适用于海水海砂混凝土阻锈剂的作用机理.pdf

1 1 6 材料导报 B： 研 究篇 2 0 1 4年 1 O月( 下) 第 2 8卷第 1 O期 适用于海水海砂混凝土 阻锈剂的作用机理 张航， 陈国福， 宋开伟， 焦文容， 汪文全， 陈希才 ( 重庆市建筑科学研究院混凝土工程研究所， 重庆 4 0 0 0 1 5 ) 摘要 采用 X射线衍射、 扫描电镜和 X射线能谱、 傅里叶变换拉曼光谱等方法分别研究了复合型阻锈剂对海 水海砂混凝土中水泥水化作用、 钢筋与混凝土交界面微观结构与组成、 钢筋表面吸附的影响。结果表明， 阻锈剂 C 3 对水泥水化有一定的延缓作用， 可以提 高混凝土密实程度， 对混凝土强度无不利影响， 并且可以通过氨甲基丙醇的物 理吸附作用、 乙烯基三乙氧基硅烷的密封作用、 单氟磷酸钠的化学反应沉淀作用等稳定地富集于钢筋与混凝土交界 面处 ， 增强钢筋及其钝化膜的稳定性 。 关键词 阻锈剂海水海砂混凝土 钢筋界面 中图分类号： T U5 2 8 0 4 2 6 文献标识码 ： A D OI ： 1 0 1 1 8 9 6 j i s s r a 1 0 0 5 - 0 2 3 X 2 0 1 4 2 0 0 2 8 The M e c ha ni s m Ac t i o n o f Co r r o s i o n I nh i b i t o r f o r Co nc r e t e Ba s e d o n S e a wa t e r a n d S e a S a n d s ZHANG Ha n g，CHEN Gu o f u，S ONG Ka i we i ，J I AO W e n r o n g ，WANG W e n q u a n，CHEN Xi c a i ( Co n c r e t e En g i n e e r i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Ch o n g q i n g Ac a d e my o f B u i l d i n g Re s e a r c h，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 1 5 ) Ab s t r a c t Ph a s e c o mp o s i t i o n o f c e me n t h y d r a t a t io n p r o d u c t ， mi c r o s t r u c t u r e a n d c o mp o s i t i o n o f t h e i n t e r f a c e b e t we e n r e b a r a n d c o n c r e t e ， p o l a r mo l e c u l e a d s o r b e d o n r e b a r s u r f a c e we r e a n a l y z e d b y wa y o f X- r a y d i f f r a c t i o n ( XRD) ， t r a n s mi s s i o n s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p y( TS E M ) ， X- r a y e n e r g y d i s p e r s i v e s p e c t r o s c o p y( XEDS ) ， F o u r i e r t r a n s f o r m Ra ma n s p e c t r u m( Fr Ra ma n) Th e r e s u l t s s h o we d t h a t c o r r o s i o n i n h i b i t o r C3 d e l a y e d h y d r a t i o n o f c e me n t 。