无缝钢管分析中心

  钢筋混凝土因强度高、施工方便、节能经济等优点被广泛应用于建筑工程中，但是由于各种环境因素会导致其过早失效，采取一些钢筋保护措施就显得尤为重要了。

  目前常用的手段有：采用特种钢筋、涂层防护、阴极保护、钢筋阻锈剂等。在钢筋混凝土结构中应用钢筋阻锈剂目前得到了普遍认可和广泛的认同，该方法应用简单且被工程实践证明经济有效。

  阻锈剂的阻锈机理

  钢筋锈蚀主要是由于氯盐的侵蚀发生电化学腐蚀反应，阻锈剂可通过提高腐蚀电位降低铁基体阴阳极得失电子能力或增大电子转移通道欧姆电阻减小腐蚀电流密度达到抑制或减缓电化学腐蚀的效果。

  提高腐蚀电位可增强钢筋的耐腐蚀能力使钢筋不易被腐蚀，增大欧姆电阻可减小腐蚀电流密度降低腐蚀速率。通过掺入或迁移作用，阻锈剂在混凝土内钢筋界面发生反应形成吸附膜或钝化膜从而有效抑制电化学腐蚀反应过程。

  因此，钢筋阻锈剂定义为：在混凝土加入少量的能有效抑制或延缓腐蚀发生并降低钢筋的腐蚀速率的化学物质。

  阻锈剂的种类多样，其分类方法也很多，按形态可分为水剂型和粉剂型阻锈剂；按主要化学成分可分为有机型、无机型和混合型阻锈剂；按添加方式不同可分为迁移型和掺入型阻锈剂；按作用机理可分为阴极型、阳极型和复合型阻锈剂。下面主要介绍这三类阻锈剂的作用机理和相关应用。

  1、阳极型阻锈剂

  阳极型阻锈剂通过阻止或减缓电化学阳极失电子过程抑制钢筋腐蚀，主要是无机盐类有铬酸盐、钼酸盐和亚硝酸盐等。这类物质通常具有氧化性，可在金属表面反应生成致密的钝化膜增加膜电阻作用减缓阳极的得失电子速率，进而抑制电化学腐蚀总反应过程。

  如亚硝酸钙阻锈剂，失去电子的亚铁离子在碱性环境下和亚硝酸根离子发生化学反应，产生沉淀并在钢筋表面形成钝化膜Fe2O3或γ-FeOOH，其抑制阳极过程发生反应如下：

  2Fe2++2OH-+2NO2-→2NO↑+Fe2O3+H2O

  Fe2++OH-+NNO2-→ON↑+γ-FeOOH

  上述反应只有在碱性环境下进行，随着氯离子侵蚀以及反应的消耗OH-减少pH值降低，此类阻锈剂失去阻锈作用，研究表明在pH值大于6.0时的碱性环境下亚硝酸盐才表现出很好的阻锈效果。氯离子的侵蚀可导致pH值降低并影响到亚硝酸盐的阻锈效果，因此[Cl-]/[NO2-]的比值与阻锈效果密切相关。

  在海洋环境下或氯盐较高的条件下，这类阻锈剂应保证足够的用量，否则可能引起加速腐蚀现象。因此，此类阻锈剂又被称为“危险性”阻锈剂，而且亚硝酸盐是致癌物质其使用受到一定的限制，在德国、瑞士已禁止使用亚硝酸盐阻锈剂。

  2、阴极型阻锈剂

  阴极型阻锈剂通过阻止或减缓电化学阴极得电子能力抑制钢筋腐蚀，主要是表面活性剂有磷酸盐、锌酸盐和高级脂肪酸铵盐等。

  这类阻锈剂主要通过与混凝土液相中某些离子发生反应生成不溶性盐在阴极区表面成膜或吸附有效隔离水、气和有害离子的侵入保护钢筋。如单氟磷酸钠，Na2PO3F与Ca（OH）2反应生成不溶性磷灰石Ca5（PO4）F覆盖在阴极表面减缓氧的溶解，抑制腐蚀的阴极反应。其抑制阴极过程发生反应如下：

  5Ca（OH）2+3Na2PO3F+3H2O→Ca5（PO4）3F+2NaF+4NaOH+6H2O

  阴极型阻锈剂无毒无危害，但如果要达到明显的阻锈效果就必须有足够的不溶性盐成膜或吸附在阴极区表面，阻锈剂的用量比较大且价格比较昂贵。阴极型阻锈剂单独使用时阻锈效果不佳，不利于的市场应用和推广。

  3、复合型阻锈剂

  复合型阻锈剂主要是通过阻止或减缓电化学阴、阳极得失电子能力抑制钢筋腐蚀，主要由几种氧化型、可生成难溶盐型、抑制电子转移型等物质经过合理搭配复合而成。

  复合型阻锈剂的阻锈效果与各组分的构成相关，其有效成分可牢固的吸附在金属表面形成一层致密的分子层保护膜，不仅抑制阳极的溶解，还为阴极提供保护屏障，可有效阻止钢筋的腐蚀。

  如迁移型阻锈剂（MCI），其有效成分通过扩散迁移至钢筋表面，其含N的亲水基团与Fe离子形成螯合物分子层保护膜吸附在钢筋表面，非极性基团形成疏水屏障，将有害离子、水、氧与基体隔离。

图1为MCI有效组分的化学吸附成膜过程。