高分子钢筋阻锈剂阻锈效果的研究

高红霞 罗庆林 王小红

摘要：目的：对高分子钢筋阻锈剂阻锈效果；方法：自制A1-A10共10种高分子阻锈剂，并与市面购买的3种高分子阻锈剂以及分析纯NaNO2作为对比，通过盐水浸渍法对阻锈剂阻锈效果进行研究.结果：A3、A5、A6、A9以及A10短期阻锈效果显著，而且其短期阻锈效果不低于市面购买的三种高分子阻锈剂以及分析纯NaNO2短期阻锈效果；结论：高分子钢筋阻锈剂短期阻锈效果显著，不过本文对于高分子阻锈剂阻锈效果研究主要针对其短期效果，因此无法保证阻锈剂的长期有效性.

关键词：高分子钢筋阻锈剂；盐水浸渍法；锈蚀情况；混凝土；安全结构

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2019）03-0077-03

自19世纪20年代以后，混凝土材料的使用已经有了100多年的悠久历史，由于钢筋混凝土材料承载强度大、施工便易、工程造价低，其在土木工程建筑中属于首选材料.不过随着时间的迁移，混凝土结构耐久性失效现象频频发生且广泛存在.著名专家梅塔曾指出：导致混凝土结构耐久性失效的第一大要素就是钢筋腐蚀.混凝土中钢筋腐蚀导致结构受损，其依然成为世界各地广泛研究的重要课题，因此，对于钢筋腐蚀问题进行研究充满了重要性和必要性，其有利于提高混凝土的耐久性.

1 现状概述

钢筋阻锈剂是一种加入混凝土后能够有效减缓或者避免钢筋发生腐蚀，同时对于混凝土其他性能没有负面影响的外加剂.根据化学成分的不同，钢筋阻锈剂包括无机型、高分子型以及复合型三种；根据电极过程影响，钢筋阻锈剂包括阳极型、阴极型以及混合型；根据不同的使用方法，钢筋阻锈剂包括掺入型以及迁移型.钢筋阻锈剂主要具备以下特点：（1）阳极型阻锈剂能够钝化钢筋，阴极型和混合型阻锈剂能够抑制锈蚀的产生.（2）钢筋阻锈剂对于混凝土性能没有任何不良影响.（3）在碱性或者中性条件下，其能够保持长期有效.（4）不会造成环境污染，对人体健康基本无害[1].

在国内材料腐蚀著作中，钢钢筋阻锈剂常常被称为缓蚀剂，不过在混凝土材料与工程技术文献里其常被称作阻锈剂.根据美国材料与试验协会对于阻锈剂的定义，阻锈剂指的是“以特定的浓度和形式存在于介质中，并能够减缓或者避免腐蚀的化学物质”.当前，世界上对于阻锈剂的研究已经十分深入，同时阻锈剂在工程中也得到了十分广泛的应用.根据相关统计结果，1993年世界各地使用钢筋阻锈剂的混凝土约有2亿m3，而当前，钢筋阻锈剂已经大规模应用于世界各地海工混凝土、道桥建筑、停车场等结构[2].

在我国，近几十来年，随着经济和社会的快速发展，社会对于钢筋阻锈剂的重视程度越来越高，市场发展趋势较好，国内国外的大量不同钢筋阻锈剂产品也不断充斥市场.由于我国建筑行业的快速发展，我国对于重大工程的使用年限以及安全结构越来越重视，因此，对于钢筋阻锈剂的研究有着十分深远的意义.当前我国技术界、学术界仍在深入研究钢筋阻锈剂的效果、使用范围以及必要性等，对于阻锈剂的效果、有效年限的研究，也需要通过工程实例进行检验[3].

2 材料与仪器

2.1 钢筋阻锈剂制备

根据钢筋阻锈剂阻锈原理主要是因为其所含有的-COOH、-NH2、-NH-官能团成分，本文选取了A、B、C三种化学成分自制阻锈剂10种，其中A1-A9为高分子阻锈剂，A10为复合型阻锈剂[4].

2.2 其他實验材料

（1）其他阻锈剂：作为分析纯的NaNO2，作为对比用的阻锈剂：产自协宝企业发展有限公司高分子阻锈剂HEBOL-HQ901（以下简称为HB）、产自泰诺化学有限公司的高分子阻锈剂Mucis ad 19L/D（以下简称为SK）、产自于广州西卡建筑有限公司的高分子阻锈剂Sika Ferrogard-901（以下简称为TN）.

（2）钢筋：建筑用的HPB235钢筋，长50mm，宽10mm.

（3）化学试剂：作为分析纯的氯化钠、氢氧化钙以及无水乙醇.

（4）环氧树脂：E-44型.

（5）水：自来水以及蒸馏水.

（6）93#汽油以及EP固化剂.

2.3 实验器材

（1）电压表：高内阻万用表，精度0.01mV，产自佛山准则电子有限公司；

（2）参比电极：上海雷磁232-01单盐式型饱和甘汞电极，型号230，购买于上海垒固仪器有限公司；

（3）砂纸：M28砂纸、M20砂纸以及M10砂纸；

（4）塑料瓶：长65mm，宽45mm；

（5）天平；玻璃烧杯、真空干燥器等.