c o u l d e n h a n c e t h e c o mp a c t i o n d e g r e e o f c o n c r e t e wi t h o u t a d v e r s e l y a f f e c t i n g t h e s t r e n g t h o f c o n c r e t e ， a n d c o u l d a b s o r b o n i n t e r f a c e b e t we e n r e b a r a n d c o n c r e t e s t a b l y b y t h e a d s o r p t i o n f u n c t i o n o f a mi n o me t h y l p r o p a n o l ， t h e s e a l i n g f u n c t i o n o f v i n y l r i e t h o x y c i l a n e ， t h e c h e mi c a l r e a c t i o n d e p o s i t i o n f u n c t i o n o f s o d i u m o f s o d i u m mo n o f l u o r o p h o s p h a t e a n d S O o n ，i t a l S O imp r o v e d s t a b i l i t y o f r e b a r a n d p a s s i v e f i l m Ke y wo r d s c o r r o s i o n i n h i b i t o r ，c o n c r e t e b a s e d o n s e a wa t e r a n d s e a s a n d s ，r e b a r ，i n t e r f a c e 海水海砂是贮藏量 巨大、 潜在 的建材资源， 特别是在淡 水和低盐砂资源 日益紧张和工程抢修抢建的情况下， 海水海 砂直接作为混凝土材料应用 的可能性越来越大。解决因海 水海砂引起结构混凝土中钢筋锈蚀 问题是海水海砂实现其 混凝土应用的一项关键技术 。迄今为止 ， 仅有英 国、 日本成 功开发出了适合于海水海砂拌制混凝土的掺和剂 ， 经过多年 的研究和工程实践证明， 采用高效阻锈剂、 多种技术措施协 同作用是延长海水海砂混凝土结构使用寿命 的重要技术途 径之一 。 传统阻锈剂的作用机理一般分为电化学机理和物理化 学机理_ 2 。电化学机理分为阳极抑制型阻锈剂钝化膜理论 、 阴极阻锈剂成膜理论 、 混合型阻锈剂阻滞阴、 阳极过程理论 ； 物理化学机理 分为氧化膜 吸附理论 、 沉淀膜 吸附理论和离 子 、 分子吸附理论。基于以上机理的传统阻锈剂很多存在着 缓蚀效率低、 用量不足加速腐蚀、 对人体环境有害等各种缺 陷 ， 因此 ， 近年来各国基于硬软酸碱( HS A B ) 、 阻锈剂协 同效 应 、 有机分子屏蔽效应理论等 ， 开发 了许多高效无毒 的复合 型阻锈剂l_ 3 。Ma e d e r 等 的研究发 现氨基 醇( A mi n o a l c o h o l ，AMA) 类化合物通过分子中的- NH。 和一 OH硬碱基团取 代金属表面的氯离子与金属原子配位形成连续性薄膜 ， 在金 属表面同时抑制 阴极和 阳极反应过程 ， 推迟 了腐蚀始发 时 间， 降低了腐蚀速度。美 国 C o r t e c 公司研制的迁移型阻锈剂 MCI ( Mi g r a t i n g c o r r o s i o n i n h i b i t o r ) 就是基于协 同效应和硬 软酸碱理论设计的 5 。MC I的阻锈机理为： 主要成 膜物 质分子与钢筋产生稳定键合作用和良好的结合力 ， 在金属表 面产生一层腐蚀性离子难 以侵入的疏水性薄膜； 引入修复 组分使遭受侵蚀的钢筋再钝化 ； 引入表面活性剂作为协同 增效组分。近年来 ， 国内研究者对复合型阻锈剂作用机理也 开展 了一些研究 。同济大 学王胜 先等 研 究 了新 型 阻锈 剂二乙烯三胺一 硫脲缩合物 ( DE T A- T U) 对 钢筋混凝土 的阻锈作用， 研究表明 D E T A - T U既能阻塞水泥水化产物中 的微毛细管， 提高混凝土的孔隙电阻 ， 又能依靠分子 中的吸 附基团吸附到钢筋表面， 形成一层具有阻隔作用 的吸附膜 ， 从两方面对钢筋起到保护作用。因此 ， 开展复合型阻锈剂作 用机理的相关研究 ， 对 阻锈剂组成优化设计、 提 高阻锈剂缓 蚀效率具有重要意义。 张航： 男， 1 9 8 5年生， 硕士生， 工程师， 主要从事建筑材料研究 E - ma i l ： 4 7 2 5 0 9 8 0 9 q q c o rn 适用于海水海砂混凝土阻锈剂的作用机理 张航等 l 1 7 基于 P e a r s o n的硬软酸碱理论 ( HS AB) 和 MC I 组 成设 计原则 ， 笔者采用醇胺化合物、 表面活性剂、 无机盐 复配出一 种复合型 阻 锈 剂。