鋼筋阻銹劑的阻銹機(jī)理及性能評價的研究進(jìn)展

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(1. 青島理工大學(xué)，青島 266033； 2. 中國科學(xué)院 海洋研究所，青島 266071； 3. 同濟(jì)大學(xué)，上海 201804)

專論

鋼筋阻銹劑的阻銹機(jī)理及性能評價的研究進(jìn)展

馬世豪1,李偉華1,2,鄭海兵2,季濤3

(1. 青島理工大學(xué)，青島 266033； 2. 中國科學(xué)院 海洋研究所，青島 266071； 3. 同濟(jì)大學(xué)，上海 201804)

鋼筋腐蝕是引起鋼筋混凝土構(gòu)筑物提前失效的主要因素，應(yīng)用鋼筋阻銹劑是主要的防腐蝕措施之一。重點(diǎn)介紹了海洋環(huán)境中，氯鹽的侵蝕機(jī)理和阻銹劑的作用機(jī)理；討論了阻銹劑的性能評價方法和應(yīng)用現(xiàn)狀；指出高效且環(huán)境友好復(fù)合型阻銹劑的合成是今后研究的主要方向，這對于提高我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性具有重要意義。

鋼筋;銹蝕；阻銹機(jī)理；性能評價；研究進(jìn)展

鋼筋混凝土因強(qiáng)度高、施工方便、節(jié)能經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)已成為建筑工程的首選材料，但是由于各種環(huán)境因素如混凝土碳化、水分侵入、凍融循環(huán)、氯鹽侵蝕等使建筑物在未達(dá)到設(shè)計使用年限就提前失效。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的過早失效不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且造成材料、資源和能源極大浪費(fèi)，給人類社會可持續(xù)發(fā)展帶來沉重壓力。因此，有必要對鋼筋采取一些保護(hù)措施，如：涂層防護(hù)、陰極保護(hù)、鋼筋阻銹劑等。目前，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用鋼筋阻銹劑得到了廣泛的認(rèn)同。該方法應(yīng)用簡單且被工程實(shí)踐證明經(jīng)濟(jì)有效[1]。隨著社會的不斷發(fā)展及環(huán)境氣候的日漸嚴(yán)峻，鋼筋阻銹劑的市場需求將越來越大，新型阻銹劑具有十分廣闊的前景。

1 氯鹽侵蝕機(jī)理

引起鋼筋銹蝕的因素很多，主要有氯鹽侵蝕、混凝土碳化、凍融循環(huán)、施工質(zhì)量等。大量的工程實(shí)踐表明，海洋環(huán)境和除冰鹽環(huán)境中，氯鹽侵蝕是引起鋼筋銹蝕破壞的主要因素。氯鹽的侵蝕破壞機(jī)理主要包括鋼筋鈍化膜的破壞、形成腐蝕電池、Cl-陽極去極化作用和Cl-導(dǎo)電作用等方面。

1.1 鋼筋鈍化膜的破壞

水泥水化產(chǎn)生的大量Ca(OH)2存在于孔隙液中，故混凝土內(nèi)部是一種堿性環(huán)境，其pH為12.5～13.5，OH-吸附在鋼筋表面形成γ-FeOOH氧化膜使鋼筋鈍化。但是Cl-的離子半徑較小、活性大等離子特性使得其在競爭吸附過程中可優(yōu)先達(dá)到鋼筋表面，當(dāng)其在鋼筋表面達(dá)到一定含量時，可通過鈍化膜的孔隙或缺陷穿透鈍化膜使此處的pH迅速降低，鈍化膜被逐漸溶解破壞，隨著氧氣和水分的侵入鋼筋開始發(fā)生腐蝕[2]。因此，由Cl-引起的鋼筋腐蝕破壞的實(shí)質(zhì)是離子對鋼筋表面的兩個競爭吸附作用的結(jié)果。

