[00748289]渗透性阻锈剂及其在海工混凝土耐久性修复中的应用研究

　　一、成果简介

　　针对海工混凝土结构耐久性差的问题，采用电化学测试技术和表面分析方法研究了醇胺（AMA）和不同结构的羧酸胺在模拟氯盐污染砼孔溶液中抑制钢筋锈蚀行为，探索了不同结构的羧酸胺及添加表面活性剂、有机硅对氯盐环境下抑制钢筋锈蚀效率的影响，并针对迁移性阻锈剂（MCIs）在混凝土中的传输过程，提出了 MCIs 分子与组成设计原理，制备出羧酸胺基 MCIs， 分析了其在钢筋表面的吸附行为和抑制钢筋锈蚀性能。将制备的 MCIs 以 400g/m2 应用于含氯盐混凝土表面，研究了大气环境下以氮含量为表征的 MCIs 在混凝土中的渗透性能和对掺氯盐混凝土中钢筋锈蚀的抑制效果，结果表明表面涂覆 MCIs 可在较短时间渗透到保护层下 30-40mm 处， 并在较长时间内保持较高氮含量，并且显著降低混凝土中钢筋的腐蚀电流，抑制其锈蚀发展；对混凝土试件中钢筋剖开观测和XPS 分析证实了MCIs 与钢筋结合的可能性。研究了表面涂覆 MCIs 和密封剂对混凝土抗氯离子渗透性和对钢筋防护能力的影响，结果表明仅涂覆 MCIs 可使 C30 和C60 混凝土试件电通量有显著降低，复合涂覆 MCIs 和密封剂可使混凝土试件电通量降低至空白试件的 30-50 ；对 C30 混凝土试件的烘浸循环试验表明，复合涂覆 MCIs 和密封剂有效推迟了混凝土中钢筋锈蚀发生时间，也避免了 MCIs 挥发组分向外扩散。应用量子化学计算和分析了MCIs 分子结构参数和阻锈效率间的相关性。

　　二、推广应用范围

　　氯盐环境下钢筋锈蚀是引起混凝土结构提前破坏的主要原因，由此造成的经济损失已成为许 多国家经济发展的沉重包袱。有报道称美国每年由于氯盐腐蚀所造成的经济损失可占到美国GDP 的4％。我国海岸线较长，沿海地区混凝土结构的钢筋锈蚀问题十分突出，内陆还有大范围的盐碱地，特别是我国广大北方地区正在大量使用氯盐作为除冰盐，处于盐碱地和使用除冰盐的混凝土结构快速劣化问题也不容乐观。

　　在混凝土结构修补加固工作中，由钢筋锈蚀导致结构破坏是修复工作的一大难题，目前的修补方法不仅花费代价高，而且由于未对钢筋做很好的处理，修复后的结构耐久性仍成问题。目前防止钢筋锈蚀的措施很多，但是采用钢筋阻锈剂被认为是最简单经济和有效的方法之一，对于新建工程可以在新拌混凝土中掺加，但是对于已建受损混凝土结构中的钢筋锈蚀问题则难以处理。

　　BT 系列迁移性阻锈剂是一种通过在混凝土结构表面涂覆即可对混凝土内部的钢筋起到阻锈和修复作用的一种高性能阻锈剂。迁移型阻锈剂主要成分是含有多种官能基团的有机物质，它能在较致密的混凝土中迁移渗透到混凝土保护层下的钢筋表面，吸附于钢筋表面并形成一层保护膜，对钢筋阴阳两级同时起到保护作用；其憎水功能阻止了氯离子等有害物质的进一步渗入；阻锈剂中的特殊物质可通过竞争吸附排除先前抵达钢筋表面的氯离子，从而对钢筋产生修复作用。迁移性阻锈剂这种独特的特性，表现在即使它不与钢筋直接接触，也能在混凝土中渗透扩散一定距离而到达钢筋表面，起到对钢筋的保护作用，并有效抑制钢筋的锈蚀发展，延长结构的使用寿命。

　　生产条件及市场预期：

　　研究对于以简单、经济、无损的方式保持和提升氯盐环境下混凝土结构的耐久性，提高投资效益，消除使用过程的安全隐患，降低维修费用，具有重要现实意义，研究成果的应用将产生巨大的社会、经济和生态效益。