钢筋混凝土环境中负载型阻锈剂的研究进展

阻锈剂技术是抑制混凝土中钢筋锈蚀的重要途径,但传统阻锈剂的应用仍然面临功能单一、与混凝土的兼容性不佳、环保性和有效性难以兼顾等问题。将阻锈剂装载入载体中,以载体负载阻锈剂(Carrier-loaded corrosion inhibitor,CLCI)的形式将阻锈剂“间接”掺入混凝土,能够在避免阻锈剂原有缺陷的基础上,发挥载体的特有功能。本文围绕CLCI的离子固化、缓释效应、智能响应、pH自免疫系统、载体吸附效应等功能机制,结合CLCI对水泥基材料性能的影响,系统综述了CLCI的研究进展。最后,对其在混凝土中的研究和应用进行了展望,并提出了需要解决的问题,以期为CLCI在混凝土工程中的应用提供更多可能性。

氯盐干湿环境下迁移型阻锈剂对混凝土内钢筋保护作用的宏微观分析

为了研究迁移型阻锈剂(MCI)对不同氯盐侵蚀程度下混凝土结构的长期保护作用,通过对钢筋混凝土试验梁在质量浓度为5%的NaCl溶液中进行不同周期的氯盐干湿循环试验,以钢筋表面元素及形貌、钢筋保护效率等参数表征MCI对混凝土梁内钢筋的保护效果.结果表明:①对氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀,当MCI用量为400 g/m^(2)时,能为不同阶段、不同锈蚀程度的钢筋提供有效的保护作用.②氯盐干湿环境下,随着初始氯离子含量由0上升到0.169%,MCI的阻锈效率也由98.39%下降至83.12%,故应当先除氯再使用MCI,以保证效率最大化;③阻锈剂可以有效修复钢筋表面钝化膜上的裂缝,并提高混凝土致密度,阻塞有害离子(如Cl^(-))的渗入从而抑制或延缓钢筋锈蚀的发生.上述研究工作可为MCI在沿海混凝土工程中的应用提供依据.

阻锈剂对海砂硫铝酸盐混凝土中钢筋锈蚀的影响

利用海砂替代河砂制备海砂硫铝酸盐混凝土(SACS),以海砂普通硅酸盐混凝土(OPCS)为对照,研究SACS的氯离子固化性能,并采用硬化砂浆阳极极化法及钢筋失重率法研究不同阻锈剂(单氟磷酸钠、亚硝酸锂和三乙醇胺)及其掺量(0%、0.5%、1%、1.5%、2%,即阻锈剂与硫铝酸盐水泥的质量比)对海砂硫铝酸盐水泥砂浆(SS)中钢筋极化电位和钢筋锈蚀的影响。结果表明:标养28 d后SACS氯离子固化率较OPCS高约18%,SS中钢筋极化电位略高于海砂普通硅酸盐水泥砂浆(OPC_(S));在S_(S)中掺入阻锈剂能使钢筋极化电位正移,失重率降低;掺入1.5%三乙醇胺阻锈效果最佳,钢筋极化电位变化满足规范要求,钢筋失重率仅为0.0142%,与未掺入阻锈剂相比降低约91%。

基于固废磷化渣的复合型防腐阻锈剂对混凝土性能的影响

为了提高严酷环境下建筑的耐久性,研究了防腐阻锈剂和防腐阻锈混凝土。以三乙醇胺、硝酸铝和Ca(OH)2为原料,经化学反应,制备新型固体醇胺,再按一定质量分数将固体醇胺、固废磷化渣、石膏和苯甲酸钠混合、球磨,制得复合型防腐阻锈剂,将其掺入基准混凝土中,制得防腐阻锈混凝土,并研究其力学性能和防腐阻锈性能。结果表明:掺复合型防腐阻锈剂的防腐阻锈混凝土,抗压强度和抗折强度显著提高,抗渗等级达P12,碳化深度大幅降低,抗冷热干湿循环和抗冻融性能优异,用含防腐阻锈剂的海水混合液浸泡钢筋2年,钢筋无腐蚀行为。用复合型防腐阻锈剂制备的防腐阻锈混凝土能有效延缓建筑混凝土的腐蚀进程。利用固废磷化渣制备防腐阻锈剂,变废为宝,可为新型防腐阻锈剂的开发提供借鉴。