1.2 形成腐蝕電池

Cl-的競爭吸附引起鈍化膜的逐漸溶解，鋼筋首先在鈍化膜薄弱的部位露出鐵基體并形成大陰極小陽極(鈍化膜破壞的區(qū)作為小陽極，鈍化膜未破壞區(qū)作為大陰極)，混凝土內(nèi)部孔溶液為電解質(zhì)，陰陽極電位不平衡形成腐蝕電池并產(chǎn)生腐蝕電流[3]。腐蝕電池會引起鋼筋點(diǎn)蝕(坑蝕)，并且點(diǎn)蝕快速發(fā)展，Cl-對鋼筋的侵蝕作用以點(diǎn)蝕(坑蝕)為主，Cl-誘導(dǎo)鋼筋點(diǎn)蝕如圖1所示。

1.3 Cl-陽極去極化作用

Cl-不僅會促進(jìn)腐蝕電池的形成，而且會通過陽極去極化作用加速腐蝕電池的作用。若電化學(xué)腐蝕陽極區(qū)生成的Fe2+逐漸積累，則陽極反應(yīng)會因此受阻，腐蝕會減慢；反之，陽極反應(yīng)會順利進(jìn)行甚至加速進(jìn)行，腐蝕加速。Fe2+和Cl-反應(yīng)生成可溶性的FeCl2，且FeCl2會隨溶液向外運(yùn)輸擴(kuò)散，阻止Fe2+的積累，保證陽極反應(yīng)的順利進(jìn)行[4]。當(dāng)FeCl2到達(dá)混凝土孔隙液時，會與OH-反應(yīng)生成Fe(OH)2，Cl-又被釋放出來，參與陽極反應(yīng)，加速腐蝕的進(jìn)行。Fe(OH)2在水和氧氣作用下形成Fe(OH)3和Fe3O4，在鋼筋表面形成銹層。Cl-發(fā)揮著陽極去極化作用，其本身并未被消耗而是起到“搬運(yùn)工”的作用，只要有少量的Cl-存在，鋼筋腐蝕就會一直進(jìn)行下去。腐蝕反應(yīng)見式(1)～(6)[5]。

圖1 Cl-誘導(dǎo)鋼筋點(diǎn)蝕示意Fig. 1 Schematic of chloride induced pitting corrosion of steel bar

陽極區(qū)：

陰極區(qū)：

腐蝕產(chǎn)物：

1.4 Cl-導(dǎo)電作用

離子通路是觸發(fā)腐蝕電化學(xué)陰、陽極反應(yīng)的重要因素，氯離子的導(dǎo)電作用可強(qiáng)化離子通路，降低混凝土電解質(zhì)的電阻，提高陰、陽極之間的電荷轉(zhuǎn)移速率，進(jìn)而加快了電化學(xué)腐蝕。氯鹽中的陽離子如K+,Na+,Ca2+等也降低了電解質(zhì)的電阻[6]。

氯鹽的侵蝕是引起鋼筋腐蝕破壞的主要因素，為阻止減緩鋼筋的腐蝕，可從氯鹽的侵蝕機(jī)理出發(fā),采取措施控制氯離子的侵蝕破壞，如使用陰極保護(hù)、涂覆防護(hù)涂層、采用特種鋼筋和應(yīng)用鋼筋阻銹劑等。在不降低混凝土其他性能的基礎(chǔ)上，應(yīng)用鋼筋阻銹劑是一種簡單、經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施[7]。因此，阻銹劑的機(jī)理研究對研發(fā)新型高效的阻銹劑具有非常重要的意義。

2 阻銹劑的阻銹機(jī)理

鋼筋銹蝕主要是由于氯鹽的侵蝕發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，阻銹劑的主要作用并非限制氯鹽進(jìn)入混凝土中，而是抑制電化學(xué)腐蝕的陰、陽極反應(yīng)。它可通過提高腐蝕電位以降低鐵基體陰、陽極得失電子的能力，或通過增大電荷轉(zhuǎn)移電阻以減小腐蝕電流密度，以此達(dá)到抑制或減緩電化學(xué)腐蝕的效果。提高腐蝕電位可增強(qiáng)鋼筋的耐腐蝕能力使鋼筋不易被腐蝕，增大電荷轉(zhuǎn)移電阻可減小腐蝕電流密度，從而降低腐蝕速率。通過摻入或遷移作用，阻銹劑在混凝土內(nèi)鋼筋界面發(fā)生反應(yīng)形成吸附膜或鈍化膜，從而有效抑制電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。因此，鋼筋阻銹劑定義為：在混凝土加入的少量能有效抑制或延緩腐蝕發(fā)生并降低鋼筋的腐蝕速率的化學(xué)物質(zhì)[8]。

