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钢筋混凝土环境中负载型阻锈剂的研究进展
徐宁;杨恒;熊传胜;崔征;蒋鹏;刘璨
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2024(38)2
【摘要】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。
【总页数】14页(P100-113)
【作者】徐宁;杨恒;熊传胜;崔征;蒋鹏;刘璨
【作者单位】南京水利科学研究院;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室;青岛理工大学土木工程学院;南京瑞迪高新技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU528
【相关文献】
1.不同环境下有机防护型阻锈剂阻锈效果研究
2.迁移型阻锈剂在钢筋混凝土中的研究进展
3.有机迁移型阻锈剂MCI在钢筋混凝土中的应用
4.迁移性阻锈剂——钢筋混凝土阻锈剂的新发展
5.钢筋阻锈剂在碳化钢筋混凝土中的阻锈作用
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LST-6混凝土防腐阻锈外加剂作用机理的探讨摘要：钢筋混凝土结构能够充分发挥钢筋和混凝土两者的优点来承受外部荷载，其中混凝土耐久性尤其关键，往往直接决定了建筑物的使用寿命。
在影响混凝土耐久性的因素中，其中最主要的因素之一是氯盐、硫酸盐侵蚀。
混凝土结构采取合理的防腐蚀措施可以有效避免混凝土结构受到环境因素影响，有效提升混凝土结构的性能，避免混凝土结构出现腐蚀破坏现象，有效的延长了混凝土结构使用寿命，同时可节约工程造价。
基于此，本文主要阐述LST-6混凝土防腐阻锈外加剂作用机理及探讨。
关键词：混凝土腐蚀机理；防腐阻锈作用机理；优点1.前言自混凝土产生以来，普遍应用在房建工程、桥梁工程、还有水利及其它工程中，随着社会的发展和科学技术的进步，环境污染也成为了人类面临的一大重要问题，在空气和水中都产生了大量的腐蚀性的物质，给混凝土结构的使用寿命带来了严峻的考验。
近几十年以来，国内外屡次发生因混凝土结构耐久性不足而造成的结构功能提前失效甚至破坏崩塌的事故，给人类造成了巨大的经济损失和生命财产安全问题。
当今世界，混凝土耐久性破坏的主要原因是由硫酸盐、氯盐侵蚀引起。
其中硫酸盐在我国分布广泛，特别是我国西北地区甘肃、青海、宁夏以及东部沿海一带，主要存在于盐渍土、地下水以及空气中。
我国盐渍土地区是石油、各种矿产的主要产地，是基本建设的重要基地，是交通运输的必经之路。
沿海地区的经济高速发展和基本建设，西部大开发战略的实施过程中，防止硫酸盐对基础设施的腐蚀，确保安全生产，是混凝土耐久性工作者的重要任务之一。
2.混凝土腐蚀机理分析2.1硫酸盐的腐蚀分析硫酸盐是破坏混凝土结构耐久性的一个重要因素，它主要分为物理腐蚀和化学腐蚀两种类型。
物理硫酸盐侵蚀是混凝土孔隙中的碱金属硫酸盐浓度高时就会有盐结晶析出，产生极大结晶应力和体积膨胀而使混凝土破坏。
物理盐侵蚀问题已经研究了很长时间，研究较多的是无水硫酸钠无水芒硝向十水硫酸钠芒硝的可逆转变。
二、企业研究开发项目情况表（近3年执行的项目，按单一项目填报）
三、上年度高新技术产品（服务）情况（按单一产品（服务）填报）
（1）、根据用户意见和检测结果完善产品工艺，制订工艺文件，开始中批量试产；（2）、完善产品技术设计方案，形成最优产品设计方案。
根据前期产品研发、工艺研究及用户试用情况，在现有的设计方案基础上，进一步完善产品设计，制定研制出一致性≤0.8%、独立线性≤0.8％、重复性≤0.4%的位移传感器的技术方案；在现有的生产条件基础上，购置项目产品生产检测设备；按照项目小组分工落实责任人。