该 醇胺 化 合 物 分 子 中含 有 硬 碱 基 团 ( - N Hz ) 和( 一 O H) ， 由于钢筋表 面的钝化 膜 由铁 的氧化物组 成 ， 属于硬酸， 根据 HS AB理论 ， 硬碱与硬酸配位所得的配位 化合物是稳定的， 因而醇胺化合物分子能够牢 固地 吸附于钢 筋表面的钝化膜上形成保护膜， 在此基础上借鉴 MC I 组成 设计原则 ， 引入无机盐作为修复组分使钢筋再钝化 ， 以及表 面活性剂作为协 同增效和增加混凝土密封性的组 分。本实 验主要研究按上述思路制备 的阻锈剂在海水海砂混凝土 中 的作用机理 。 1 实验 本实验研制的阻锈剂掺量为胶凝材料的 0 5 oA2 O ， 基本组成见表 1 。 表 1 阻锈剂组成( 质量分数 ) Ta b l e 1 Th e c o mp o s i t i o n o f c o r r o s i o n i n h i b i t o r( wt ) 分别取少量 3 d和 2 8 d 龄期的空 白和掺有阻锈剂的水 泥净浆与钢筋交界面处试样， 以及经过 自然海水浸泡、 浸烘 循环 7 O 次后海水海砂混凝土与钢筋交界面处试样于 5 O 下烘 2 4 h ， 将试样用玻璃研钵充分研磨， 筛 除其 中的集料部 分， 过 2 0 0目标准方孔筛 ， 取适量筛下物密封 ， 用于 X射线衍 射分析。采用 X射线衍射仪测试掺入阻锈剂 的水泥净浆 和 混凝土经过定次数浸烘循环后 ， 水泥水化产物的主要晶相 组成 ， 分析阻锈剂对水泥水化作用 的影响。 取出混凝土与钢筋交界面处侵蚀产物 ， 切割成 1 c m 。 大 小的块状物， 密封保存待扫描电镜 和 X射线能谱分析使用。 采用扫描电镜观察掺人阻锈剂的混凝土经过一定 次数浸烘 循环后， 混凝土与钢筋交界面处 的微观形貌 ， 分析阻锈剂对 混凝土微观结构的影响。采用 X射线能谱 仪测试掺入阻锈 剂的混凝土经过一定次数浸烘循环后 ， 混凝土与钢筋交界面 处的元素含量 ， 分析交界面处的物质组成。 经过 自然海水浸泡 、 浸烘循环 7 O次后 ， 取出空 白和掺阻 锈剂 C 3 试样 中的钢筋 ， 将钢筋切割为 6 m mX 3 0 mm的棒 状试样， 用于傅里叶变换拉曼光谱分析 。采用拉曼光谱测试 掺人阻锈剂的混凝土经过一定次数浸烘循环后 ， 混凝土 中钢 筋表面存在的分 子骨架 ， 推测钢筋表面存在 的物质 ， 分析 阻 锈剂的作用机理。 2 结果与讨论 2 1 阻锈剂对水泥水化作用的影响 本实验采用粉晶衍射仪法 ， 利用单色化 的 X射线被多晶 粉末试样衍射的结果 ， 由衍射图测量衍射相片线条 的位置 和 相对强度 ， 确定试样的化学组成和结 晶状态 ， 从而分析 阻锈 剂 C 3 对水泥净浆和海水海砂混凝土水泥水化产物的影响。 1 7 掺量的阻锈剂 C 3 对 3 d 龄期水泥净浆水化产物的 影响见图 1 ， 其中和分别表示空白样和掺有阻锈剂 C 3的 试样 。由图 1 可见， 空白样水泥水化产物中主要晶相物质为 钙矾石( AF t ： 一9 7 2 0 A、 8 8 6 0 A、 5 6 0 0 A、 2 7 7 0 A) 、 氢氧 化钙( CH： d=4 9 0 0 A、 3 1 1 0 A、 1 9 2 5 A) 、 硅酸三钙( C 3 S： d ：3 0 2 0 A、 2 1 7 8 A、 1 7 6 1 A)和水化硅酸二钙( C 2 S ： d = 2 7 1 0 A、 2 6 0 0 A、 1 7 8 8 A) ， 掺入 C 3后， 由主特征峰相对强 度判断 ， 相 比于空 白样 ， 钙矾石含量明显减少 ， C a ( 0H) ： 含量 稍有降低 ， C 。 S含量明显增加 ， 水化硅酸二钙含量明显 降低。 可以看出， C 3 对水泥水化具有延缓作用 ， 主要抑制了 C _ S - H 凝胶和钙矾石 的形成 和发展， 对 C a ( O H) 结 晶的抑制程度 较小。结果表 明， C 3 阻锈剂掺量过高时， 会造成水泥水化缓 慢 ， 影响混凝土密实性导致缓蚀效果变弱 。 