阻銹劑的種類多樣，其分類方法也很多：按形態(tài)可分為水劑型和粉劑型阻銹劑；按主要化學(xué)成分可分為有機(jī)型、無機(jī)型和混合型阻銹劑；按添加方式可分為遷移型和摻入型阻銹劑[9]；按作用機(jī)理可分為陰極型、陽極型和復(fù)合型阻銹劑[10]。以下主要介紹陰極型、陽極型和復(fù)合型阻銹劑的作用機(jī)理和相關(guān)應(yīng)用。

2.1 陽極型阻銹劑

陽極型阻銹劑通過阻止或減緩電化學(xué)陽極失電子過程抑制鋼筋腐蝕。這類阻銹劑主要是無機(jī)鹽類，如鉻酸鹽、鉬酸鹽和亞硝酸鹽等[11]。這類物質(zhì)通常具有氧化性，可在金屬表面反應(yīng)生成致密的鈍化膜,起到增加膜電阻作用及減緩陽極的得失電子速率，進(jìn)而抑制電化學(xué)腐蝕總反應(yīng)過程。如亞硝酸鈣阻銹劑，失去電子的亞鐵離子在堿性環(huán)境中和亞硝酸根離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀并在鋼筋表面形成鈍化膜Fe2O3或γ-FeOOH，起到抑制陽極反應(yīng)的作用。其陽極反應(yīng)為[12]

上述反應(yīng)只有在堿性環(huán)境中進(jìn)行，隨著氯離子侵蝕以及反應(yīng)的進(jìn)行，OH-減少，pH降低，此類阻銹劑失去阻銹作用。研究表明，只有在pH大于6.0的堿性環(huán)境中，亞硝酸鹽才表現(xiàn)出很好的阻銹效果[13]。氯離子的侵蝕可導(dǎo)致pH降低，并影響到亞硝酸鹽的阻銹效果，因此Cl-和NO2-的含量比與阻銹效果密切相關(guān)。在海洋環(huán)境中或氯鹽含量較高的條件下，這類阻銹劑應(yīng)保證足夠的用量，否則可能引起加速腐蝕的現(xiàn)象。因此，陽極型阻銹劑又被稱為“危險性”阻銹劑，而且亞硝酸鹽是致癌物質(zhì)，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。

2.2 陰極型阻銹劑

陰極型阻銹劑通過阻止或減緩電化學(xué)陰極得電子能力來抑制鋼筋腐蝕。這類阻銹劑主要是表面活性劑，如磷酸鹽、鋅酸鹽和高級脂肪酸銨鹽等[14]。這類阻銹劑主要通過與混凝土液相中某些離子反應(yīng)生成不溶性鹽，不溶性鹽在陰極區(qū)表面成膜或吸附，從而有效隔離水、氣和有害離子的侵入，起到保護(hù)鋼筋的作用。如單氟磷酸鈉(Na2PO3F)與Ca(OH)2反應(yīng)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(yīng)。其抑制陰極過程發(fā)生的反應(yīng)為[15]

陰極型阻銹劑無毒、無害，但如果要達(dá)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(qū)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(dú)使用時阻銹效果不佳，不利于市場的應(yīng)用和推廣。

2.3 復(fù)合型阻銹劑

復(fù)合型阻銹劑主要是通過阻止或減緩電化學(xué)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(zhuǎn)移型等物質(zhì)經(jīng)過合理搭配復(fù)合而成。復(fù)合型阻銹劑的阻銹效果與各組分的構(gòu)成相關(guān)，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(hù)膜，不僅抑制陽極的溶解，還為陰極提供保護(hù)屏障，可有效阻止鋼筋的腐蝕[16]。如遷移型阻銹劑(MCI)，其有效成分通過擴(kuò)散遷移至鋼筋表面，其含N的親水基團(tuán)與鐵離子形成螯合物分子層保護(hù)膜吸附在鋼筋表面，非極性基團(tuán)形成疏水屏障，將有害離子、水、氧與基體隔離。圖2為MCI有效組分的化學(xué)吸附成膜過程。