2008年8月--2010年1月: 研究并形成产品的生产工艺及产品检验等控制文件，按后锚固技术规程求的JGJ145－2004质量标准建立质量管理体系。
2010年2月--2010年3月：项目重点推广和规模化生产期。
在同中科院上海研究所、SGS公司合作的基础上，促进与同济大学、建工集团的产业化合作。
010年4月--:在完善产品设计、工艺、生产、检验等环节的同时，建立广泛的行业合作伙伴，提供销售支持、技术支持。
WG-抗腐蚀阻锈剂的技术说明一、WG-抗腐蚀阻锈剂的抗腐蚀阻锈机理WG-抗腐蚀阻锈剂是我公司针对目前处于沿海、近海地区钢筋混凝土结构被腐蚀的机理开发而成，主要以Cl-腐蚀为主环境中的砼而生产的产品。
环境的特征是Cl-离子腐蚀居于中等以上的腐蚀，SO42-离子的腐蚀可以是从弱到强的不同程度。
其抗腐蚀阻锈机理如下：1、本产品中预先加入了SO42-，使混凝土在水化过程形成的晶体结构中的相应位置被SO42-占据，这样从混凝土外部渗入的SO42-腐蚀介质难以结合进砼的晶体结构而破坏砼，从而提高砼抵抗SO42-的腐蚀能力。
2、产品中的密实组分可以大幅度的提高砼的密实度，从而成千上万倍数减缓K+、Na+、Mg+、SO42-、CL-在砼中的扩散速度，达到以成千上万的倍数减缓砼被腐蚀速度的效果。
3、本产品中的阻锈组分能与混凝土中钢筋进行络合反应，在钢筋表面形成一层保护膜，保护钢筋不被CL-等有害离子腐蚀。
4、塑性膨胀组分的加入，产生较大的早期膨胀，有效避免砼的早期开裂，避免腐蚀介质从裂缝处腐蚀砼和钢筋。
本产品适用于沿海地区、西北省份的盐湖地区等存在Cl-离子腐蚀为主，并且是中强以上程度腐蚀环境中的砼工程。
二、抗硫酸盐硅酸盐水泥的特点抗硫酸盐硅酸盐水泥按其抗硫酸盐侵蚀程度分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥和高抗硫酸盐硅酸盐水泥两类，是以适当组成的硅酸盐水泥熟料，加入了适量的石膏等组份，磨细制成的具有抵抗硫酸根离子侵蚀的的水硬性胶凝材料。
抗硫酸盐水泥的原材料要求与生产工艺基本上与硅酸盐水泥相同，只是在熟料组成上对C3S、C3A和C4AF的含量有所限制。
一般来说，其矿物组成中C3S含量在40%~46%之间，C3A含量在2%~3%之间，C4AF含量在15%~18%之间。
正是因为C3S和C3A的含量比硅酸盐水泥中的含量低，所以才使得抗硫酸盐水泥具有较低的水化热和抗硫酸盐侵蚀的性能。
但由于在其成份设计中C3S和C3A含量偏低，因此早期强度低，3d、7d强度增进率小，不利于混凝土的强度增长。
混凝土阻锈防腐剂技术性能及使用说明版权所有：北京海岩兴业混凝土外加剂有限公司混凝土阻锈防腐剂技术性能及使用说明执行标准：JC/T1011-2006JT/T537-2004混凝土阻锈防腐剂是在混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂以下简称“混凝土防腐剂”基础上研发的新一代防止钢筋混凝土腐蚀的一种全新产品，它突破了钢筋混凝土防腐蚀的传统理念，开创了使用外加剂防腐阻锈的新方法，从根本上解决了传统防腐蚀阻锈方法的诸多不足和局限性。
使用混凝土阻锈防腐剂可以使混凝土具有抗盐类离子侵蚀、抗冻融循环破坏及高抗渗透等良好性能。
特别适用对混凝土建筑物既要求防腐又要求抗渗的工程。
掺入该产品还可以使混凝土收缩值减小，便于大体积混凝土施工。
混凝土防腐剂应用简便，并不需要特殊施工工艺。
同时这种防腐方法还综合利用了工业废料—粉煤灰，具有绿色环保的意义。
通过在普通硅酸盐水泥中加入适量的防腐剂（以粉煤灰或矿粉取代部分水泥），而制成一种新的胶凝材料，产品符合中华人民共和国建材行业标准JC/T1011-2006各项指标。
这种胶凝材料的抗硫酸盐能力已超过《铁道混凝土及砌石工程规范》附录十三中规定的AS高级抗硫酸盐水泥水平。