3 方法和结果

3.1 制备钢筋试件

（1）对准备钢筋材料进行磨床加工，并分别依次通过M28砂纸、M20砂纸以及M10砂纸进行打磨，制备长50mm、宽10mm、表面粗糙度最大允许值到6.3μm的钢筋试件.

（2）对钢筋试件进行打破，并分别依次在汽油、酒精中进行浸泡，擦除钢筋试件表面油脂，进行钢筋试件干燥静置晾干以后，将钢筋试件端头放置到环氧树脂中进行浸涂，然后放置到干燥器中备用[5].

3.2 配置溶液

配置含有1.15%的氯化钠的饱和氢氧化钙溶液，水剂高分子阻锈剂添加量为溶液质量的2.2%，粉剂高分子阻锈剂添加量占溶液质量0.8%.将配置溶液倒入准备的塑料瓶里，高度为45mm，将两根钢筋试棒放入到塑料瓶里，确保其充分浸泡在溶液里，盖紧瓶盖.

3.3 电位测量

使钢筋试棒端头露出液面约10mm，将电压表正极接触钢筋露出端头，将负极接饱和甘汞电极，在初始、1h、2h、3h、5h、1d、3d、5d、7d后分别进行测量，在在测量时观察钢筋试棒表面是否有锈蚀现象[6].

3.4 试验结果

（1）钢筋自然电位值：具体如表1所示.

结合表1，制作了钢筋自然电位值随时间变化走势图，具体如图2、图3、图4所示.

（2）钢筋锈蚀情况：具体如表5所示.

4 讨论

4.1 结合以上7d钢筋式样锈蚀情况可以发现，掺入A3、A5、A6、A7、A9以及A10高分子阻锈剂的钢筋没有发生锈蚀；同样地，掺入NaNO2、HB高分子阻锈剂、SK高分子阻锈剂以及TN高分子阻锈剂对比实验组的钢筋也没有发生锈蚀.但是掺入A1高分子阻锈剂、A2高分子阻锈剂、A4高分子阻锈剂的钢筋和空白组一样，都出现锈蚀的情况，但是銹蚀时间要晚于空白组.其中，掺入A8高分子阻锈剂的钢筋只在端头发生锈蚀，表面并没有产生锈蚀，而且在重复试验后最终没有发生锈蚀，可能由于第一次试验钢筋端头密封性不好进而导致端头发生锈蚀.因此，自制高分子阻锈剂A3、A5、A6、A7、A9以及A10在掺量为3%时短期阻锈效果明显[7].

4.2 以《钢筋阻锈剂使用技术规程》（YB/T 9231- 2009）为评价依据，最终可以确定自制高分子阻锈剂A2、A5-A10的短期阻锈效果要高于NaNO2、HB高分子阻锈剂、SK高分子阻锈剂以及TN高分子阻锈剂的短期阻锈效果[8].

4.3 本文只对高分子阻锈剂的短期阻锈效果进行了一定程度研究，如果要研究高分子阻锈剂长期阻锈效果，建议龄期在1年以上.

综上所述，本文通过盐水浸渍法对高分子钢筋阻锈剂阻锈效果进行了一定研究，并根据《钢筋阻锈剂使用技术规程》（YB/T 9231-2009对试验结果进行了相关评价.另外，本文主要是对钢筋阻锈剂短期阻锈效果以及阻锈剂机理进行了初步研究，如果需要验证高分子钢筋阻锈剂长期阻锈效果，应在更长龄期下进行深入研究.

参考文献：

〔1〕原梦晓.迁移型阻锈剂在混凝土中的阻锈性能及迁移性能研究[D].青岛理工大学，2016.

〔2〕陈琳，屈文俊，朱鹏.混凝土结构全寿命等耐久性设计的理论框架[J].建筑科学与工程学报，2016，33（03）：93-103.

〔3〕杨绿峰，洪斌，余波.混凝土结构耐久性控制区及设计参数的定量分析[J].建筑结构学报，2016，37（01）：126-134.

〔4〕李富民，邓天慈，王江浩，罗小雅.预应力混凝土结构耐久性研究综述[J].建筑科学与工程学报，2015， 32（02）：1-20.

〔5〕杨磊.高分子钢筋阻锈剂阻锈效果的研究[D].华南理工大学，2012.

〔6〕陈品龙，杨医博，黄威，杨磊，杨田，罗敏涵，郭文瑛.钢筋阻锈剂阻锈性能评价方法研究进展[J].广东建材，2012，28（01）：16-19.

〔7〕田砾，原梦晓，王鹏刚，吕京录.不同条件下迁移型阻锈剂对钢筋的阻锈效果研究[J].混凝土，2017（08）：5-7+11.

〔8〕王晓彤.酸雨环境下氨基醇类阻锈剂的阻锈机理[D].湖南科技大学，2017.