阻锈剂

摘 要；当今世界，钢筋腐蚀是钢筋混凝土桥梁破坏的主导因家。本文概述钢筋腐蚀的防护措施，着重讨论钢筋阻锈剂的国内外发展、应用情况。
关键词；桥梁，钢筋，腐蚀；防护；阻锈剂
钢筋腐蚀危害与主要防护策略
据悉，美国60万座桥中，已经有半数以上遭受腐蚀破坏、40％承载力不足，年修复费高达2000亿美元，主要是钢筋腐蚀引起的。美国技术评估委员会(O丁A)确认，每年花费的修复费，相当于基础设施总资产的l／l o。也就是说，为维持一座桥，40年内总的修复费，已经相当于4座桥的初建费用。英国、澳大利亚、加拿大等同家，部有不少有关桥梁腐蚀破坏的报道。欧洲、亚洲、中东等国家和地区，也有大量桥梁腐蚀破坏的事例。实际上，以钢筋腐蚀为主的桥梁破坏，已经成为当今世界性的问题。
引起钢筋腐蚀的因素虽然是多方面的，但就大量钢筋混凝土结构破坏的事例表明，氯盐可称作为主要“元凶”。氯盐主要来源于道路化冰盐和海洋环境。凡是冬季大量使用化冰盐和海岸线长的国家和地区，以桥梁为主的基础设施腐蚀破坏就待别突出。
我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，我国广大北方地区正在大量使用氯盐作为化冰盐。使用不满20年的北京西直门立交桥，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。我国公路、铁路桥，特别沿海地区，钢筋腐蚀破坏的事例不少，有的仅在几年之内就不得不修复。我国正在进行大规模基础设施建设，在以桥梁为主的钢筋腐蚀危害方面，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，避免重走经济上“吃大亏”的老路。
美国在总结经验教训的基础上，提出了“以防为主”的战略，主张前期采取防护措施并全面推行“全寿命经济分析”法。一项工程立项期间，必须确定采取何种防护措施，并比较各种措施的技术经济效益。这些作法具有重大意义和长远的经济效益。
2000年，我国发布了《建筑工程质量管理条例》(即国务院279号令)。规定设计单位要“注明工程合理使用年限”，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”。这是我国首次以政令形式确立工程质量与使用寿命的“责任制”。欲保证桥梁的合理使用年限，腐蚀防护工作是势在必行，这也是桥梁工作者的使命之一。
防止钢筋腐蚀的技术措施有许多种，其主要策略如下：(1)提高混凝土自身的防护能力，如高密实、高

性能混凝土等；(2)被称作“附加措施”。
这2个方面的有效结合，被认为是最好的防护策略。
主要的防护措施：(1)高抗渗混凝土(高性能混凝土)，掺硅灰、粉煤灰、矿渣等超细矿物掺合料，并与适当的外加剂相结合，最大限度地提高混凝土的密实性：(2)适当增加混凝土对钢筋的保护层厚度；(3)最大限度地减少混凝土微观、宏观裂纹，合理养护、温度控制、纤维混凝土、聚合物改性混凝上等；(4)钢筋防护层或改变材质，环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、耐蚀钢钢筋、不锈钢钢筋等；(5)钢筋阻锈剂，(6)电化学保护(主要用于修复工程)，阴极保护、电化学除盐、电化学重新碱化；(7)混凝土表面涂覆盖层，渗透层、封闭层、覆盖层、隔离层、水泥基聚合物砂浆层等；(8)以上措施的相互配搭。
早些年，美国混凝上学会(ACI)除了强调混凝土质量外，主要推荐3种附加措施环氧涂层钢筋和钢筋阻锈剂被推荐用于新建工程；电化学保护主要用于修复工程。实际上，环氧涂层钢筋较钢筋阻锈剂得到更多的应用与发展。特别在桥梁上的应用更是如此。但是，1986年及其以后，陆续出现采用环氧涂层钢筋的桥梁的腐蚀破坏问题(有的侨仅使用5年)，调查报告的结论是：“环氧涂层钢筋不能达到长时期的保护”。原冈是多方面的，其中，环钉涂层与钢筋的黏结力迅速降低和剥离是主要原因之一。报告指出；“鉴于环氧徐层钢筋不能达到长期有效的防护目的，重要的发展转向效果更好的低渗透很凝土加钢筋阻锈剂方面”。因此，近15年来，钢筋阻锈剂的研究与工程应用得到了十分迅速的发展。掺用钢筋阻锈剂成为通用的方法，而且是最简单、经济和效果好的技术措施。有统计表明，1993年，全世界约有0．2亿m3的的混凝土使用丁钢筋阻锈剂，而到了1998年，至少有5亿m3的混凝土使用了钢筋阻锈剂(5年增长20多倍2)，可见发展趋势之迅猛。以下重点介绍钢筋阻锈剂的性能、工程应用等情况。
2钢筋阻锈剂的性质、分类与作用原理
2．1 钢筋阻锈剂的定义
钢筋阻锈剂(Rebar Inhibitor或只I)是一种加入混凝土中能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质。
一些能改善混凝土对钢筋防护性能的矿物添加料〔如硅从等)，不作为钢筋p2锈剂。通常的混凝土外加剂旨在改善混凝土自身的性能，而钢筋阻锈剂旨在改善和提高钢筋的防腐蚀能力，但都足加入到混凝土中使用的。因此，大多数国家将钢筋阻锈剂归入“混凝土外加剂”，也有一些国家作为独立的钢筋防锈产品。我国将最终归类为“混凝土外加剂”中的一个种类。
2．2钢筋阻锈剂的分类
2．2．1 按使用方式和