圖2 MCI有效組分化學(xué)吸附過程的示意Fig. 2 Schematic of chemical adsorption of effective components for MCI

復(fù)合型阻銹劑兼有單一組分的優(yōu)點(diǎn)，但克服了單一型阻銹劑的不足，其阻銹效果較單一型阻銹劑更加優(yōu)異，并在工程實(shí)踐中得到了推廣和應(yīng)用。特別是MCI型阻銹劑，因簡單、經(jīng)濟(jì)、有效等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于修復(fù)工程中。但是復(fù)合型阻銹劑的作用機(jī)理比較復(fù)雜，分子組分設(shè)計基礎(chǔ)研究相對較少，研究開發(fā)環(huán)保、高效復(fù)合型阻銹劑仍是今后研究發(fā)展的主要方向。

3 阻銹劑性能評價方法

阻銹劑性能評價方法不僅關(guān)系到阻銹劑的研發(fā)，更關(guān)系到阻銹劑未來的推廣和應(yīng)用，因此研究阻銹劑性能評價方法也十分重要。阻銹劑性能評價方法主要包括電化學(xué)法、表面分析及其他評價方法。

3.1 電化學(xué)方法

電化學(xué)方法比較適合于阻銹劑阻銹機(jī)理研究，主要通過檢測在混凝土或模擬液中電極表面的反饋信號，獲得各種界面信息如腐蝕電位，電化學(xué)阻抗譜、動電位極化曲線等，然后通過模擬計算得到相關(guān)的參數(shù)，對阻銹效果做出評價并分析阻銹劑的成膜過程及阻銹機(jī)理。電化學(xué)方法主要包括[17]半電池電位法、電化學(xué)阻抗譜法、動電位極化曲線法和電化學(xué)噪聲法。

(1) 半電池電位法

半電池電位法是通過測量鋼筋表面的電勢電位來定性表征鋼筋的銹蝕情況，鋼筋表面某點(diǎn)的電位均相對于較穩(wěn)定的參比電極電位而言。在電化學(xué)腐蝕陰極區(qū)，由于鈍化膜的存在,電位變化不大，故半電池電位主要取決于陽極區(qū)的狀態(tài)：電位越正，則陽極區(qū)鈍化膜越完整；電位越負(fù)，則陽極區(qū)活化鈍化膜可能出現(xiàn)點(diǎn)蝕。通過判斷鋼筋發(fā)生腐蝕的概率對阻銹效果做出評價[18]，概率判別標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 鋼筋腐蝕評判標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 Evaluation standard for corrosion of steel bar

該方法比較簡單、經(jīng)濟(jì)且理論研究較早，是一項(xiàng)比較成熟的檢測技術(shù)。但是通過評判標(biāo)準(zhǔn)僅能定性地判斷鋼筋的腐蝕狀態(tài)，無法直接表征鋼筋的腐蝕速率及阻銹劑的阻銹效果，對阻銹劑的作用過程和機(jī)理研究意義不大。

(2) 電化學(xué)阻抗譜

電化學(xué)阻抗譜法(EIS)是通過給電化學(xué)體系施加一個小振幅的交流擾動電位或電流，測擾動信號與響應(yīng)信號的比值或者相位角隨頻率的變化，可通過參數(shù)設(shè)定得到較寬頻率區(qū)域的阻抗譜。該方法既可以避免因擾動信號振幅過大對電極界面造成不良影響，又可以獲得較多的電極表面動力學(xué)和界面結(jié)構(gòu)信息，更加準(zhǔn)確地測定阻銹劑的成膜信息。電化學(xué)阻抗譜高頻區(qū)容抗弧反映的阻銹劑吸附成膜性能通常與雙電層電容、介電性能及電荷轉(zhuǎn)移電阻相對應(yīng)[19-20]，低頻區(qū)感抗弧反映的界面信息通常由阻銹劑分子在電極表面吸附-脫附過程產(chǎn)生[21-22]。通過與空白組對照得出電荷轉(zhuǎn)移電阻、膜層電阻和雙電層電容等相關(guān)參數(shù)，分析阻銹劑的成膜機(jī)理，計算阻銹效果。

