高分子鋼筋阻銹劑阻銹效果的研究

高紅霞 羅慶林 王小紅

摘要：目的：對(duì)高分子鋼筋阻銹劑阻銹效果；方法：自制A1-A10共10種高分子阻銹劑，并與市面購(gòu)買(mǎi)的3種高分子阻銹劑以及分析純NaNO2作為對(duì)比，通過(guò)鹽水浸漬法對(duì)阻銹劑阻銹效果進(jìn)行研究.結(jié)果：A3、A5、A6、A9以及A10短期阻銹效果顯著，而且其短期阻銹效果不低于市面購(gòu)買(mǎi)的三種高分子阻銹劑以及分析純NaNO2短期阻銹效果；結(jié)論：高分子鋼筋阻銹劑短期阻銹效果顯著，不過(guò)本文對(duì)于高分子阻銹劑阻銹效果研究主要針對(duì)其短期效果，因此無(wú)法保證阻銹劑的長(zhǎng)期有效性.

關(guān)鍵詞：高分子鋼筋阻銹劑；鹽水浸漬法；銹蝕情況；混凝土；安全結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-260X（2019）03-0077-03

自19世紀(jì)20年代以后，混凝土材料的使用已經(jīng)有了100多年的悠久歷史，由于鋼筋混凝土材料承載強(qiáng)度大、施工便易、工程造價(jià)低，其在土木工程建筑中屬于首選材料.不過(guò)隨著時(shí)間的遷移，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效現(xiàn)象頻頻發(fā)生且廣泛存在.著名專(zhuān)家梅塔曾指出：導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的第一大要素就是鋼筋腐蝕.混凝土中鋼筋腐蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損，其依然成為世界各地廣泛研究的重要課題，因此，對(duì)于鋼筋腐蝕問(wèn)題進(jìn)行研究充滿(mǎn)了重要性和必要性，其有利于提高混凝土的耐久性.

1 現(xiàn)狀概述

鋼筋阻銹劑是一種加入混凝土后能夠有效減緩或者避免鋼筋發(fā)生腐蝕，同時(shí)對(duì)于混凝土其他性能沒(méi)有負(fù)面影響的外加劑.根據(jù)化學(xué)成分的不同，鋼筋阻銹劑包括無(wú)機(jī)型、高分子型以及復(fù)合型三種；根據(jù)電極過(guò)程影響，鋼筋阻銹劑包括陽(yáng)極型、陰極型以及混合型；根據(jù)不同的使用方法，鋼筋阻銹劑包括摻入型以及遷移型.鋼筋阻銹劑主要具備以下特點(diǎn)：（1）陽(yáng)極型阻銹劑能夠鈍化鋼筋，陰極型和混合型阻銹劑能夠抑制銹蝕的產(chǎn)生.（2）鋼筋阻銹劑對(duì)于混凝土性能沒(méi)有任何不良影響.（3）在堿性或者中性條件下，其能夠保持長(zhǎng)期有效.（4）不會(huì)造成環(huán)境污染，對(duì)人體健康基本無(wú)害[1].

在國(guó)內(nèi)材料腐蝕著作中，鋼鋼筋阻銹劑常常被稱(chēng)為緩蝕劑，不過(guò)在混凝土材料與工程技術(shù)文獻(xiàn)里其常被稱(chēng)作阻銹劑.根據(jù)美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)對(duì)于阻銹劑的定義，阻銹劑指的是“以特定的濃度和形式存在于介質(zhì)中，并能夠減緩或者避免腐蝕的化學(xué)物質(zhì)”.當(dāng)前，世界上對(duì)于阻銹劑的研究已經(jīng)十分深入，同時(shí)阻銹劑在工程中也得到了十分廣泛的應(yīng)用.根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，1993年世界各地使用鋼筋阻銹劑的混凝土約有2億m3，而當(dāng)前，鋼筋阻銹劑已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于世界各地海工混凝土、道橋建筑、停車(chē)場(chǎng)等結(jié)構(gòu)[2].