钙 l 0 2 0 0 4 U 5 O ) 图 1 阻锈剂 C 3对 3 d 龄期水泥净浆中 水泥水化产物的影晌 Fi g 1 Th e e f f e c t o f c o r r o s i o n i n h i b i t o r C3 o n t h e h y d r a t i o n p r o d u c t o f 3 d a y s c e me n t p a s t e 1 7 掺量的阻锈剂 C 3 对 2 8 d龄期水泥净浆水化产物 的影响见图 2 ， 其 中和分别表示空 白样和掺有阻锈剂 C 3 的试样。 钙 l 0 2 0 3 0 4 0 5 0 2 o ( 。 ) 图 2 阻锈剂 C 3对 2 8 d龄期水泥净浆中水泥 水化产物的影响 F i g 2 Th e e f f e c t o f c o r r o s i o n i n h i b i t o r C3 o n t h e h y d r a t i o n p r o d u c t o f 2 8 d a y s c e me n t p ast e 结果表明， 空白样水泥水化产物 中主要晶相物质为钙矾 石( A F t ： =9 7 2 0 A、 8 8 6 0 A、 5 6 0 0 A、 2 7 7 0 A) 、 氢氧化钙 ( CH： 一4 9 0 0 A、 3 1 1 0 A、 1 9 2 5 A) 、 硅酸二钙 ( C 2 S ： d= 3 0 2 0 A、 2 1 7 8 A、 1 7 6 1 A)和水化硅酸二钙 ( C 一 H： 一 3 0 1 6 A、 2 1 9 0 A、 1 7 5 0 A、 1 6 4 0 A) ， 与 3 d龄期的水化产 1 1 8 材料导报 B： 研究篇 2 0 1 4年 1 0月( 下) 第 2 8卷第 l O 期 物相比， CH和 C 一 H 的含量明显增加 。对比和可以看 出， 掺人 C 3 后 ， 由主特征峰相对强度判断， 相比于空 白样 ， 钙 矾石和 C a ( OH) 含量明显减少， C S含量稍有降低 ， 水化硅 酸二钙含量相似， 区别在于产生了磷酸钙铁 ( C a 。 F e ( P O ) ： 一2 7 3 3 A、 2 5 7 8 A、 1 9 1 7 A、 1 6 2 3 A)的特征峰。验证 表明， 适宜掺量的 C 3 阻锈剂虽然抑制 了早期 C - H凝胶的 形成， 但是对 2 8 d C _ H凝胶的形成无不利影响， 钙矾石和 氢氧化钙等不利于水泥石强度提升的晶体含量减少 ， 解释说 明了阻锈剂 C 3 增加 了海水海砂砂浆 2 8 d 强度的原因。同 时 ， 阻锈剂 C 3 的掺人产生了明显的磷酸钙铁特征峰 ， 初步验 证了单氟磷酸钠的作用机理 。 阻锈剂对经 自然海水浸泡、 7 0 次浸烘循环后混凝土中水 泥水化产物的影响见图 3 ， 其 中 、 、 、 分别表示未掺阻 锈剂的空白样 、 掺有 1 3 阻锈剂 C1的试样、 掺有 0 3 阻 锈剂 C 2的试样、 掺有 1 7 阻锈剂 C 3的试样 。由图 3可见 ， 空 白样水泥水化产物 中主要 晶相物 质为钙 矾石 ( A F t ： d 一 9 7 5 1 A、 4 8 6 0 A、 1 9 0 3 A) 、 水化硅酸二钙 ( a C 2 S H： d一 4 2 1 6 A、 3 3 0 8 A、 2 6 1 1 A) 、 方解石( C a C O3 ： d=3 8 0 9 A、 3 0 0 7 A、 2 4 7 6 A、 2 2 6 7 A) 和二水石膏 ( C a S O 42 H2 O： o o O o 3 1 6 1 A、 2 0 8 2 A、 1 8 6 5 A、 1 8 1 2 A) 。 ： 三 永 石 膏 汞 花甚 二一 方 解石 。 一 ： ： 峨 ： ： ： 虹 J L J - L J L JL _ - _ 一 _ - _ L _ ： ： 。 IfO 。5 ： 6 _j j _ 皿篁 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 2 0 ( 。 ) 图 3 阻锈剂对经自然海水浸泡、 7 0 次浸烘循环后 混凝土中水泥水化产物的影响 Fi g 3 Th e e f f e c t o f c o r r o s i o n i n h i b i t o r o n t h e c e me n t h y d r a t i o n p r o d u c t o f c o n c r e t e a f t e r n a t u r a l s e a wa t e r i mme r s i o n， d r y i n g a n d wa t e r i n g c y c l e o f 7 0 t i me s 掺入 c1 后 ， 由主特征峰相对强度判断， 相 比于空 白样 ， 钙矾石、 C a C O 。 