穆振軍等[23]對鋅鹽/葡萄糖酸鹽為主要阻銹成分的阻銹劑進(jìn)行了研究，通過電化學(xué)阻抗譜分析了阻銹劑在碳鋼表面的吸附成膜過程。劉建平等[24]利用電化學(xué)阻抗譜法對復(fù)配咪唑啉阻銹劑的耐蝕性進(jìn)行研究，分析了阻銹作用機(jī)理及阻銹劑的吸附模型。趙永韜等[25]利用電化學(xué)阻抗譜技術(shù)研究了907A鋼表面阻銹劑膜的形成、破壞過程，認(rèn)為電化學(xué)阻抗譜法可有效檢測膜層的完整性及耐久性。

(3) 動電位極化曲線

動電位極化曲線法又稱為Tafel曲線外推法,其測試原理是給電化學(xué)系統(tǒng)中的電極施加較大幅度的電位，利用動電位掃描測定極化曲線。極化曲線可以分為強(qiáng)極化區(qū)和鈍化區(qū)，在強(qiáng)極化區(qū)極化電位與腐蝕電流密度的對數(shù)呈線性關(guān)系，斜率即為Tafel常數(shù)。將線性區(qū)域外推可得到自腐蝕電位Ecorr及自腐蝕電流密度Jcorr，自腐蝕電位及自腐蝕電流密度是金屬腐蝕速率的直觀反映，通過計算添加阻銹劑前后電極的自腐蝕電流密度可得出相應(yīng)的阻銹效率。因此，極化曲線法對研究阻銹劑的阻銹效果及性能具有重要意義[26]。

陳舒恬等[27]利用動電位極化曲線法研究了鍋爐管材料的耐蝕性，結(jié)果表明極化曲線法可敏感反映合金表面腐蝕的變化，是測量表征阻銹劑防腐蝕性能的有效方法。HANSSON等[28]采用極化曲線法研究了幾種阻銹劑的阻銹性能，認(rèn)為該方法是一種研究金屬的均勻腐蝕速率的有效方法；極化曲線法可研究各種因素對腐蝕的影響。其優(yōu)點(diǎn)是對金屬破壞性小、測試快;缺點(diǎn)是對金屬的局部腐蝕的研究受到限制。

(4) 電化學(xué)噪聲法

電化學(xué)噪聲法能夠靈敏、準(zhǔn)確和真實(shí)地對金屬表面狀態(tài)變化情況進(jìn)行檢測，其作用原理類似于極化曲線法，即通過收集電極表面的電位或電流隨時間發(fā)生的非平衡波動信號得出電化學(xué)噪聲譜圖。電化學(xué)噪聲法可有效分析孔蝕誘導(dǎo)期和發(fā)展期膜層的變化，結(jié)合電化學(xué)阻抗譜分析阻銹劑膜層的形成與破壞過程，可有效分析阻銹劑性能及作用機(jī)理[29-30]。

CHENG等[31]通過分析腐蝕液中的碳鋼孔蝕發(fā)展過程認(rèn)為：電流波動反應(yīng)電極表面膜層的形成與溶解，電位波動反應(yīng)電極表面雙電層電容中電荷變化情況，而且孔蝕主要由電位的波動引起，即電極表面由于存在電位差而發(fā)生孔蝕。宋詩哲等[32]利用黃銅管研究了電化學(xué)噪聲局部腐蝕敏感性，并認(rèn)為：電極腐蝕發(fā)生概率隨電流噪聲積分值的增加而增大，電極表面電流越大，越容易發(fā)生腐蝕。LEGAT等[33]利用電化學(xué)噪聲法對混凝土中鋼筋的腐蝕進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：在混凝土中鋼筋的腐蝕發(fā)生過程中，雖未觀察到點(diǎn)蝕的出現(xiàn)以及腐蝕電位或電流的峰值，但是腐蝕是由亞穩(wěn)態(tài)的點(diǎn)蝕引起并持續(xù)發(fā)展的。