应用对象分类
(1)掺入型(Darex Corrosion Inhibitor)(DCI)：掺加到混凝上中，主要用于新
建工程也可用于修复工程。
(2)渗透型(Migrating Corrosion Inhibitor)(McI)；徐到混凝土表面，渗透到混凝土内并到达钢筋周围，主要用于老工程的修复。
2．2．2按形态分类
(1＞水剂型(约含70％的水)：国外主要是水剂型
(2)粉剂型：固体粉状物，大多溶于水。国内目前主要是粉剂型。
2．2．3 按化学成分分类
(1＞无机型：成分主要由无机化学物质组成。
(2)有机型：成分主要由有机化学物质组成。
(3)混合型；由有机和无机化学物质组成。
2．2．4按作用机理划分
按作用机理可划分为：阴极型、阳极型、混合型。
2．3 作用原理
(1)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放、亚硝酸盐、铂酸盐等。它们能够在钢铁表面形成“钝化膜”。常用作钢筋阻锈剂成分的是亚硝酸盐。此类阻锈剂的缺点是会产生局部腐蚀和加速腐蚀，被称作“危险性”阻锈剂。因此要与其他种类阻锈成分联合使用，以克服这种“危险性”。此外，亚硝酸的钠盐，可能引起“碱集料反应”和对混凝土性能有不利影响现已很少作为阻锈剂使用。
(2)阴极型：通过吸附或成膜，能够阻止或减缓阳极过程的物质。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”，但单独使用时，其效能不如阳极型明显。
(3)混合型：将阴极型、阳极型、提高电阻型、降低氧的作用等多种物质合理配搭而成的阻锈剂。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。
混凝土中钢筋腐蚀破坏，大大缩短了结构物的使用寿命，或者说需要花费很多的钱来维持力能达到设计寿命。加入钢筋阻锈剂能起到2方面的作用：一方面推迟下钢筋开始生锈的时间另一方面减缓了钢筋腐蚀发展的速度。在严酷的腐蚀环境中(海洋或撒盐等)一般5—15年内可出现钢筋腐蚀造成的顺钢筋裂缝，若不及时修复，将很决达到破坏极限，而掺用钢筋阻锈剂后，将能期望达到设计年限的要求(美国以75年为钢筋阻锈剂可以达到的目标年限)。
3 钢筋咀锈剂的应用与相关规程、规范
3．1 一般情况
美国国家公路研究项目“混凝土中钢筋阻锈剂的评定方法”业已完成。在1998年的报告中称“近15年来，钢筋阻锈剂成为通用措施。主要用于普通混凝土和预应力混凝土结构的桥梁及其他建筑物的长期防护”。钢筋阻锈剂使用的相关规定及做法，已经分别纳入了美国公路联合会编制的《钢筋

混凝土桥梁防腐蚀手册》、《混凝土外加剂标准》(AAsHToM194)、美国混凝土学会编制的《混凝土手册》以及美国腐蚀工程师
学会编制的《混凝土中钢筋防腐蚀设计规范》等。日本、加拿大、澳大利亚、韩国及我国台湾省，均有相关钢筋阻锈剂的标准与规范，但其产品大多来自美国和日本。美、日有关产品也已经进入中国大陆市场。
我国早期．曾用亚硝酸钠作为钢筋阻锈剂使用于少量工程，由于单一亚硝酸钠有明显问题，没有得到推广使用。20世纪80年代韧，冶金工业部为在渤海湾南岸开发建设金矿，须解决海水、海洋环境及使用海砂等氯盆因素对钢筋混凝土的腐蚀问题，于是列题研究了RI综合型钢筋阻锈剂，1985年在山东三山岛金矿上程建设中首次大量使用，至今已是我国成功应用16年的大型工程实例。本研究成果干l987年通过部级鉴定，于1991年颁布了国家行业标准，1998年修标，即：《钢筋阻锈刑使用技术规程》(yB／T923l一98)。《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046一95)、《海工混凝土结构技术规范》、《海工混凝土防腐蚀规范》、《盐渍土建筑规范》和正在编制中的《公路外加剂规范》等，都纳入了相关钢筋阻锈剂的内容。国内已有百余工程使用了RI系列钢筋阻锈剂(如今RI阻锈剂已经发展到第三代产品)。随着钢筋阻锈剂越来越被人们认识和巨大的市场潜力，国内各省市不断有钢筋阻锈剂的品种出现，国外产品也不断涌入国内市场。这样竞争的局面，必将人大促进钢筋阻锈剂在我国的应用，对提高我国钢筋混凝土建筑的耐久性是十分有利的。
3．2 《钢筋阻锈剂使用技术规程》(YB／T9231一g8)部分内容介绍
3．2．1 使用钢筋阻锈剂的环境和条件
(1＞海洋环境：海水侵蚀区、朝汐区；浪溅区及海洋人气区；(2)使用海砂作为混凝土用砂，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。
3．2．2关十用量的规定
钢筋阻锈剂的用量取决于设计寿命期内腐蚀介质进入混凝土中的量，在氯盐为主的情况下，阻锈剂掺量符合下列比例要求：对于粉剂型HI／cI≥1．2，对于水剂型的比例，可以按RI／cI≥3(均为重量比)。
对于在设计寿命期内进入混凝土中的介质量尚不明确时，可按照《规程》中的推荐用量表执行。以粉剂为例，可在6—15k8／m3范围内选择(详见《规程》及其说明)。
3．3 关于RI钢筋阻锈剂使