、 C a S O 4 2 H。 O含量明显降低 ， a C 。 S H含量 显著增加。可 以看出， 自然海水浸泡时经 7 O次浸烘循环后 ， 、 图谱相比于、 图谱 ， C a ( OH) z 特征峰消失 ， 取而代 之 的是明显的 C a CO 。 特征峰 ， 水化硅酸二钙的特征峰强度也 较小 ， 钙矾石和二水石膏的特征峰较为明显 ， 说明海 水海砂 混凝土中不仅发生 了硫铝酸盐一 石膏型侵蚀 7 ， 而且还发生了 碳化以及镁盐侵蚀 ， 导致水泥水化产物 中 C a ( O H) z 和 C _ H凝胶被大量消耗。掺入阻锈剂 C 1 后， 水化产物 中 C S - H 凝胶含量增加 ， 腐蚀产物 C a C O 。 、 钙矾石 、 C a S O 2 H z O等 含量减少， 说明阻锈剂 c 1的掺人减弱 了海水海砂混凝土中 侵蚀性离子的渗透作用 ， 验证 了表面活性剂三乙氧基硅烷的 引入起到了避免挥发性组分双向扩散和增强 昆凝土密封性 能的作用。该作用一方面有利于氨甲基丙醇的稳定存在 ， 另 一 方面可以防止有害离子侵蚀 ， 从而增强了氨 甲基丙醇的缓 蚀效果。 掺人 C 2后 ， 主要 晶相的主特征峰相对强度 与掺阻锈剂 C 1相似 ， 区别在于产生了磷酸钙铁 ( C a F e ( P O 4 ) ： 一2 8 5 3 A、 2 7 3 3 A、 2 5 7 8 A、 2 1 4 3 A)的特征峰。验证表 明， 随着 水化过程的进行 ， 浸烘循环导致水化产物 C a ( OH) 。 部 分被 析出， 同时由于硫酸盐侵蚀和碳化作用也会消耗 C a ( OH) ， 使孔隙液 中碱度降低l_ 8 ， 可溶磷中 H： P O 一、 HP 04 的含量 随着 p H 值 的 降低 升 高 g ， 因此 部 分 N C 2 P O。 F水 解 出 H P O 一 。混凝土孔隙液中存在的 C C 2 可以和 H P O 一 结 合， 形成带正电荷的磷酸钙胶粒 ， 这种胶粒存在于溶液中并 向电极反应 的阴极 区移动， 当和钢筋阳极腐蚀反应产生 的 F e 抖在电极的阴极区相遇时， 在阴极区产生磷酸钙铁 的沉淀 膜， 对腐蚀的阴极电化学过程 的氧扩散产生阻挡作用， 抑制 了整个腐蚀反应_ 1 。 掺入 C 3 后， 钙矾石、 水化硅酸二钙、 方解石和二水石膏 的主特征峰相对强度相对于空 白样有所降低， 但是比掺阻锈 剂 C1和 C 2时提高， 磷酸钙铁特征峰强相 比于掺阻锈剂 C 2 时有所降低 。验证表 明， 阻锈剂 C 3虽然通过阻锈剂 中表面 活性剂的密封及分散和无机盐的化学反应沉淀作用可以改 善混凝土孔结构、 增强混凝土密实性 ， 但是 C 3延缓了水泥水 化作用， 抑制了早期 c _ H凝胶 的形成和发展， 对混凝土早 期强度有不利影响， 在 自然海水浸泡的浸烘循环条件下， 混 凝土密实性相比于掺入 C 1 和 C 2阻锈剂时会有所降低 。掺 人阻锈剂 C3后仍然有一定强度 的磷酸钙铁特征峰出现 ， 但 是峰强小于掺阻锈剂 C2时， 说明由于更多阻锈组分的引入 ， 钢筋发生锈蚀的区域减少 ， 磷酸钙胶粒与 F e 。 接触机会减 小， 生成的磷酸钙铁沉淀相对减少 ， 验证 了 C1和 C 2阻锈剂 阻锈机理的协 同作用 ： 当混凝土 中钢筋钝化膜 没有被 破坏 时， 主要是 C 1 阻锈剂起到缓蚀作用 ， 当混凝土中钢筋钝化膜 产生破坏时， C 2 阻锈剂作 为修复组分可以使破坏处的钢筋 表面再钝化( 形成磷酸钙铁沉淀膜) ， 因此 C 3 阻锈剂可 以达 到最佳缓蚀效果 。 2 2 阻锈剂对钢筋 混凝土交界面微观结构与组成的 影 响 研究了海水海砂混凝土在 自然海水浸泡条件下 ， 经过 7 O 次浸烘循环后 ， 钢筋与混凝土交界 面处微 观结 构和物质组 成 。试样分为空 白样 、 掺 1 3 阻锈剂 c 1 试样、 掺 0 3 阻 锈剂 C 2 试样、 掺 1 7 阻锈剂 C 3 试样、 掺 1 5 偏高岭 土试 样及 同时掺 1 7 阻锈剂 C 3 和 1 5 偏高岭土试样等 6 种 。 阻锈剂和偏高岭土对混凝土与钢筋交界面处微观形貌 的影 响见图 4 。 