摘要：钢筋混凝土又称钢筋砼，它作为一种组合材料在建筑工程中发挥极大作用，主要指在普通混凝土中添加钢筋网或者钢板进而使其具有土力学性质，钢筋混凝土是加劲混凝土最常见的形式。为了使钢筋混凝土更具强度和耐性需要对其进行防护，目前市面上的防护措施诸多，据美国研究表明使用阻锈剂是目前最绿色、最合适的防护措施，经过开发投入未来阻锈剂技术将慢慢成为钢筋混凝土防护的主流。基于此背景，笔者对钢筋混凝土阻锈剂技术的研发进展进行了分析，希望能为相关工作人员提供理论借鉴。
关键词：钢筋混凝土 阻锈剂技术 研发进展
一、研究背景
钢筋混凝土很容易受外界因素的影响失去稳定性，常见的有钢筋腐蚀、冻融循环被破坏或者是在较差环境下自然的物理化学反应。在这三种原因中第一种钢筋腐蚀是钢筋混凝土遭到破坏的主要诱因。西方发达国家曾表示，用在钢筋混凝土上的修补养护费用基本超过了新建费用，Sitter教授的五倍定律充分说明了这一点。因此在日常工程建设中对钢筋混凝土的使用与养护是非常重要的，做好防护措施等同于优化经济成本。在目前的技术领域，阻锈剂技术是非常有发言权的，它一次使用后长期有效、绿色、经济且不易发生形变，这些优点使其被广泛应用在钢筋混凝土的防护中。
二、阻锈剂技术简述
（一）含义
阻锈剂技术是以离子态或者气态吸附到钢筋混凝土的表面，由于钢筋本身的电场很强，这些分子会自主的朝着钢筋方向吸附，等到数量达到一定程度会与钢筋发生化学反应形成一层类似铁锈的化学膜，不过这种化学膜非常钝化，是不会轻易流失或者受外界影响溶于水。阻锈剂技术附着到钢筋上后表面自由焓会被降低，进而影响溶液的张力，当钢筋混凝土在拌和中会自主出现小气泡，这种小气泡的间隔系数基本维持在200μm以下，这说明阻锈剂已经提高了水泥的保水能力，也就是说钢筋混凝土的沁水性大大减少。
（二）发展历史
阻锈剂用于防腐早在出现在2000年前的英国，在英国某个古迹的挖掘中发现很多铁制品非常完好，它们大多被单宁靴制作而成的皮革包裹着，而单宁本身对铁具有防腐蚀性。1872年开始正式对有机阻锈剂进行研究，从历史的报道文件中介绍到科学家从糖和动植物胶中提取出了有机物，又在有机物中的酸性介质里发现了缓蚀剂。到1973年开始亚硝酸盐类的阻锈剂被应用到发电站的建设中，当时是日本政府为了应对海洋中氯盐对钢筋混凝土的侵蚀，所以尝试着用这种阻锈剂提高混凝土的耐久性。时间推进到1976年，美国研究所利用磷酸酯、磷酸盐、丙烯酸多聚物研发了一种三组分的复合型阻锈剂。1980年美国在此基础上又研制了水溶性介质的阻锈剂。
三、阻锈机理的研究进展
早期的阻锈剂机理研究不够深入，只停留在氧化-钝化的程度，随着研究的深入，阻锈机理从氧化——钝化发展到吸附——钝化成膜机理，通过两者的共同作用完成对钢筋混凝土的保护，而吸附是阻锈剂发挥作用的重要条件，高效阻锈剂必须与钢筋能很好的结合，通过在钢筋表面吸附或者在钢筋混凝土孔内表面完成吸附。
（一）吸附机理
阻锈剂技术是从物理和化学两个方面吸附的，物理吸附包括范德华力、静电作用，化学吸附包括供电子、供电质等。两者均通过体改腐蚀反应活化能来讲腐蚀介质与金属格隔离开，也就是说在钢筋混凝土与外界影响物质之间增加介质，组织腐蚀物的入侵。含三键的化合物比含双键的化合物阻锈性能更优，如果这时能添加进羟基能更进一步的优化阻锈效果。阻锈剂在钢筋混凝土表层生成保护面，阻止腐蚀物的扩散。
（二）钝化成膜机理
钝化成膜机理是在氧化的基础上研发的，这种机理强调阻锈剂应该与钢筋混凝土周围液相中的某些物质生成一些难溶物质，然后沉积在钢筋混凝土的表层形成一层钝化膜，这属于化学方法，尽管形成的钝化膜可能只有几纳米，但是它的空间排布非常好，能有效阻止腐蚀物对铁的侵蚀，对钢筋混凝土的防护也是比较到位的。
（三）协同机理
协同机理适合复合型阻锈剂，多组分组的阻锈剂在使用中普遍出现协同效应，协同效应是利用吸附层中不同分子之间的相互作用膜表面覆盖程度的方法。多中吸附物的结合能提高吸附层的稳定程度，使用多组多分的复合机能发挥更大的保护效果。通常人们习惯添加无机盐、有机化合物和表面活性剂作为阻锈剂的添加构成物质。其中无机盐能修复部分被腐蚀的钢筋，有机化合物则能在钢筋混凝土表面形成一种覆盖面，表面活性剂意在提高钢筋混凝土的气密性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我国著名科学家左由兵通过实验发现将癸二酸辛酯、正硅酸乙酯、羟基乙胺按照合适的比例配置后的阻锈剂能最大化呈现阻锈效果，是目前市场上阻锈剂技术的佼佼者，并且通过复配可以弥补部分单组阻锈剂空间密闭性不佳的缺点，几组物质相互配合共同发挥作用。不过就我国目前的阻锈剂研发技术来看，协同机理的运作还不够成熟，这是因为无法确定添加的复合物质会不会在特定环境中相互抵消，除了物质的选择，各个物质的分成比例也大有不同，从概率上看需要进行太多的实验来证明最佳配比。