3.2 表面分析及其他評價方法

表面分析主要包括X射線光電子能譜法(XPS)、原子力顯微鏡法(AFM)、二次離子質(zhì)譜法(SIMS)等。X射線光電子能譜法[34]能分析某些元素與鐵的結(jié)合形態(tài)，也可以分析鋼筋表面成膜前后各元素含量的變化，同時可以運(yùn)用結(jié)合能的差異分析排氯機(jī)理,是目前表面化學(xué)分析最有效的方法。原力顯微鏡法是通過測定原子間的相互作用力分析鋼筋表面狀態(tài)的新技術(shù)。由于原子間相互作用力與原子間距離密切相關(guān)，因此可分析金屬表面鈍化膜與基體的結(jié)合能力以及鈍化膜薄弱處的狀態(tài)。二次離子質(zhì)譜法可檢測阻銹劑在電化學(xué)腐蝕過程中陰極和陽極的覆蓋成膜信息。

其他評價方法主要是針對某一類阻銹劑特定性能表征的方法，如MCI型阻銹劑遷移性能表征方法主要有放射性同位素示蹤法、氨氣敏電極法和XPS能譜分析法等[35]。放射性同位素示蹤法是用放射性同位素氚取代遷移型阻銹劑中的氫涂覆在混凝土表面一段時間后，測定混凝土萃取物中β射線放射值，分析阻銹劑遷移量[36]。氨氣敏電極法是用混凝土試樣將遷移型阻銹劑溶液和空白組溶液隔開一定時間，用胺敏電極測量擴(kuò)散后空白組氨的含量作為遷移性能的表征。從涂覆遷移型阻銹劑的混凝土指定深度取出粉末，經(jīng)過壓片，通過XPS能譜法測定其N/Si物質(zhì)的量比的變化確定阻銹劑在混凝土的遷移深度。

JGJ/T 152-2008《混凝土中鋼筋檢測技術(shù)規(guī)范》、GB 8076-1997《混凝土外加劑》、YB/T 537-2004《鋼筋混凝土阻銹劑》、JTG/T B07-01-2006《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范都規(guī)定了阻銹劑的性能評價標(biāo)準(zhǔn)。主要測試方法有：失重法、硬化砂漿法、干濕循環(huán)法、鹽水浸漬法、混凝土碳化試驗(yàn)、RCM非穩(wěn)態(tài)氯離子快速遷移試驗(yàn)、壓汞試驗(yàn)等。

綜上所述，鋼筋阻銹劑性能評價方法和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備不僅對阻銹劑分子合成設(shè)計與作用機(jī)理研究提供了有力的支撐，而且為阻銹劑的推廣應(yīng)用提供了可靠的保障，綜合運(yùn)用多種技術(shù)方法并結(jié)合長期實(shí)踐驗(yàn)證，能客觀地對阻銹劑的阻銹性能做出科學(xué)合理的評價，對阻銹劑的研發(fā)推廣具有極其重要的意義。

4 結(jié)束語

面對嚴(yán)酷的海洋腐蝕環(huán)境以及道路橋梁除冰鹽的廣泛使用，鋼筋腐蝕破壞的情況日益嚴(yán)重，鋼筋阻銹劑的用量將越來越大，因此鋼筋阻銹劑具有非常廣闊的前景。鋼筋阻銹劑，如亞硝酸系列陽極型阻銹劑、單氟磷酸鈉陰極型阻銹劑等具有一定的缺陷：對環(huán)境造成危害劇毒、阻銹性能差達(dá)不到長期的阻銹效果、造價成本高等。因此，采用先進(jìn)的測量技術(shù)手段對氯離子侵蝕破壞機(jī)理、鋼筋阻銹劑的阻銹機(jī)理、阻銹劑組分協(xié)同作用進(jìn)行研究十分有必要。根據(jù)研究理論基礎(chǔ)，通過分子組分設(shè)計合成環(huán)保、高效、低成本的復(fù)合型阻銹劑是目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，對提高我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性具有十分重要意義。

[1] ORMELLESE M,BERRA M,BOLZONI F,et al. Corrosion inhibitors for chlorides induced corrosion in reinforced concrete structures[J]. Cement and Concrete Research,2006,36(3):536-547.