由图 4 可见 ， 空白试样混凝土与钢筋交界面处汇集了大 量的球形及椭圆柱状结 晶。研究表明l_ 】 ， N a C 1 晶体呈球形 或椭圆柱状不等大粒子型 ， 尺寸一般在 2 1 0 m之间， 因此 可以推测空白试样的交界面处的 a点结晶为 Na C I ， 同时界面 处孔隙很多 ， 说明空 白试 样中氯离子更容易渗透到钢筋表 面， 钢筋钝化层表面附近的 c l 一 浓度远高于孔溶液 中的 c l 平均浓度， 导致钢筋表面阳极 电解液的 p H值被局部降低 ， 从 1 2 O 材料导报 B： 研 究篇 2 0 1 4年 1 O月( 下) 第 2 8卷第 1 0期 素和 S i 元素含量显著增高， 说明界面中F盐和水化硅酸二钙 的含量都有不同程度提高 ， 验证 了偏高岭土固化氯离子和增 加密实性的作用。 表 2 空白试样 a点能谱分析结果 Ta b l e 2 Th e EDS r e s u l t s o f t h e p o i n t a i n b l a n k s a mp l e 表 3 掺 1 7 阻锈剂 C 3 试样 c 点能谱分析结果 Ta b l e 3 Th e EDS r e s u l t s o f t h e p o i n t c i n s a mp l e d o p e d wi t h 1 7 c o r r o s i o n i n h i b i t o r C 3 表 4 Ta b l e 4 掺 l 5 偏高岭土试样 e 点能谱分析结果 Th e EDS r e s u l t s o f t h e p o i n t e i n s a mp l e d o p e d wi t h 1 5 MK 综合以上 S E M 和 X E D S 分析 ， 进一步验证并说 明阻锈 剂 C 3以及偏高岭土加入海水海砂混凝土之后 ， 可以通过有 机物的吸附和密封分散作 用、 无机盐 的化学反应沉淀作用、 提高水泥水化产物 固化氯离子能力等有效延缓海水海砂混 凝土中钢筋的锈蚀速率， 产生协同效应， 达到优 良缓蚀效果 。 2 3 阻锈剂对混凝土中钢筋表面吸附的影响 本实验采用傅里叶拉曼光谱仪， 利用光照射到物质上发 生的弹性散射和非弹性散射， 由 R a m a n散射的跃迁能量差 分析存在的分子骨架， 结合实际实验条件进一步推测钢筋表 面物质可能组成 ， 从而分析阻锈剂的作用机理。研究 了海水 海砂混凝土在 自然海水浸泡条件下， 经过 7 O次浸烘循环后， 混凝土中钢筋的表面分子骨架组成。试样分为空 白样 B 、 掺 1 7 阻锈剂 C 3 试样。空白样和掺阻锈剂 C 3 试样 中钢筋表 面的拉曼光谱分析结果见图 5 和图 6 。 表 5 掺 1 7 阻锈剂 C 3和 1 5 偏高岭土试样 f 点能谱分析结果 Ta b l e 5 Th e E DS r e s u l t s o f t h e p o i n t f i n s a mp l e d o p e d wi t h 1 7 C3 a n d 1 5 MK 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 6 e m一 图 5 空白试样 Fi g 5 Th e b l a n k s a mp l e l 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 6 e ra 图 6 掺阻锈剂 C 3试样 Fi g 6 Th e s a mp l e d o p e d wi t h c o r r o s i o n i n h i b i t o r C 3 由图 5 和图 6 可以看 出， 空白试样只有在 一7 1 8 c m 处有微弱的特征谱带， 掺阻锈剂 C 3的试样在 一6 5 0 c m_ 1 处 的特征谱 最强， =1 0 2 4 e r n 处 的特征谱 强次之 ， =1 4 1 7 c n l 处的特征谱最弱 ， 其它谱长没有出现明显特征谱带。