈剂，生锈机理

一．钢筋腐蚀危害

以往有资料报道，美国腐蚀损失的 40 %与混凝土中钢筋腐蚀相关。近期，美国腐蚀工程师学会 (NACE) 发布的数据表明，美国每年的总腐蚀损失已达 3000 亿美元，占国民生产总值 (GDP) 的 4.2 %。另有报道指明，以基础设施为主的钢筋腐蚀破坏，其年经济损失达 1500 亿美元（占总腐蚀损失的 50 %、占 GDP 的 2 %）。单就桥梁而言，美国 60 万座桥中，已经有 40 %承载力不足，年修复费高达 2000 亿美元。美国技术评估委员会确认，为维持一座桥， 40 年内总的修复费，已经相当于四座桥的初建费用 !

对于以基础设施为主的钢筋腐蚀破坏，美国在总结经验教训的基础上，提出了“以防为主”的战略，即在腐蚀环境中的建设工程，必须采取防腐蚀措施。另外，在工程建设中，全面实施“全寿命经济分析”法，一方面明确“寿命期”内的经济责任，另一方面在保证设计寿命的基础上，初建费加维护费要做到技术、经济合理（用四座桥的费用维护一座桥显然是极不合理的）。“全寿命经济分析”法曾有如以下例举：氯盐环境，钢筋混凝土桥设计寿命为 40 年，采用加钢筋阻锈剂作为预先防护措施，其附加费用为每平米 5 ． 40 美元。若前期不采取防护措施，则 15 年开始修复，寿命周期 40 年内累积费用达每平米为 108 ～ 161 美元（20 多倍）。可见主张前期采取防护措施，具有十分重大的意义和长远的经济效益。

为保证工程质量和结构物的耐久性，中国发布了《建设工程质量管理条例》（即国务院 279 号令）。规定设计单位要“注名工程合理使用年限”，工程承包单位，对于基础设施的保修期限为“该工程的合理使用年限”。中国首次用政令确立工程质量与使用寿命的“责任制”。其意义是重大而深远的。势必也对钢筋腐蚀危害的治理起到巨大推动作用。

二．混凝土钢筋阻锈剂的分类

1.按作用机理

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。典型的化学物质有铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等。它们能在钢筋表面形成“钝化膜”。早期常用亚硝酸盐来做钢筋阻锈剂的主要成份。此类阻锈剂的缺点是在氯离子浓度大到一定程度时会产生局部腐蚀和加速腐蚀，被称作“危险性”阻锈剂。另外该类阻锈剂还有致癌、引起碱骨料反应、影响坍落度等劣点，因此现已很少作为阻锈剂使用。

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。这类物质虽然没有危险性，但单独作用时，其效能不如阳极型明显。

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。

2.按化学成分

无机型：成份主要由无机化学物质组成

有机型：成份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按使用方式和应用对象分

掺入型（DCI）：掺加到混凝土中，主要用于新建工程也可用于修复工程。

渗透型（MCI）：喷涂于混凝土外表面，主要用于已建工程的修复。

4.按形态分

水剂型：国外产品主要是水剂型。

粉剂型：国内产品主要是粉剂型。

三．混凝土钢筋阻锈剂的特点

钢筋阻锈剂是一种高效钢筋阻锈剂，掺入混凝土中可以阻止或延缓钢筋锈蚀，从而延长结构寿命，在国际分类中，属于“掺入型”。该产品适用于普硅和矿渣水泥配制的混凝土，对粉煤灰、矿渣粉、硅灰和常用的减水剂有较好的相容性。本产品对引气剂有选择性；在25℃以上使用时，有明显早强，促凝作用，并有坍落度损失方面的影响，必要时可采取缓凝措施。它在钢筋表面形成致密的保护层，当有害离子（如cl-）侵入混凝土结构中，它能有效的抑制、阻止和延缓钢筋锈蚀的电化学反应过程，从而延长钢筋混凝土结构的使用寿命。

四．混凝土钢筋锈蚀机理

由于钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构物的破坏已经成为世界性问题。造成钢筋锈蚀的主要原因是氯盐。氯盐一方面来自混凝土原材料，如拌和水、海砂、防冰盐、盐雾及氯盐（或含氯盐）外加剂等；另一方面来自使用环境，中国有相当多地下含氯盐环境，除沿海地区外，还有盐碱地、盐湖地区及盐污染的工业环境等。氯离子能透过混凝土到达钢筋表面，破坏钢筋表面氧化物钝化膜而使钢筋锈蚀。

铁转化成铁锈后，伴有体积的增加，其体积可增大到铁的 6 倍，致使混凝土保护层随钢筋膨胀而开裂、起鼓、剥落，钢筋完全失去保护，因此，钢筋的锈蚀速度会更快，锈蚀使钢筋断面受损，降低钢筋自身的力学性能，特别对处于高应力状态下的高强预应力钢筋，腐蚀敏感性更高，可能发生突然断裂和造成事故。

经过大量的调查研究和经济分析表明，在有氯盐存在的环境中建造钢筋混凝土构筑物，宜在混凝土中掺加适量的钢筋阻锈剂。

在水泥水化过程中生成大量的 Ca(OH) 2 ，使混凝土孔隙中充满饱和的 Ca(OH) 2