在我國(guó)，近幾十來(lái)年，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)于鋼筋阻銹劑的重視程度越來(lái)越高，市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)較好，國(guó)內(nèi)國(guó)外的大量不同鋼筋阻銹劑產(chǎn)品也不斷充斥市場(chǎng).由于我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)于重大工程的使用年限以及安全結(jié)構(gòu)越來(lái)越重視，因此，對(duì)于鋼筋阻銹劑的研究有著十分深遠(yuǎn)的意義.當(dāng)前我國(guó)技術(shù)界、學(xué)術(shù)界仍在深入研究鋼筋阻銹劑的效果、使用范圍以及必要性等，對(duì)于阻銹劑的效果、有效年限的研究，也需要通過(guò)工程實(shí)例進(jìn)行檢驗(yàn)[3].

2 材料與儀器

2.1 鋼筋阻銹劑制備

根據(jù)鋼筋阻銹劑阻銹原理主要是因?yàn)槠渌械?COOH、-NH2、-NH-官能團(tuán)成分，本文選取了A、B、C三種化學(xué)成分自制阻銹劑10種，其中A1-A9為高分子阻銹劑，A10為復(fù)合型阻銹劑[4].

2.2 其他實(shí)驗(yàn)材料

（1）其他阻銹劑：作為分析純的NaNO2，作為對(duì)比用的阻銹劑：產(chǎn)自協(xié)寶企業(yè)發(fā)展有限公司高分子阻銹劑HEBOL-HQ901（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為HB）、產(chǎn)自泰諾化學(xué)有限公司的高分子阻銹劑Mucis ad 19L/D（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為SK）、產(chǎn)自于廣州西卡建筑有限公司的高分子阻銹劑Sika Ferrogard-901（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)N）.

（2）鋼筋：建筑用的HPB235鋼筋，長(zhǎng)50mm，寬10mm.

（3）化學(xué)試劑：作為分析純的氯化鈉、氫氧化鈣以及無(wú)水乙醇.

（4）環(huán)氧樹(shù)脂：E-44型.

（5）水：自來(lái)水以及蒸餾水.

（6）93#汽油以及EP固化劑.

2.3 實(shí)驗(yàn)器材

（1）電壓表：高內(nèi)阻萬(wàn)用表，精度0.01mV，產(chǎn)自佛山準(zhǔn)則電子有限公司；

（2）參比電極：上海雷磁232-01單鹽式型飽和甘汞電極，型號(hào)230，購(gòu)買(mǎi)于上海壘固儀器有限公司；

（3）砂紙：M28砂紙、M20砂紙以及M10砂紙；

（4）塑料瓶：長(zhǎng)65mm，寬45mm；

（5）天平；玻璃燒杯、真空干燥器等.

3 方法和結(jié)果

3.1 制備鋼筋試件

（1）對(duì)準(zhǔn)備鋼筋材料進(jìn)行磨床加工，并分別依次通過(guò)M28砂紙、M20砂紙以及M10砂紙進(jìn)行打磨，制備長(zhǎng)50mm、寬10mm、表面粗糙度最大允許值到6.3μm的鋼筋試件.

（2）對(duì)鋼筋試件進(jìn)行打破，并分別依次在汽油、酒精中進(jìn)行浸泡，擦除鋼筋試件表面油脂，進(jìn)行鋼筋試件干燥靜置晾干以后，將鋼筋試件端頭放置到環(huán)氧樹(shù)脂中進(jìn)行浸涂，然后放置到干燥器中備用[5].

3.2 配置溶液

配置含有1.15%的氯化鈉的飽和氫氧化鈣溶液，水劑高分子阻銹劑添加量為溶液質(zhì)量的2.2%，粉劑高分子阻銹劑添加量占溶液質(zhì)量0.8%.將配置溶液倒入準(zhǔn)備的塑料瓶里，高度為45mm，將兩根鋼筋試棒放入到塑料瓶里，確保其充分浸泡在溶液里，蓋緊瓶蓋.

3.3 電位測(cè)量

使鋼筋試棒端頭露出液面約10mm，將電壓表正極接觸鋼筋露出端頭，將負(fù)極接飽和甘汞電極，在初始、1h、2h、3h、5h、1d、3d、5d、7d后分別進(jìn)行測(cè)量，在在測(cè)量時(shí)觀(guān)察鋼筋試棒表面是否有銹蝕現(xiàn)象[6].