双杂环月桂基咪唑啉季铵盐阻锈剂的阻锈效果

为了探究双杂环月桂基咪唑啉季铵盐阻锈剂(IQS)的阻锈效果,采用双向电迁移(ECE)技术、动电位极化法、总有机碳法、离子色谱法测试IQS的缓蚀率(η)、钢筋表面吸附量及钢筋附近自由Cl^(-)浓度,并与氨基醇复合内掺型阻锈剂(DCI)、可溶性羧酸铵盐外涂型阻锈剂(MCI)的阻锈效果进行对比。结果表明:3组钢筋缓蚀率分别为η_(DCI)(20.0%)>η_(IQS)(13.5%)>η_(MCI)(6.5%),3组钢筋附近阻锈剂含量分别为c_(DCI)(2.0 mg/g)>c_(IQS)(1.5 mg/g)>c_(MCI)(0.8 mg/g),IQS组钢筋附近自由Cl^(-)浓度最低;ECE处理使得IQS解离出的-R_(4)N^(+)内迁效率优于MCI自由迁移效率,并促进了钢筋附近自由Cl^(-)外迁,但η_(IQS)仍低于η_(DCI),可通过优化电流密度和通电时间提升IQS的阻锈效果。

烷氧基化咪唑啉阻锈剂对钢筋混凝土性能的影响

在海洋环境下钢筋混凝土结构因氯离子的腐蚀会过早破坏,添加阻锈剂可以提高钢筋混凝土的性能。通过电化学极化曲线及阻抗测试评价了不同添加量的烷氧基化咪唑啉阻锈剂对Q235碳钢在不同温度含3.5%(质量分数)NaCl的饱和Ca(OH)_2溶液中的阻锈性能,通过对混凝土的性能测试,研究了该阻锈剂对钢筋混凝土性能的影响。结果表明,烷氧基化咪唑啉阻锈剂的阻锈性能随着腐蚀体系温度的升高而增强,当阻锈剂添加量为40 g/L、测试温度在35℃时,阻锈效果最佳;并且该阻锈剂具有一定的引气性,能够增加混凝土的坍落度,降低水泥净浆的凝结时间,减小对水泥净浆流动度的影响,提高混凝土的力学性能及抗氯离子渗透性能。烷氧基化咪唑啉阻锈剂的加入改善了混凝土的内部结构,提高了混凝土的耐久性。

钢筋阻锈剂在混凝土中的阻锈机理

从混凝土中钢筋腐蚀的机理出发,总结归纳了各类阻锈剂的阻锈机理,包括典型的阳极型阻锈剂、阴极型阻锈剂以及复合型阻锈剂并指出了各自的优缺点。相比单一的阴阳极型阻锈剂,复合型阻锈剂的阻锈机制较为完善,但由于复合型阻锈剂尤其是迁移型阻锈剂的成分较为复杂,其相关的阻锈机理还需进一步研究。

钢筋阻锈剂在碳化钢筋混凝土中的阻锈作用

研究了阳极型阻锈剂Na_(2)CrO_(4)和Na_(2)MoO_(4)、阴极型阻锈剂苯并三氮唑(BTA)和N,N-二甲基乙醇胺(DMEA),以及由这些阻锈剂复配得到的复合型阻锈剂在碳化钢筋混凝土中的阻锈作用,通过钢筋的自然电位、腐蚀面积率、失重率和电化学法研究了钢筋在碳化混凝土中的腐蚀程度和腐蚀速率.结果表明:碳化混凝土中钢筋的抗腐蚀性随着阻锈剂掺量的增加而提高,随着碳化时间的增加而降低;复掺1.00%Na_(2)MoO_(4)和1.00%BTA时,碳化混凝土中钢筋的腐蚀程度最小,阻锈剂的阻锈效果最佳;复合型阻锈剂延缓钢筋腐蚀速率的效果优于单一型阻锈剂,同一掺量条件下,复掺Na_(2)MoO_(4)和BTA阻锈剂延缓钢筋腐蚀速率的效果最佳.

