無縫鋼管分析中心

  鋼筋混凝土因強度高、施工方便、節能經濟等優點被廣泛應用于建筑工程中，但是由于各種環境因素會導致其過早失效，采取一些鋼筋保護措施就顯得尤為重要了。

  目前常用的手段有：采用特種鋼筋、涂層防護、陰極保護、鋼筋阻銹劑等。在鋼筋混凝土結構中應用鋼筋阻銹劑目前得到了普遍認可和廣泛的認同，該方法應用簡單且被工程實踐證明經濟有效。

  阻銹劑的阻銹機理

  鋼筋銹蝕主要是由于氯鹽的侵蝕發生電化學腐蝕反應，阻銹劑可通過提高腐蝕電位降低鐵基體陰陽極得失電子能力或增大電子轉移通道歐姆電阻減小腐蝕電流密度達到抑制或減緩電化學腐蝕的效果。

  提高腐蝕電位可增強鋼筋的耐腐蝕能力使鋼筋不易被腐蝕，增大歐姆電阻可減小腐蝕電流密度降低腐蝕速率。通過摻入或遷移作用，阻銹劑在混凝土內鋼筋界面發生反應形成吸附膜或鈍化膜從而有效抑制電化學腐蝕反應過程。

  因此，鋼筋阻銹劑定義為：在混凝土加入少量的能有效抑制或延緩腐蝕發生并降低鋼筋的腐蝕速率的化學物質。

  阻銹劑的種類多樣，其分類方法也很多，按形態可分為水劑型和粉劑型阻銹劑；按主要化學成分可分為有機型、無機型和混合型阻銹劑；按添加方式不同可分為遷移型和摻入型阻銹劑；按作用機理可分為陰極型、陽極型和復合型阻銹劑。下面主要介紹這三類阻銹劑的作用機理和相關應用。

  1、陽極型阻銹劑

  陽極型阻銹劑通過阻止或減緩電化學陽極失電子過程抑制鋼筋腐蝕，主要是無機鹽類有鉻酸鹽、鉬酸鹽和亞硝酸鹽等。這類物質通常具有氧化性，可在金屬表面反應生成致密的鈍化膜增加膜電阻作用減緩陽極的得失電子速率，進而抑制電化學腐蝕總反應過程。

  如亞硝酸鈣阻銹劑，失去電子的亞鐵離子在堿性環境下和亞硝酸根離子發生化學反應，產生沉淀并在鋼筋表面形成鈍化膜Fe2O3或γ-FeOOH，其抑制陽極過程發生反應如下：

  2Fe2++2OH-+2NO2-→2NO↑+Fe2O3+H2O

  Fe2++OH-+NNO2-→ON↑+γ-FeOOH

  上述反應只有在堿性環境下進行，隨著氯離子侵蝕以及反應的消耗OH-減少pH值降低，此類阻銹劑失去阻銹作用，研究表明在pH值大于6.0時的堿性環境下亞硝酸鹽才表現出很好的阻銹效果。氯離子的侵蝕可導致pH值降低并影響到亞硝酸鹽的阻銹效果，因此[Cl-]/[NO2-]的比值與阻銹效果密切相關。

  在海洋環境下或氯鹽較高的條件下，這類阻銹劑應保證足夠的用量，否則可能引起加速腐蝕現象。因此，此類阻銹劑又被稱為“危險性”阻銹劑，而且亞硝酸鹽是致癌物質其使用受到一定的限制，在德國、瑞士已禁止使用亞硝酸鹽阻銹劑。

  2、陰極型阻銹劑

  陰極型阻銹劑通過阻止或減緩電化學陰極得電子能力抑制鋼筋腐蝕，主要是表面活性劑有磷酸鹽、鋅酸鹽和高級脂肪酸銨鹽等。

  這類阻銹劑主要通過與混凝土液相中某些離子發生反應生成不溶性鹽在陰極區表面成膜或吸附有效隔離水、氣和有害離子的侵入保護鋼筋。如單氟磷酸鈉，Na2PO3F與Ca（OH）2反應生成不溶性磷灰石Ca5（PO4）F覆蓋在陰極表面減緩氧的溶解，抑制腐蝕的陰極反應。其抑制陰極過程發生反應如下：

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

  陰極型阻銹劑無毒無危害，但如果要達到明顯的阻銹效果就必須有足夠的不溶性鹽成膜或吸附在陰極區表面，阻銹劑的用量比較大且價格比較昂貴。陰極型阻銹劑單獨使用時阻銹效果不佳，不利于的市場應用和推廣。

  3、復合型阻銹劑

  復合型阻銹劑主要是通過阻止或減緩電化學陰、陽極得失電子能力抑制鋼筋腐蝕，主要由幾種氧化型、可生成難溶鹽型、抑制電子轉移型等物質經過合理搭配復合而成。

  復合型阻銹劑的阻銹效果與各組分的構成相關，其有效成分可牢固的吸附在金屬表面形成一層致密的分子層保護膜，不僅抑制陽極的溶解，還為陰極提供保護屏障，可有效阻止鋼筋的腐蝕。

  如遷移型阻銹劑（MCI），其有效成分通過擴散遷移至鋼筋表面，其含N的親水基團與Fe離子形成螯合物分子層保護膜吸附在鋼筋表面，非極性基團形成疏水屏障，將有害離子、水、氧與基體隔離。

圖1為MCI有效組分的化學吸附成膜過程。