[2] GARCES P,SAURA P,ZORNOZA E,et al. Influence of pH on the nitrite corrosion inhibition of reinforcing steel in simulated concrete pore solution[J]. Corrosion Science,2011(53):3991-3994.

[3] WEI J,DONG J,KE W. Corrosion resistant performance of a chemical quenched rebar in concrete[J]. Construction and Building Materials,2011,25:1243-1247.

[4] 楊建森. 氯鹽對混凝土中鋼筋的腐蝕機(jī)理與防腐技術(shù)[J]. 混凝土,2001,141(7):52-53.

[5] GAIDIS J M. Chemistry of corrosion inhibitors[J]. Cement and Concrete Composites,2004,26:1775-1781.

[6] TULLIN M A A. Electrochemical techniques for measuring reinforcing steel corrosion[M]. [S.l.]:[s.n.],1998.

[7] 李偉華,菲長嶺,何橋,等. 混凝土中鋼筋腐蝕與鋼筋阻銹劑[J]. 材料開發(fā)與應(yīng)用,2007,22(5):57-60.

[8] 徐永膜. 遷移性阻銹劑——鋼筋混凝土阻銹劑的新發(fā)展[J]. 硅酸鹽學(xué)報,2002,30(1)：94-101.

[9] 張?zhí)靹?張浩,高紅. 緩蝕劑[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008:5-12.

[10] VAYSBURD A M,EMMONS P H. Corrosion inhibitors and other protective systems in concrete repair:concepts or misconcepts[J]. Cement and Concrete Composites,2004,26(3):255-263.

[11] 馬新偉,邙靜喆,范征宇. 鋼筋阻銹劑的新發(fā)展[J]. 低溫建筑技術(shù),2004(6):7-8.

[12] SOEDA K,ICHIMURA T. Present state of corrosion inhibitors in Japan[J]. Cement & Concrete Composites,2003(25):117-122．

[12] ES-SALAH K,KEDDAM M,RAHMOUNI K,et al. Aminotriazole as corrosion inhibitor of Cu30Ni alloy in 3% NaCl in presence of ammoniac[J]. Electrochimica Acta,2004,49(17/18):2771-2778.

[14] 孫俊,劉彥東,王建成. 有機(jī)鋼筋混凝土阻銹劑的研究[J]. 混凝土,2010(2):6-7.

[15] CHAUSSADENT T. Effectiveness conditions of sodium monofluor phosphate as a corrosion inhibitor for concrete reinforcements[J]. Cement and Concrete Research,2006(36):556-561.

[16] 劉志勇,繆昌文,周偉玲,等. 遷移性阻銹劑對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的保持和提升作用[J]. 硅酸鹽學(xué)報,2008,36(10):1495-1496.

[17] 張前前,孫偉,劉加平. 混凝土模擬液中臨界氯離子濃度影響因素分析[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,40(S2):177-181.

[18] 陳品龍,楊醫(yī)博,黃威，等. 鋼筋阻銹劑阻銹性能評價方法研究進(jìn)展[J]. 廣東建材:2012(1):17-18.

[19] LABJAR N,LEBRINI M,BENISS F,et al. Corrosion inhibition of carbon steel and antibacterial properties of aminotris-(methylenephosphonic) acid[J]. Materials Chemistry and Physics,2010,119:330-336.

[20] AMIN M A,IBRAHIM M M. Corrosion and corrosion control of mild steel in concentrated H2SO4solutions by a newly synthesized glycine derivative[J]. Corrosion Science,2011,53:875-885.

[21] ANSARI K R,QURAISHI M A,SINGH A. Schiff's base of pyridyl substituted triazoles as new and effective corrosion inhibitors for mild steel in hydrochloric acid solution[J]. Corrosion Science,2014,79:5-15.