阳极阻锈剂对含氯盐混凝土内钢筋的阻锈效果研究

通过选取目前市面上常用的两种阳极型阻锈剂(铬酸钠Na_(2)CrO_(4)、钼酸钠Na_(2)MoO_(4)),采用自然电位法、钢筋失重法、线性极化法和X-射线光电子能谱(XPS),研究阳极阻锈剂在含氯盐混凝土中的阻锈性能。研究结果表明:在Na_(2)CrO_(4)作用时,钢筋表面铁元素的钝化物主要由FeOOH和FeO组成;在Na_(2)MoO_(4)作用时,钢筋表面铁元素的钝化物主要由FeOOH、FeO、Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)组成,致使在养护龄期相同的条件下,钼酸钠阻锈剂阻锈的效果要优于铬酸钠;在养护龄期3个月时,未掺阳极阻锈剂的钢筋混凝土试件腐蚀速度与钢筋损失率较掺阳极阻锈剂的试件严重约40%。

阻锈剂对聚合物水泥基涂层耐蚀性的影响机制

氯离子侵蚀严重威胁沿海地区钢筋混凝土构件的耐久性。提升钢筋的抗锈蚀能力可显著增强构件整体的耐久性能。对此,以丙乳与P·O 52.5水泥质量比1∶2的聚合物水泥基涂层为基础研究对象,通过单掺及复掺亚硝酸钠、钼酸钠以及单氟磷酸钠,制备复合涂层,基于电化学试验,探究各复合涂层对钢筋的阻锈机理,进一步分析无机阻锈剂对聚合物水泥基涂层耐腐蚀性能的交互影响。单掺试验结果表明,虽然涂层中丙乳的碱性基团为钢筋表面形成钝化膜提供了有利条件,但钼酸钠的加入会破坏生成的钝化膜的致密性。同样的,若仅少量单独掺入单氟磷酸钠,会导致其与水泥或钢基体反应所生成的Ca_(3)(PO_(4))_(2)与Fe_(3)(PO_(4))_(2)含量不足,无法保障钝化膜的顺利成型,因而单掺钼酸钠或单氟磷酸钠均无法显著提升复合涂层的阻锈性能。而亚硝酸钠可与锈蚀产物直接反应生成新钝化膜,可有效地延缓锈蚀发展,因此亚硝酸钠在单掺组分中表现出最佳阻锈性能。合理复掺条件下,亚硝酸钠与单氟磷酸钠对聚合物水泥基涂层抗锈蚀效果存在协调与兼容效应,并存在一定的增益互馈机制。一方面,涂层中单氟磷酸钠在阻锈过程中可参与生成Ca_(3)(PO_(4))_(2)与Fe_(3)(PO_(4))_(2)以确保Fe_(3)O_(4)钝化膜生成,另一方面,当钢基体由于涂层中单氟磷酸钠含量不足产生锈蚀后,涂层中的亚硝酸钠可与锈蚀产物反应生成Fe_(2)O_(3)与γFeOOH,为钢基体继续提供保护。其中,亚硝酸钠与单氟磷酸钠质量比为1∶3时,复合涂层表现出最佳阻锈性能;钼酸钠不适合掺入聚合物水泥基涂层。

多功能防腐阻锈剂对钢筋混凝土性能的影响

研制了一种防腐阻锈剂(MA),并研究了其对钢筋混凝土力学性能、耐久性能的影响。结果表明:基于对照组,掺MA的混凝土7 d和28 d抗压强度比分别为115%和108%,其氯离子扩散系数比为71.94%;通过钢筋耐盐水浸渍试验发现,MA具有良好的阻锈效果;掺MA的砂浆抗蚀系数为1.13,20℃和40℃水浴养护下砂浆的7 d限制膨胀率分别为0.028%和0.035%,28 d限制膨胀率分别为0.040%和0.039%,具有一定的补偿收缩作用。

水泥砂浆掺防腐型阻锈剂的试验研究

通过等量替代水泥,试验研究不同掺量防腐阻锈剂对水泥胶砂抗折抗压强度、膨胀系数、抗侵蚀性能和电极电位的影响,从微观上利用EM-30 Plus扫描电镜观测3d、7d、28d水化产物形貌。结果表明:复配的防腐阻锈剂能够大大改善砂浆的强度、膨胀和抗侵蚀性能,有效增强钢筋表面钝化膜的稳定性,对抑制高浓度离子破坏具有显著作用,阻锈性能良好;防腐阻锈剂能够促进水化生成更多的C-S-H凝胶和钙矾石,提高水泥砂浆致密性和抗侵蚀性能。