用说明
(1)一般采用于掺法，也可镕于拌合水中(包括部分不溶物3。一定要搅拌均匀，可适当延长搅拌时间。本品略有减水作用，可在保持原流动度的情况下适当减
水。
(2)本品适应于普硅水泥、矿渣水泥、粉煤灰及硅灰掺合相等，与常用减水剂有较好的相容性。
(3)本品对引气刑有一定选择性，有时可能稍微降低含气量，可选择引气剂品种或适当调整接量解决。
(4)本品有明显早强、促凝作用(特别是在25c以上使用时)，并有塌落度损失方面的影响，必要时需采取缓凝措施。
(5)在与其他外加剂共用时，应先行掺加本品，待与水泥(混凝土)均匀混合后再加入其他外加剂。
(6)采用本品的重要工程，必须事先做配比试验。
(7＞本品在高质量混凝土中才能更有效地发挥作用，必须遵守相关规范和设计规定，确保混凝土质量与密实性。
4 RI阻锈剂的典型工程应用事例
全国已经有上百个工程使用了N钢筋阻锈剂。仅举以下典型事例。
山东三山岛金矿工程：国家重点工程，始建于1985年，约1万m3混凝土使用了RI阻锈剂。不仅解决了使用海砂、施工用水含盐超标等现实问题，而且在海洋环境中，使用RI钢筋阻锈剂确实起到了十分良好的防护作用(已经由16年的实际考验所证明）。本工程也是我国首次大量使用海砂的建筑群体，证明使用钢筋阻锈剂可以使海砂“变废为宝”，为海砂资源的开发利用提供了成功先例。
天津、青岛、上海、宁波、厦门、深圳、湛江等沿海城市棚地区的桥梁、海工、水工及使用海砂(如宁波)的民用建筑，都已经或正在使用钢筋阻锈剂。
北京地区的桥梁建设(三环部分桥、四环桥、五环桥、六环桥等)，已经按设计要求，使用了RI—1c 2型钢筋阻锈刑，以阻止或减缓化冰盐的腐蚀危害。正在建设中的北京外延的高速公路桥，也正在使用钢筋阻锈剂。
电疆铁路跨越盐碱地的区段桥梁等，已经采用了钢筋阻锈剂，是铁路部门大量使用钢筋阻锈剂的典型工程之一。
大量工业厂房的修复工程使用了RI-103型钢筋阻锈剂；包括冶金、化工、医药、纺织以及部分海工水工、桥梁的修复工程等。
5 结语
(1)当今世界．钢筋腐蚀成为影响钢筋混凝土结构耐久性的主导因素。以桥梁为主的基础设施大量过早破坏、大量修复工程的进行，使一些国家遭受巨大经济损失。在我因更应引起高度重视。
(2)对于桥梁，我国存在着更广泛的腐蚀环境。海洋环境、盐碱地、特别是北方冬季撒盐等，都对桥梁的耐久性构成严重威胁。然而．我们的防护意识和防护措施还远远落后于国际水准。我国正在进行大规模的基础设施建设

，认识和加强对腐蚀的防护工作．更具现实与长远意义。
(3)对于桥梁的钢筋防护而言，在任何情况下混凝土质量都是员重要的。在高质量混凝土的基础上掺加钢筋阻锈剂，被确认为是长期保护钢筋、实现
设计年限要求的员简单、技术经济效果最优的技术措施，因此，近些年来在国际上得到迅速发展。在国内，以RI为代表的饲筋阻锈剂产品，已经有十多年的应用实践和上百个工程应月事例。随着我国大规模建设和众多老建筑物的修复工程，钢筋阻锈剂作为提高结构耐久性的重要、有效措施之一，必将得到更大的发展。