对混凝土的耐久性能和施工性能有很大的提高。
采用混凝土防腐剂生产的钢筋混凝土具有抗氯盐、耐腐蚀、抗冻融、高强度、不渗透、收缩小、减水率高的优异性能。
混凝土阻锈防腐剂由北京海岩兴业混凝土外加剂有限公司独家根据用户需求研发生产，达到最基本的国家检测标准，目前混凝土阻锈防腐剂市场错综复杂，价位层次不齐，都会做混凝土阻锈防腐剂，真正满足客户需求的有几个，原应很简单，是我们的使用客户放纵了生产者，贪便宜所造成的后果是给建筑物带来安全隐患，我们的使用者没有受益。
混凝土阻锈防腐剂属于北京海岩兴业混凝土外加剂有限公司独家开发，发明人：于泳，在全国固定销售人员，无任何授权代理公司，工厂合同制生产，实地考察后，我司出示合理的产品质量保证文件，施工方案、实验样板得到客户一致认可后，签订有效合同后，按实际实验材料生产此产品，资料索取请联系我公司，此技术转让，任何剽窃行为举报者有奖！北京海岩兴业混凝土外加剂有限公司对本产品每批出厂产品均配有防伪标识,批产品的出厂说明,批产品的性能,批产品的合格证,每批都不同.每批货可通过网站，通过客户的合格证中的“产品批号”查询真假，并下载相关施工技术及说明书。
■建筑材料福建建设科技2018. N a l7新型混凝土复合防腐阻锈剂开发及性能研究阮锦发(福建建工集团有限责任公司福建福州350001)[摘要]本文以减水组分、钢筋阻4秀组分、密实组分、减缩组分、抑制组分和钡盐等作为主要原材料，研制开发出新型混凝 土复合防腐阻锈剂，并进行相关耐久性能测试。
试验结果表明，该防腐阻锈剂不仅改善了混凝土的工作性能，同时，还可以改善混 凝土的孔结构，提高混凝土的力学性能、抗硫酸盐和氯盐侵蚀性能等综合耐久性能。
[关键词]混凝土；抗侵蚀；防腐阻锈剂；腐蚀电量Development and performance study of sulfate - resistant and corrosion - inhilbiting compound admixtures for concreteAbstract ：A new type of sulfate- resistant and corrosion- inhibiting compound admixture far concrete was d ducing component,steel rust- inhibiting component,compact component,shrinkage component,inhibiting c main raw materials$and the related durability tests were carried out.The experimental results show t -inhibiting compound admixture for concrete can not only promote the properties of the concrete，but also improve concrete$including the mechanical properties and the sulfate/chlorine corrosion resistance.Key W O'S #concrete，corrosion resistance，sulfate- resistant a nd corrosion - inhibiting admixture，electricity q〇引言钢筋混凝土结枸能够充分发挥钢筋和混凝土两者的优点 来承受外部荷载，被广泛应用于中高层建筑、大跨度桥梁、隧 道、地铁等土木工程结构中。
在这些土木工程结构中，混凝土 的耐久性尤其关键，往往直接决定了建筑物的使用寿命。
在 影响混凝土耐久性的因素中，其中最主要的因素之一是氯盐、硫酸盐侵蚀[1^2]。