[22] MOURYA P,SINGH P,TEWARI A K,et al. Relationship between structure and inhibition behaviour of quinolinium salts for mild steel corrosion:experimental and theoretical approach[J]. Corrosion Science,2015,95:71-87.

[23] 穆振軍,杜敏. 天然海水中高效緩蝕劑對碳鋼緩蝕作用的研究[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報,2005,25(4):205-208.

[24] 劉建平,李正奉,周曉湘. 一種咪唑啉緩蝕劑在碳鋼表面成膜的電化學(xué)研究[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),2003,15(5):263-265.

[25] 趙永韜,吳建華,于輝. 交流阻抗法研究膜層的形成和破損(I)-緩蝕劑膜層的EIS變化[J]. 四川化工與腐蝕控制,1999,2(4):14-17.

[26] 陳飛,解利昕,孫晨,等. 動電位極化曲線法研究鋁合金材料在海水中腐蝕現(xiàn)象[J]. 天津化工,2014,28(5):12-13.

[27] 陳舒恬,馬文亮,王玨. 采用極化曲線法研究GH4700合金的耐蝕性[J]. 現(xiàn)代冶金,2015,43(1):7-8.

[28] HANSSON C M,MAMMOLITI L,HOPE B B. Corrosion inhibitors in concrete-part I:the principles[J]. Cement and Concrete Research,1998,28(12):1775-1781．

[29] 王佳,曹楚南,陳家堅. 緩蝕劑理論與研究方法的進(jìn)展[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),1992,14(2):80-87.

[30] 屈鈞娥. 緩蝕劑界面行為與緩蝕機(jī)理的電化學(xué)及AFM研究[D]. 武漢:華中科技大學(xué),2005.

[31] CHENG P F,LUO J I. Passivity and pitting of carbon steel in chromate solutions[J]. Electrochimica Acta,1999,44(26):4795.

[32] 宋詩哲,尹立輝,武杰,等. 模擬循環(huán)冷卻系統(tǒng)黃銅管的腐蝕電化學(xué)[J]. 化工學(xué)報,2005,56(1):121.

[33] LEGAT A,LEBAN M,BAJT Z. Corrosion processes of steel in concrete characterized by means of electrochemical noise[J]. Electrochimica Acta,2004,49(17/18):2741-2751.

[34] 潘崇根,楊小草,徐強(qiáng),等. 阻銹劑在海洋工程高性能混凝土中的研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報,2013,21(11):99-100.

[35] CHEN J J,JIA X,SHE Q J,et al. Preparation of nano-sulfur/MWCNTs and its electrochemical performance[J]. Electrochimica Acta,2010,55(27):8062-8066.

[36] 黃瑩,張小東,金懷林. 有機(jī)復(fù)合遷移型鋼筋阻銹劑性能的試驗(yàn)研究[J]. 施工技術(shù),2012,41(359):74-76.

ResearchProgressofAnti-CorrosionMechanismandPerformanceEvaluationofCorrosionInhibitorforSteelBar

MA Shihao1, LI Weihua1,2, ZHENG Haibing2, JI Tao3

(1. Qingdao Technological University, Qingdao 266033, China; 2. Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 3. Tongji University, Shanghai 201804, China)

The main factor causing the failure of reinforced concrete structures in advance is the corrosion of steel bar. Using corrosion inhibitor is one of the main methods to prevent corrosion. The mechanism of chloride induced corrosion in marine environment and the effect mechanism of inhibitors are mainly introduced. And the evaluation methods of inhibiting performance and application situation of corrosion inhibitor are discussed. It is pointed out that synthesis of highly efficient and environment friendly mixed inhibitors is the main research directions in the future, which is of great significance to enhance the durability of reinforced concrete structures in our country.

steel bar; corrosion; anti-corrosion mechanism; performance evaluation; research progress

10.11973/fsyfh-201712013

TG174

A

1005-748X(2017)12-0963-06

2016-05-18

國家863計劃(2015AA034404)； 黃島區(qū)海洋科技專項(xiàng)(2014-04-1)

李偉華(1971-)，研究員，博士，從事海洋腐蝕與防護(hù)的相關(guān)研究，13863961928,liweihua@qdio.ac.cn