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阻锈剂在钢筋锈蚀中的应用
作者：高红霞 姜自亮
来源：《中小企业管理与科技·中旬版》2008年第10期
摘要：混凝土中钢筋的腐蚀是钢筋混凝土建筑过早损坏的主要原因。阻锈剂是阻止钢筋混凝土腐蚀的主要手段之一，本文介绍了阻锈剂的性能、分类和钢筋锈蚀的防止措施。 关键字：钢筋 锈蚀 阻锈剂 防止 引言
钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在上建工程中的应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。新鲜混凝土是呈碱性的，其pH值一般大于12.5，在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表而产生一层钝化膜，能够阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有一氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和，从而导致混凝土的pH值降低，就出现pH值小于9这种情况，钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏，钢筋就并且发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截而减少，结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。
1 钢筋阻锈剂的性能、分类与适用范围 1.1 钢筋阻锈剂的性能
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，目一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。
1.2 钢筋阻锈剂的分类
钢筋阻锈剂有多种分类方式。按作用方式和应用对象分为：①掺入型阻锈剂：掺加到混凝土中，直接作用于钢筋的阻锈剂。主要用于新建工程也可用于修复工程。②渗入型阻锈剋：渗
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入型阻锈剂是一种低黏度液体，可以涂(或喷)在混凝土表面，由毛细孔的表面张力吸入混凝土内部，到达钢筋表面，形成保护薄膜。还能将钢筋表面已有的氯离了置换出来，使钢筋重新钝化。这种阻锈剂既可在表面喷涂，又可作为添加剂拌入混凝土中。③按形态分为：水剂型(约含70％的水)和粉剂型两大类。其中粉剂型阻锈剂为固体粉状物，大多溶于水。④按作用原理可划分为：阳极型、阴极型和混合型。⑤按化学成分分为主要由无机物质组成的无机型；主要由有机物质组成的有机型和由无机和有机物质组成的混合型。 1.3 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。我国相关规范(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。
2 防止混凝土中钢筋锈蚀的措施
2.1 提高混凝土的密实度，降低混凝土的孔隙率
外界的有害物质通过混凝土内部的孔隙，渗入到混凝土内，最后到达钢筋表面，破坏钢筋钝化膜，引起钢筋锈蚀。因此，为阻止外界有害物质侵入混凝土内而使钢筋锈蚀，就要提高混凝土的密实度。而要提高混凝土的密实度，就必须降低混凝土的孔隙，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果纯粹的降低用水量，混凝土的工作性将随之降低，又会导致捣实成型困难，同样造成混凝土结构不致密，甚至出现蜂窝等缺陷。提高混凝土密实度的措施有：
2.1.1 保证混凝土的施工质量首先要选用级配良好的骨科，控制材料的含泥量。因为如果骨科的级配不好，含泥量偏大，就会使混凝土内部的孔隙增大，混凝土密实度随之降低。其次混凝土要采用机械搅拌和机械振捣，保证混凝土搅拌均勻，振捣密实。同时，要防止混凝土在运输和浇注过程中产生离析现象。最后要做好混凝土的养护，保证混凝土到达设计强度要求。 2.1.2 掺入高效减水剂在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减少水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率人幅度降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这此絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促
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使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。许多研究表明，当水灰比降低到0.38以下时，消除毛细管孔隙的目标便可以实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低到0.38以下。
2.1.3 掺入高效活性矿物掺料普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足，是影响混凝土耐久性的一个主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料中含有人量活性SiO2及活性A1203，它们能和波特兰水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化矽酸钙产生一次反映，生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路径。 2.2 防止氯离子的侵蚀
氯离子的侵入是钢筋被锈蚀的主要因素。氯离子进入混凝土有两种途径：其一是“混入”，如掺用含氯离子的外加剂、使用海砂、施工用水含氯离子、在含盐环境中拌制浇注混凝土等；其一是“渗入”，环境中的氯离子通过混凝土的宏观、微观缺陷渗入混凝土中，并到达钢筋表面。为防止氯离子的侵入，采取的主要措施有：
2.2.1 控制原材料中氯离子的含量。当原材料中氯离子含量超标时，就要采取预防措施，这是防止混入型氯离子进入混凝土的主要措施。对于施工用水中氯离子含量，我国规范规定尚不统一，约为350～1200mg/L，对于钢筋混凝土，海砂的氯离子含量应低于0.06％，混凝土外加剂中的氯离子含量目前规范无明确规定，但也应加以控制。
2.2.2 提高混凝土保护层厚度。混凝土保护层增加，则氯离子渗入混凝土到达钢筋的时间就会增加，这是延迟混凝土内部开始钢筋锈蚀的很有效的一种方法。
2.2.3 混凝土表面涂层。为制止氯离子渗入混凝土，延缓钢筋腐蚀，涂覆混凝土作为第一道防线是一种简单、经济和有效的辅助性保护措施。
2.2.4 钢筋表层涂刷防腐涂料。目前采用较多的是环氧涂层钢筋，由于其是在钢厂流水线上涂覆的，因此一般可以保证涂层的高质量，使钢筋与周围混凝土隔开，即使有害物质入量侵入混凝土，也可长期保护钢筋，使钢筋免遭腐蚀。
2.2.5 掺加钢筋阻锈剂。钢筋阻锈剂的作用是钢筋钝化膜被破坏时能够自行再生，自动维持，从而避免钢筋腐蚀，这比人为的涂层更加经济、简便。拌制混凝土时掺加阻锈剂也是预防恶劣环境中钢筋腐蚀的一种经济有效的补充措施，亚硝酸盐是目前应用最广的钢筋阻锈剂。