四、新型阻锈剂产品及其特点
上述中我们已经对阻锈剂的基本工作原理进行了简单叙述，在上个世纪七十年代中，以美国为首的研发公司对阻锈剂的应用展开了研究，并将研发结果应用在建筑工程上。几位科学家均表示要想让阻锈剂发挥最大的钝化效果就要逐步提高物质的浓度，譬如磷酸盐类的阻锈剂只有在投入使用较多的情况下才有明显的阻锈效果，不然无法保全整个钢筋混凝土的完整性，即局部依然会受到侵蚀。
（一）有机阻锈剂
有机阻锈剂的阻锈效果取决于物质与金属之间的吸附性，大多数阻锈剂的成分是含毒的，在同等的阻锈效果面前，使用浓度更低的配方更符合建设要求，而通常我们认为有机阻锈剂比无极阻锈剂的自然电位要高得多，有机阻锈剂所需要的浓度也少的多，所以有机阻锈剂的危险性和毒害更少。这是因为有机阻锈剂的含量大多由胺、不饱和脂肪酸酯、乳剂构成，这三类物质的价格相对低廉，但阻锈效果却更佳。炔醇类的阻锈剂能通过X电子吸附在钢筋的金属表层上，还可以通过与三键相邻的活泼氢原子发生物理反应，钢筋的金属表面的阴极区间能提供质子，而质子与金属表层发生反应逐渐被吸附。美国的Musa?A?Y教授曾经针对三种硫醇阻锈剂对碳钢在溶液中的阻锈率进行了探索，最终实验表明有机阻锈剂中的阻锈效率与钢筋混凝土分子中F、O、N原子的极化作用有关，当物质接触产生极化反应以后吸附过程便逐步开始，所以阻锈效果取决于阻锈剂和铁离子的结合关系。
（二）绿色天然阻锈剂
绿色天然阻锈剂是目前阻锈剂开展的重点，自我国倡导可持续发展以来国家分外重视经济发展与自然环境的和谐相处，即使要搞工程建设也应本着绿色、环保的心态去做。国内研究者期望在大红花、海藻种子、吊兰根、蜂胶等天然植物中提取合适的成分，并通过实验对比了各种成分的酸碱性以及成分对不同金属的阻锈效果。而目前在动物上提取阻锈剂的情况还比较少见，只有寥寥几人从海洋生物、人类毛发中提取。从天然物质身上提取的阻锈剂成分更加绿色，也更便于实现资源配置的优化，同样相同的天然阻锈剂之间可以进行分组复配，发挥它们的协同机理，创造价格优惠、效果更优的阻锈剂。
（三）迁移型复合阻锈剂
有一些阻锈剂不仅能直接掺在钢筋混凝土中使用，还可以用于旧材补救和新材保养，这种迁移型复合阻锈剂可以直接涂抹在钢筋混凝土表面，让金属表层形成隔离层，然后利用气相和液相的形式穿透毛细孔达到钢筋金属表面，将易腐蚀物质置换成保护膜。这类阻锈剂是目前钢筋混凝土修复的前沿技术，而通过字面意思我们也能发现这是一种多组多分的复合阻锈剂。美国的CORTEC公司首先利用气相阻锈剂来保养钢筋混凝土，并为这种阻锈剂赋名。整体而言，迁移型复合阻锈剂对硬化混凝土性能影响比较小，且通过物理化学反应能直接通过混凝土的孔隙达到钢筋金属表层形成钝化膜。美国的五角大楼在后期养护、修复中就使用的这种阻锈剂。那么这种阻锈剂需要哪几种物质合成呢？意大利的化学公司认为这种阻锈剂由胺、醇胺、盐和其他无机物提取而成，这样可以对钢筋金属表层的阴极、阳极共同保护，当然国内有不少公司认为应在现有材料的基础上添加乙醇胺。
五、结语
综上，我们对钢筋混凝土阻锈剂技术研发进展有了大致了解，当前阻锈剂机理主要以吸附——钝化成膜机理为主，使用效果良好的阻锈剂必须有强大的吸附能力，而多分多组的阻锈剂大多存在协同机理，但也不排除有相互抵消的作用，需要在未来的技术研发中投入更多精力。基于胺和醇胺、不饱和脂肪酸酯、乳剂合成的阻锈剂是上个世界主要的成分，而进入二十一世纪后人们更喜欢使用有机阻锈剂，并开发绿色阻锈剂，同时迁移型复合阻锈剂是目前同类产品的研发热点。总的来说，我们在钢筋混凝土阻锈技术上的研发教之前已经有了很大进步，但仍需要进一步努力才能研发出更符合当下假设的产品。
参考文献
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论文作者:吴泽梅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/20
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