钢筋混凝土因其强度高、施工方便、节能经济等优点,广泛应用于建筑工程中。然而,由于各种环境因素,采取一些钢筋保护措施尤为重要。
目前常用的方法有:使用特殊钢筋、涂层保护、阴极保护、钢筋防锈剂等。钢筋防锈剂在钢筋混凝土结构中的应用得到了广泛的认可和认可,该方法应用简单,工程实践证明经济有效。
阻锈机理。
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钢筋腐蚀主要是由于氯盐腐蚀引起的电化学腐蚀反应。阻锈剂可以通过提升腐蚀电位来抑制或减缓电化学腐蚀,降低铁基阴阳极的得失电子能力或增加电子转移通道的欧姆电阻。
提升腐蚀电位可以提升钢筋的耐腐蚀性,使钢筋不易腐蚀,增加欧姆电阻可以降低腐蚀电流密度,降低腐蚀率。通过混合或迁移,防锈剂在混凝土钢界面形成吸附膜或钝化膜,有效抑制电化学腐蚀反应过程。
因此,在混凝土中加入少量能有效抑制或延缓腐蚀发生,降低钢筋腐蚀率的化学物质。
阻锈剂种类多样,分类方法多种多样,可分为水剂型和粉末型阻锈剂;主要化学成分可分为有机型、无机型和混合阻锈剂;迁移型和混合阻锈剂可分为不同的添加方法;阴极型、阳极型和复合阻锈剂可分为作用机理。以下主要介绍了这三种阻锈剂的作用机理及相关应用。
阳极阻锈剂。
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阳极阻锈剂通过防止或减缓电化学阳极失电子过程来抑制钢腐蚀,主要是铬酸盐、钼酸盐和亚硝酸盐等无机盐。这些物质通常是氧化的,可以在金属表面产生致密的钝化膜,增加膜的电阻,减缓阳极的得失电子速率,从而抑制电化学腐蚀的总反应过程。
例如,亚硝酸钙阻锈剂,失去电子的亚铁离子在碱性环境中与亚硝酸根离子发生化学反应,产生沉淀,在钢筋表面形成钝化膜Fe2O3或γ-FeOH。抑制阳极的反应如下:
2Fe2+2OH-+2NO2-→2NO↑+Fe2O3+H2O。
Fe2+OH-+NNO2-→ON↑+γ-FeOH。
上述反应仅在碱性环境中进行。随着氯离子侵蚀和反应消耗的降低,这种防锈剂失去了防锈效果。研究表明,亚硝酸盐在pH值大于6.0时具有良好的防锈效果。氯离子的侵蚀会降低pH值,影响亚硝酸盐的防锈效果。因此,[Cl-]/[NO2-]的比值与防锈效果密切相关。
在海洋环境或氯盐较高的情况下,应保证足够的剂量,否则可能会加速腐蚀。因此,这种防锈剂也被称为危险防锈剂,亚硝酸盐是一种致癌物,其使用受到限制。在德国,瑞士禁止使用亚硝酸盐防锈剂。