氯盐、硫酸盐侵蚀会导致钢筋混凝土结构 膨胀开裂、钢筋锈蚀等，从而引起钢筋混凝土结构性能退化乃 至失效破坏，严重影响建筑物的耐久性能，降低建筑物的使用 寿命[34]。
近年来，在许多建筑工程中均发现混凝土建筑物 遭受氯盐、硫酸盐侵蚀，尤其是内陆盐碱地区、滨海地区混凝 土建筑物的破坏程度更为严重[-]，造成严重的安全隐患和巨 大的经济损失。
混凝土的抗氯盐、硫酸盐侵蚀能力的改善和 提高已成为迫切的工程需求，而如何改善、提高混凝土的抗氯 盐、硫酸盐侵蚀能力问题也是混凝土耐久性研究的重点和难 点。
目前，采用特殊的抗硫酸盐水泥和在混凝土表面覆盖防 腐涂层提高混凝土防腐蚀性能的主要方法，但这些方法都存 在一定的缺陷，如工程造价高，工艺繁琐复杂，耐腐蚀时间短 等。
在实际工程应用中，将具有不同功能的外加剂进行复合，具有操作简单、见效快的特点，因此复合技术被广泛采用。
本 文将具有抗氯盐侵蚀的阻锈剂与抗硫酸盐侵蚀性能的防腐剂 进行复合，从两方面人手研制复合防腐阻锈剂:提高混凝土本作者简介#阮锦发（1972. 12 -),男，MBA在读%高工%注册一级建造 师。
身的密实性、强度，提高混凝土抗渗性，延缓、甚至防止有害离 子的侵人;同时添加化学组分，消耗有害离子，阻隔有害离子和 钢筋的接触——以期制备出一种兼具抗氯盐侵蚀和抗硫酸盐侵 蚀性能的防腐阻锈剂。
在复合过程中考察各组分的种类和配比 关系，以期各组分协同作用，发挥出更大的综合防腐效果。
本文通过提高混凝土本身的性能来提高钢筋混凝土的防 阻锈能 ，法 ，同抗氯盐、硫酸盐侵蚀的防腐阻锈剂，并进行相关耐久性能测试。
1实验部分1.1实验材料及设备硅酸盐水泥:P. 042.5,福建炼石水泥有限公司；河砂：& 区中砂，细度模数2.6，含泥量0.7%，市售;碎石，双级配，5 - 20mm，满足连续级配要求，市售；自来水;聚羧酸减水剂:福建 建工建材科技开发有限公司；自制复合防腐阻锈剂（CB);市 售某防腐阻锈剂(TB)。
SJD-60型强制式混凝土搅拌机;JJ -5行星式搅拌机；T Y A-2000型电液式压力机;AHC -7L混凝土含气量测定 仪;SP- 540型混凝土收缩仪；C AB R- LSB/ &型触摸屏全自 动砼硫酸盐试验机；内阻不小于1M'，测量精度为0.01 m V的高阻值伏特表;阻值为100'的电阻器等。
1.2复合防腐阻锈剂的制备与使用以减水组分、钢筋阻锈组分、防腐组分等作为主要原材 料，其中防腐组分包括密实组分、减缩组分、抑制组分和钡盐，各组分掺量见表1。
将各组分粉料按配比在d-5行星式搅 拌机中混合均匀，即制成复合防腐阻锈剂，防腐阻锈剂掺量 (内掺）为胶凝材料用量的10%。
8福建建设科技2018. N o. 1■建筑材料表1复合防腐阻锈剂各组分掺量组分代号组分名称量/%A减水组分5-10B钢筋阻锈组分1-2C分40-60D减分5-15E分10-20F盐15-251.3混凝土工作能及耐久性能测试固定水灰比，通过调整减水剂的掺量使得混凝土达到相同，减水作用 &配见表2,依据 标 混凝土工作性能及 久性能&GB/T31296 -2014《混凝土 阻锈剂》的A规 方法进行混凝土腐蚀电量 &表2混凝土配合比编号水泥(kg/m3)砂(k/m3)石(k/m3"复腐阻锈剂(k/m3)用水量(k/m3)减水剂(%)J380768115201901T342768115238(TB)1900.7C342768115238(CB)1900.38结果与讨论21掺复合防腐阻锈剂受检混凝土性能指标根据表1配比，优化防腐阻锈剂配方制备复合防腐阻锈 剂，阻锈剂掺量（）为凝材料用量的10%，由表3所示，复合防腐阻锈剂 技术指标满足GB/T 31296 -2014《混凝土 阻锈剂》标 要求。