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

（1）鋼筋自然電位值：具體如表1所示.

結(jié)合表1，制作了鋼筋自然電位值隨時(shí)間變化走勢(shì)圖，具體如圖2、圖3、圖4所示.

（2）鋼筋銹蝕情況：具體如表5所示.

4 討論

4.1 結(jié)合以上7d鋼筋式樣銹蝕情況可以發(fā)現(xiàn)，摻入A3、A5、A6、A7、A9以及A10高分子阻銹劑的鋼筋沒(méi)有發(fā)生銹蝕；同樣地，摻入NaNO2、HB高分子阻銹劑、SK高分子阻銹劑以及TN高分子阻銹劑對(duì)比實(shí)驗(yàn)組的鋼筋也沒(méi)有發(fā)生銹蝕.但是摻入A1高分子阻銹劑、A2高分子阻銹劑、A4高分子阻銹劑的鋼筋和空白組一樣，都出現(xiàn)銹蝕的情況，但是銹蝕時(shí)間要晚于空白組.其中，摻入A8高分子阻銹劑的鋼筋只在端頭發(fā)生銹蝕，表面并沒(méi)有產(chǎn)生銹蝕，而且在重復(fù)試驗(yàn)后最終沒(méi)有發(fā)生銹蝕，可能由于第一次試驗(yàn)鋼筋端頭密封性不好進(jìn)而導(dǎo)致端頭發(fā)生銹蝕.因此，自制高分子阻銹劑A3、A5、A6、A7、A9以及A10在摻量為3%時(shí)短期阻銹效果明顯[7].

4.2 以《鋼筋阻銹劑使用技術(shù)規(guī)程》（YB/T 9231- 2009）為評(píng)價(jià)依據(jù)，最終可以確定自制高分子阻銹劑A2、A5-A10的短期阻銹效果要高于NaNO2、HB高分子阻銹劑、SK高分子阻銹劑以及TN高分子阻銹劑的短期阻銹效果[8].

4.3 本文只對(duì)高分子阻銹劑的短期阻銹效果進(jìn)行了一定程度研究，如果要研究高分子阻銹劑長(zhǎng)期阻銹效果，建議齡期在1年以上.

綜上所述，本文通過(guò)鹽水浸漬法對(duì)高分子鋼筋阻銹劑阻銹效果進(jìn)行了一定研究，并根據(jù)《鋼筋阻銹劑使用技術(shù)規(guī)程》（YB/T 9231-2009對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)評(píng)價(jià).另外，本文主要是對(duì)鋼筋阻銹劑短期阻銹效果以及阻銹劑機(jī)理進(jìn)行了初步研究，如果需要驗(yàn)證高分子鋼筋阻銹劑長(zhǎng)期阻銹效果，應(yīng)在更長(zhǎng)齡期下進(jìn)行深入研究.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕原夢(mèng)曉.遷移型阻銹劑在混凝土中的阻銹性能及遷移性能研究[D].青島理工大學(xué)，2016.

〔2〕陳琳，屈文俊，朱鵬.混凝土結(jié)構(gòu)全壽命等耐久性設(shè)計(jì)的理論框架[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2016，33（03）：93-103.

〔3〕楊綠峰，洪斌，余波.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性控制區(qū)及設(shè)計(jì)參數(shù)的定量分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2016，37（01）：126-134.

〔4〕李富民，鄧天慈，王江浩，羅小雅.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究綜述[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015， 32（02）：1-20.

〔5〕楊磊.高分子鋼筋阻銹劑阻銹效果的研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

〔6〕陳品龍，楊醫(yī)博，黃威，楊磊，楊田，羅敏涵，郭文瑛.鋼筋阻銹劑阻銹性能評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展[J].廣東建材，2012，28（01）：16-19.

〔7〕田礫，原夢(mèng)曉，王鵬剛，呂京錄.不同條件下遷移型阻銹劑對(duì)鋼筋的阻銹效果研究[J].混凝土，2017（08）：5-7+11.

〔8〕王曉彤.酸雨環(huán)境下氨基醇類(lèi)阻銹劑的阻銹機(jī)理[D].湖南科技大學(xué)，2017.