相 关资料 研究表 明O 5 1 ， 拉 曼光谱 中 N H 的面外弯 曲振 动在 适用于海水海砂混凝土 阻锈剂的作用机理 张航等 1 2 1 6 5 0 9 0 0 c m 处 ， ( ) _ H 的面外 弯曲振动在 6 5 9 7 6 9 c m 处 ， C N 的伸缩振动在 1 4 0 0 1 4 2 0 c m 处 ， c 0的伸缩振动 在 1 0 0 0 1 3 0 0 c m 处 ， C - C的伸缩振动在 6 9 3 c m 或 1 0 2 9 C I T I 处 ， C - C的伸缩振动在拉曼光谱 中是强谱带 ， 醇和烷烃 的拉曼光谱是相似的_ 】 ， C - O键与 C - C键的力常数或键的强 度没有很大差别， ( ) _ H和 N - H 的振动谱 强在拉曼光谱 中一 般很弱 。拉曼光谱 中方解石 Ca C O。的伸缩振动在 7 1 8 c m1 或 1 4 4 1 c m 处 I 1 。因此 ， 可以推测图 6 中掺有阻锈剂 C 3 试 样钢筋表面拉曼光谱 一6 5 0 c m 处的特征谱带为 C - C ， 一 1 0 2 4 c m 处的特征谱带为 c _ C或者 C - O， 1 4 1 7 c m1处的 特征谱带可能是 c _ N， 而图 5中空白试样钢筋表面的拉曼光 谱 中只有 一7 1 8 c m 处 的 C a C o 。 特征谱带 。阻锈剂 C 3的 主要成分氨甲基丙醇中含有 C - C、 C - O、 GN等 ， 经过 7 O次浸 烘循环， 掺有阻锈剂 C 3 试样 的钢筋表面经拉曼光谱分析仍 然存在明显的 C _ C的伸缩振动谱带 ， 以及较 弱的 C _ N、 C _ 0 等特征谱带， 而空白试样的钢筋表面只存在微弱的 C a C O 。 的 伸缩振动谱带 ， 验证 了氨甲基丙醇作为复合型 阻锈剂 C 3的 主要成膜物质可以在钢筋表面稳定吸附达到阻碍有害离子 侵蚀 的目的。 3 结论 ( 1 ) 阻锈剂 C 3延缓 了水泥的水化作用 ， 主要抑制 C 一 H 凝胶的形成和发展 ， 对 C a ( OH) 结 晶的抑制程度较小。海 水海砂混凝土在 自然海水浸烘循环条件下 ， 不仅发生了硫铝 酸盐一 石膏型侵蚀 ， 而且还发生 了碳化 以及镁盐侵蚀 ， 掺入阻 锈剂 C 3 可以通过表面活性剂的密封及分散和无机盐的化学 反应沉淀作用改善混凝 土孔结构 ， 增强混凝 土密实性 ， 减轻 有害离子对混凝土的侵蚀作用 ， 同时产生磷酸钙铁沉淀堵塞 有害孔和在钢筋表面成膜 。 ( 2 ) 阻锈剂 C 3 可 以通过有机物的吸附及密封分散作用 、 无机盐的化学反应沉淀作用等吸附在钢筋混凝土界面处 ， 增 强钢筋钝化膜的稳定性， 并且可以和偏高岭土产生 良好的协 同作用 ， 提高混凝土固化氯离子的能力和密实程度 。 ( 3 ) 阻锈剂 C3中的主要成膜组分氨甲基丙醇可以在钢 筋表面稳定吸附， 有效延缓了钢筋的锈蚀。 参考文献 1 Th i e r r y Ch a u s s d e n t Ef f e c t o f c o r r o s i o n i n h i b i t i n g a d mi x - t u r e s o n c o n c r e t e p r o p e r t i e s J C o n s t r u c t i o n B u i l d i n g Ma t e r ， 2 0 0 5 ， 1 8 ( 4 ) ： 4 8 3 2 张天胜， 张浩， 高红缓蚀剂 M- 1 第 2版 北京： 化学工业 出 版社 ， 2 0 0 8 ： 2 0 0 3 S a r a s wa t h y V，W o n S o n g H I mp r o v i n g t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e b y u s i n g i n h i b i t o r s J B u i l d i n g E n v ， 2 0 0 7 ， 4 2 ： 4 6 4 4 So y l e v T 久Co r r o s i o n i n h i b i t o r s f o r s t e e l i n c o n c r e t e ： S t a t e - o f - t h e - a r t r e p o r t J C o n s t r u c t i o n B u i l d i n g Ma t e r ， 2 0 0 8 ， 2 2 ： 6 09 5 Lo r e n z o F e d r i z z i ， Fr a n c e s c a Az z o l i n i ， Pi e r Lu i g i B o n o r a Th e u s e o f mi g r a t i n g c