表3 复合防腐阻锈 能指标序号项目性能指标实测值1水％#100552凝结时间差/min 初凝on,1on-22终凝+ 15 3d$901613抗压强度比/%7d$9014728d$100129 4收缩率比/%#110995氯离子渗透系数比/%85796硫酸盐侵蚀系数比/%$1151257电量％50382.2防腐锈的工作能及能由表3混凝土配合比，进行相关混凝土工作性能试验，标 准养 规 ，并 学性能测试，如表4%1表4的数据表明，基混凝土，阻锈剂能善混凝土的工作性能。
当基混凝土的减水剂掺量为%，掺TB混凝土的减水剂掺量为0.7%，掺CB的掺量为 0.3%时，三组混凝土的初始坍落度一致，这表明TB，CB对混 凝土 有 作用，为含有的减水剂所致。
基混凝土，阻锈剂混凝土 30=9持力更强，含气量损失更小，表现出一定的保塑性能。
从图4可以直观看 出，混凝土的3d、7d的抗压强度情况为J> T$C，但随着养护 间，28d、56d混凝土强度情况完全相反，即C>T>J。
由阻锈剂含有 、粉组分，导致混凝土早期强度发展不足、偏低。
但随着养 期，、分 逐 ，生更稳定的C - S-H凝胶，混凝土结构更加致密，提高混凝土的后期强度。
图1，阻锈剂的28d混凝土抗压强明显高于基准混凝土的抗压强度。
表4防腐阻锈剂对混凝土坍落度和含气量的影响坍落度含量綱，始30m in始30m in J12060 2.3 1.2T12090 2.2 1.7C12095 2.5 2.060 1图1防腐阻锈剂对混凝土抗压强度的影响2.3防腐阻锈剂的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能将养 规 混凝土 抗硫酸盐侵蚀试，如表 5 示。
表5防腐阻锈 能的影响抗压强度/M P< 硫酸盐侵蚀系数/%硫酸盐侵60标养90标养6090'战尔默P L/%J35.345.130.845.57868-T42.147.737.447.58879116C44.748.641.448.99285125由表5可以看出，，混凝土受5%硫酸钠溶液侵蚀后，抗 压强 硫酸盐侵 数 逐渐减小。
60 及90〔抗硫酸盐侵蚀循环显示，掺TB、CB混凝土的抗压强度均大于 基准混凝土，硫酸盐侵蚀系数C > T> J。
GB/T 31296 - 2014《混凝土 阻 锈 剂 》标 规 硫 酸 盐 侵 数 小115%，CB、TB的硫酸盐侵蚀系数比均高于这一数值，且CB 的数值更高，表现出更 抗硫酸盐侵 肯旨。
阻锈剂表现出更 抗硫酸盐侵蚀性能，有以下几方 #首先，CB中含有 分和减 分，在两者的共同作用下，混凝土水化更完全，收 ，提高，混凝土的抗 大大提高，减少 混凝土中的S〇2-、■建筑材料福建建设科技2018. N o. 190#£^._I----1-----1-----1-----1-----1-----1-----1---0306090120龄期/d图8腐蚀电流图2、图3表明，不论掺/' 阻锈剂，混凝土在受氯盐侵蚀早期，电为0,钢筋未发生锈蚀现象。
干湿循环周 ，电、电量曲线龄期/d图3腐蚀电量向上的，通过混凝土的腐蚀电流、腐蚀电量是不断增多的;这 为钢筋表 逐渐被氯离子侵蚀，再致密，钢筋 开始锈蚀。
在每干湿循环周，阻锈剂混凝土 电量明显低于基 ，L低于T，明这两 阻锈剂都具有 抗氯离子侵 能，且CB 的阻锈性能 。
阻锈剂表现出更优的阻锈性能，有以下两方 面的原因。
首先，在C B防腐组分的作用下，混凝土的水化更 完全，构到善，、抗 大大提高，氯离子 混凝土 低。
，阻锈组分含有-NH2和-C= N-双键官能团，其中的N元素含有孤对 电子，电子给体，而钢基材 电子受体，其电离 铁离子可与阻锈剂中的成分形成配位键，生致密、稳 配 物 ，将钢筋与氯离子隔离，防钢筋 锈 。
3结论(1) 通过大量试验研究，研制开发了一种新型混凝土复阻锈剂，技术指标 。
(2) 对比基准混凝土和市售某防腐阻锈剂，加入适量的阻锈剂，分物理、化学作用下，可显著善混凝土工作性能，混凝土 构，步提高混凝土的学性能、抗硫酸盐和氯盐侵 能等综 久性能。