钢筋混凝土阻锈剂技术研发进展

防护混凝土钢筋锈蚀的措施有很多种,美国"全寿命经济分析"表明采用钢筋阻锈剂的处理方法具有最优的经济效果。在总结传统和最新阻锈机理的基础上,对有机阻锈剂、绿色天然阻锈剂和迁移型复合阻锈剂的阻锈机理、成分、特点和阻锈率进行了对比分析,提出了未来阻锈剂可能的研发方向。并在比较分析现有阻锈剂阻锈效果测试技术优缺点的基础上,认为准确评定阻锈剂阻锈效果需要综合采用现行标准试验方法与多种电化学测试技术。

迁移性阻锈剂在混凝土中的渗透性能研究

通过测试氨氮浓度表征阻锈剂在不同龄期混凝土中迁移规律。采用纳氏试剂分光光度法和凯氏定氮法对比测试不同养护条件对阻锈剂渗透性能及氯离子迁移系数的影响。结果表明,混凝土中(50±5)mm处氨氮浓度随着养护龄期延长呈先增大后平稳的趋势,干养条件更有利于阻锈剂在混凝土内部迁移;迁移性阻锈剂对混凝土强度无负面影响,掺阻锈剂混凝土的氯离子迁移系数均低于空白组,迁移性阻锈剂能显著提高混凝土的耐久性。

国内外混凝土钢筋阻锈剂研究进展

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。氯离子的进入是加速此种腐蚀的关键因素。文章着重介绍阻止钢筋混凝土腐蚀的阻锈剂的发展及迁移型阻锈剂的行为特点。阻锈剂技术的发展趋势和今后的研究工作需要进一步的探究。

表面涂覆型阻锈剂对水工混凝土性能的影响研究

采用线性极化法和半电池电位法探讨了表面涂覆型阻锈剂的作用效果,并进一步揭示阻锈剂的迁移渗透性能及其对混凝土抗氯离子侵蚀性能和抗压强度的影响。结果表明:这种表面涂覆型阻锈剂的迁移渗透性能良好,可以有效减小锈蚀钢筋的腐蚀电流,对钢筋的锈蚀发展起到很好的抑制效果,实际应用时能够显著增强混凝土抗氯离子渗透性能。

T/CECS 874-2021《钢筋阻锈剂应用技术规程》解读

论文介绍了CECS标准《钢筋阻锈剂应用技术规程》的立项背景和主要技术内容。标准中增加完善了钢筋阻锈剂的种类,首次提出了采用线性极化电阻法和凯氏法分别评价外涂型钢筋阻锈剂的阻锈性能和渗透性能,明确了不同的环境作用等级下钢筋阻锈剂的选用,对钢筋阻锈剂的施工和质量验收提出了详细的要求,对于进一步提高钢筋混凝土工程耐久性具有积极的作用。

迁移性阻锈剂——钢筋混凝土阻锈剂的新发展

介绍了钢筋混凝土阻锈剂的基本概念和发展背景 ,比较讨论了新发展起来的迁移性阻锈剂与传统的亚硝酸盐阻锈剂性能特点 .根据作者对迁移性阻锈剂的电化学测试和文献资料中的研究结果 ,着重分析了迁移性阻锈剂对钢筋电化学性能的影响和阻锈机理 。

滨海地区地下工程防腐阻锈剂的研制及性能研究

针对滨海地区地下钢筋混凝土结构耐久性不足问题,采用钢筋在砂浆中的耐锈蚀性能试验方法筛选出了坏血酸、单氟磷酸钠、苯甲酸钠3种低掺量、高性能的阻锈组分,采用抗压强度耐蚀系数筛选出了碳酸钡、碳酸锂、硬脂酸钙3种能较好提升混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的防腐组分,并按不同比例将阻锈组分和防腐组分进行了复配,配制出了综合性能较优且成本较低的防腐阻锈剂,可应用于地下工程中。

不同条件下有机阻锈剂对钢筋腐蚀保护作用影响

以醇胺类和有机羧酸铵类有机物阻锈剂为研究对象,考察阻锈剂掺量,环境盐度、p H值等因素对阻锈效果的影响。结果表明：有机羧酸铵阻锈剂阻锈效果类明显优于醇胺类,且掺量更少;对比两种阻锈剂在不同盐度下阻锈效果可以看出,有机羧酸铵阻锈剂适用条件更广,阻锈效果更好;两种阻锈剂均会提高混凝土强度4%～10%。以上结果说明：两类阻锈剂均能有效抑制钢筋腐蚀,羧酸铵类阻锈性能优于醇胺类。