o r r o s i o n - i n h i b i t o r s t o r e p a i r mo t o r wa y s c o n c r e t e s t r u c t u r e s c o n t a mi n a t e d b y c h l o r i d e s J C e m Con c r Re s ， 2 0 0 5 ， 3 5 ： 5 5 1 6 W a n g S h e n g x i a n， Li n W e i we i ， W u Ke r u Re s e a r c h o n t h e e f f e c t o f n e w c o r r o s i o n i n h i b i t o r o n t h e c o r r o s i o n i n h i b i t i o n o f r e i n f c ) r c e d c o n c r e t e J J B u i l d i n g Ma t e r ， 2 0 0 0 ( 3 ) ： 3 1 0 王胜先 ， 林薇薇， 吴科如新型阻锈剂对钢筋混凝土阻锈作 用的研究 J 建筑材料学报， 2 0 0 0 ( 3 ) ： 3 1 0 7 W a n g J i a n h u a ， Xi a o J i a ， Z h a o J i n h u i S u l f a t e a t t a c k o f c a me n t - b a s e d ma t e r i a l s J Cor r o s P r o t e ， 2 0 0 9 ( 3 0 ) ： 4 3 2 王建华， 肖佳， 赵金辉水泥基材料的硫酸盐侵蚀 J 腐蚀 与 防护 ， 2 0 0 9 ( 3 0 ) ： 4 3 2 8 Th i e r r y C h a u s s a d e n t ， V e r o n i q u e P u j o l ， F a b i e n n e F a r c a s E f f e c t i v e n e s s c o n d i t i o n s o f s o d i u mr n o n o f l u o r o p h o s p h a t e a s a c o r r o s i o n i n h i b i t o r f o r c o n c r e t e r e i n f o r c e m e n t s J C e m Con c r Re s， 20 06， 3 6： 55 6 9 An d r a d e C，Al o n s o C，Ac h a MPr e l i mi n a r y t e s t i n g o f Na 2 一 P O3 F a s a c u r a t i v e c o r r o s io n i n h i b i t o r f o r s t e e l r e i n f o r c e m e n t s i n c o n c r e t e J C e m C o n c r R e s ， 1 9 9 2 ， 2 2 ： 8 6 9 1 0 C o p u r o g l u O，F r a a i j A L A，B i j e n J L E f f e c t o f s o d i u m mo n o f l u o r o p h o s p h a t e t r e a t me n t o n mi c r o s t r u c t u r e a n d f r o s t s a l t s c a l i n g d u r a b i l i t y o f s l a g c e me n t p a s t e J C e m C o n e r Re s ， 2 0 0 6 ， 3 6 ： 1 4 7 5 1 1 Da i s u k e S u g i y a ma Ch e mi c a l a l t e r a t i o n o f c a l c i u m s i l i c a t e h y d r a t e( C - S - H)i n s o d i u m c h l o r i d e s o l u t i o n J C e m C o n c r Re s ， 2 0 0 8 ， 8 1：