苯并三唑对模拟混凝土孔溶液中钢筋的阻锈作用

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发布时间：2021-09-06

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苯并三唑对模拟混凝土孑L溶液中钢筋的阻锈作用
施锦杰，孙伟
(东南大学材料科学与工程学院，江苏省土木工程材料重点实验室，江苏南京211189)
摘要：应用线性极化、电化学阻抗谱和动电位极化
等电化学方法研究了苯并三唑(BTA)对含有氯离子的
模拟混凝土孔溶液中钢筋的阻锈作用，并通过微观测
试方法对其阻锈机理进行探索。结果表明，含有0．25
tool／L NaCl的模拟混凝土孔溶液(pH 为12．5的饱和
Ca(OH)2溶液)中加入等物质量(0．25mol／L)的BTA
对钢筋有良好的阻锈作用。电化学测试证实了BTA
对模拟混凝土孔溶液中钢筋的阻锈效果比常用的亚硝
酸盐更明显，微观形貌观察发现BTA 能与钢筋生成多
层有机保护膜，保护钢筋免受氯离子侵蚀。以上结论
均预示着BTA 可能成为钢筋混凝土结构中具有很好
应用前景的钢筋阻锈剂。
关键词：钢筋；模拟混凝土孔溶液；苯并三唑；阻锈
剂；电化学方法
中图分类号： TG174 文献标识码：A
文章编号：1O01-9731(2010)12—2147一O4
1 引言
由于混凝土孔溶液的高碱性，混凝土中的钢筋在
其表面形成一层致密的氧化膜(钝化膜)，有效地保护
钢筋免受腐蚀。但混凝土碳化引起孔溶液pH值的下
降和外界环境中的氯离子侵入到钢筋一混凝土界面区
都会破坏钢筋钝化膜，诱发钢筋出现均匀腐蚀或点
蚀l1]。迄今为止，已在实验室和工程现场应用了多种
措施来预防或修复混凝土中的钢筋锈蚀，女盯阴极保护、
电化学驱氯、再碱化和使用阻锈剂等。其中阻锈剂由
于其预防与控制钢筋锈蚀的能力以及经济适用性等原
因而在各种工程中得到广泛应用，被证实为具有很大
应用前景的阻锈方法 J。
混凝土中广泛应用的阻锈剂一亚硝酸盐(Ca
(NO。) 与NaNO )早在20世纪7O年代就已经商品
化口]，NaNO 因可能会降低混凝土抗压强度而较少应
用。亚硝酸盐最大的缺陷是其潜在的毒性，故在欧美
已严格限制使用。目前，有机阻锈剂越来越受到重视，
如链烷醇胺，胺基醇等有机阻锈剂均被证实具有较好
的阻锈效果l2“j。开发新型的有机阻锈剂能弥补已有
阻锈剂的不足，并对不同的阻锈机理有更全面的认识。
苯并三唑(BTA，分子式C H N。)是比较理想的铜及
铜合金的阻锈剂l5 ]，但其对钢筋的阻锈作用地研究较
少 ]。一般有两种方式来评价阻锈剂对钢筋的阻锈
能力，一是钢筋浸泡在模拟混凝土孔溶液中，测试比较
方便；其次是钢筋埋入砂浆或混凝土试件中，测试耗时
但考虑了水泥水化产物的作用更能反映钢筋周围的真
实状况。本研究仅在模拟液中进行。
本文应用电化学方法和微观检测方法初步评估了
BTA对模拟混凝土孔溶液中钢筋的阻锈作用，并通过
与NaNO。对比，分析了BTA 的阻锈效果与阻锈机
理。
2 实验
工作电极为加工后D16mmx 5ram 的建筑R235
钢筋圆柱片，钢筋一面作为工作面，经水磨砂纸逐级打
磨至No．1000，去离子水清洗后用Al O。抛光至镜面，
然后浸入丙酮中超声清洗电极表面残余物，最后去离
子水清洗后安装入腐蚀池使得钢筋的暴露面积为
lcm。。为避免钢筋电极侧面腐蚀影响实验结果，电极
侧面用绝缘胶带封裹。以饱和Ca(OH)。溶液作为模
拟混凝土孔溶液(室温时pH一12．54)，在模拟液中添
加一定量的NaC1、NaNO 和BTA配制研究所需溶液
(表1)。所有溶液均用去离子水配制，化学试剂均为
分析纯。
表1 实验溶液化学组成及相应物理参数
Table 1 Chemical composition and physical parame—
ters of testing sol utions
Ca(OH)2 Naa NaNOe BTA d
溶液 pH
(mol／I ) (mol／I ) (mol／L) (mol／L) (mS／cm)
S1 Sat． 0．25 —— —— 12．31 32．4
s2 Sat． O．25 O．25 _—— 12．26 45．6
S3 Sat． O．25 _—— O．25 7．98 25．1
电化学测试均在EG&G PAR 2273电化学工作
站上进行。使用三电极体系进行测试，工作电极为钢
筋电极片，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂电极
为辅助电极。待工作电极浸入模拟液使腐蚀电位
(E。 )基本稳定后进行初始测试。线性极化法(LPR)
中，对钢筋进行相对腐蚀电位±10mV的极化，扫描速
率为0．166mV／s。求出极化电阻R。后再通过Tafel
测试求得Tafel常数，计算B值后由Stern—Geary公式
i。。 ===B／R。求出腐蚀电流密度(i。。 )。电化学阻抗谱
(EIS)测试中，扫描频率从100kHz～ 10mHz，测试均
* 基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2009CB623203)
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