摘要: 介绍了钢筋混凝⼟阻锈剂的基本概念和发展背景．着重分析了迁移性阻锈剂对钢筋电化学性能的影响和阻锈机理，提出了迁移性阻锈剂应⽤技术的发展前景和有待深⼊研究的课题 关键词: 迁移性阻锈剂钢筋混凝⼟耐久性
对于氯盐侵蚀环境条件下钢筋混凝⼟耐久性不⾜所带来的严重的经济损失和资源浪费，桥梁、港⼝、等⼀系列的沿海基础设施⼯程混凝⼟结构耐久性，特别是海洋氯离⼦含量较⾼环境中的耐久性，已是当前函待解决的重⼤问题，经过⼏⼗年的努⼒，针对不同区域，不同结构部位采取不同的技术防腐措施，这些耐久性措施包括：
①从混凝⼟材料本⾝的性能出发，全桥采⽤海⼯耐久混凝⼟，以氯离⼦扩散系数为混凝⼟耐久性的主要技术指标，尽量采⽤低⽔胶⽐的⾼性能混凝⼟（掺加⾼效减⽔剂如：博特新材料有限公司⽣产的⾼效减⽔剂—聚羧酸系列）。
②针对不同区域，不同结构部位，设置合理的钢筋保护层厚度，尽量延长氯离⼦渗透到钢筋表⾯的时间。
③在钢筋混凝⼟耐久性基本措施的基础上，对特别恶劣的腐蚀环境条件下的钢筋混凝⼟施加额外的补充保护措施，更进⼀步加⼤结构耐久性的可靠性，并做为⽬前的提升钢筋混凝⼟结构耐久性技术措施之⼀。 现今⼯程上主要采⽤的技术措施有：环氧途层钢筋，外加电流阴极保护，塑料坡纹管与真空辅助压浆、纤维混凝⼟与涂抹硅烷、渗透可控模板垫料、混凝⼟表⾯防护涂层等.
近年来各国采⽤的最直接经济有效的⽅法，在混凝⼟中掺加阻锈剂或在混凝⼟表⾯涂刷迁移性阻锈剂如：Sika 901系列，MCI2020系列等简单易⾏的措施。
在防⽌⾦属腐蚀的⽅法中， “缓蚀剂”是常⽤⽅法之⼀。缓蚀剂的应⽤已经有上百年的历史，钢筋阻锈剂是缓蚀剂在混凝⼟中的应⽤，是⼀种既古⽼⼜新型的技术。
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通讯中断意识的作用 世界上钢筋阻锈剂的研究与使⽤已经历了很长的时期。⽇本作为⼀个岛国，由于缺乏建筑⽤河砂，不得不开发利⽤海砂。因此，既要解决海洋环境中氯盐钢筋腐蚀问题，⼜要设法防⽌海砂中氯盐对钢筋的侵害。1973 年在冲绳发电站建设⼯程中，⼤量使⽤了钢筋阻锈剂。此后⽤量猛增，到1980 年，每年有160 万m3 混凝⼟使⽤了钢筋阻锈剂(钢筋阻锈剂年均⽤量约为1～115 万t) 。
美国于20 世纪70 年代初开始研究、开发、使⽤钢筋阻锈剂(与环氧涂层钢筋同时) 。早期美国⽐较重视环氧涂层钢筋的有效性，在最近20 年，钢筋阻锈剂才得到迅速发展。经过了较长时间的试验研究和⼯程应⽤，美国混凝⼟学会(ACI) 肯定了钢筋阻锈剂的效果，并确认其“是长期有效的防钢筋锈蚀的措
施”；1992 年美国公路运输联合会(AASHTO) 等3 个单位编制并颁布的《钢筋混凝⼟桥梁的防腐蚀⼿册》，将钢筋阻锈剂定为桥梁防腐蚀的重要措施之⼀；美国海军⼯程服务中⼼(NFESC) 、美国航天局肯尼迪太空中⼼(NASA KSC)等军⼯部门，都在⼤⼒研究、开发和积极采⽤钢筋阻锈剂。1995～1998 年，美国曾将其列为研究课题，制订统⼀的钢筋阻锈剂的评价⽅法和使⽤标准。该研究报告指出：“15 年来，钢筋阻锈剂应⽤⽇趋普遍，它能长期保护钢筋混凝⼟、预应⼒钢筋混凝⼟结构，如公路桥及其他结构等⋯，本研究结果将被美国公路运输联合会(AASHTO)采纳，并推荐纳⼊《混凝⼟外加剂标准》(AASHTO M194) 。同时纳⼊美国混凝⼟学会(ACI) 编制的《混凝⼟⼿册》，明确推荐在桥梁及其他结构上使⽤”。1999 年，美国成⽴了钢筋阻锈剂联合会(CCIA) 在北美，乃⾄全世界推⼴应⽤钢筋阻锈剂。
原苏联也是很早使⽤钢筋阻锈剂的国家之⼀。于1985年出版了《混凝⼟中钢筋阻锈剂》专著，并在国标《建筑防腐蚀设计规范》中纳⼊钢筋阻锈剂内容[1]。
除美国、⽇本之外，加拿⼤、欧洲各国、澳⼤利亚、印度等，都在积极开发和应⽤钢筋阻剂；中东国家、韩国、东南亚各国(包括我国台湾省) 等国家、地区也在使⽤引进的钢筋阻锈剂产品。据悉，1993 年之前，全世界有2000万m3 的混凝⼟使⽤了钢筋阻锈剂，⽽到
了1998年，⾄少有5亿m3的混凝⼟使⽤了钢筋阻锈剂，可见其发展趋势之迅猛。钢筋阻锈剂作为提⾼混凝⼟耐久性的重要⽅法之⼀，已经成为⼀项世界性通⽤技术。
我国在研制、开发钢筋阻锈剂⽅⾯起步较早，20 世纪60年代就有⼈利⽤亚硝酸钠作为钢筋阻锈的成分，试⽤于混凝⼟中，并取得⼀定经验。但是，单纯亚硝酸钠虽有阻锈作⽤，同时也存在⼀定问题，因⽽没有被推⼴使⽤。20 世纪80 年代初，南京⽔科院和原冶⾦部建筑研究总院等单位也着⼿研制新型钢筋阻锈剂。随后，由原冶⾦部建筑研究总院研制的复合型钢筋阻锈剂(RI - 1 系列) 通过了冶⾦部部级成果鉴定。1985 年起，在⼭东三⼭岛⾦矿⼤量使了钢筋阻锈剂，这是我国阻锈剂产品在全国⼤型重点⼯程中的⾸次应⽤。虽然⽐⽇本、美国等国家晚了近10 年，但我国仍是世界上较早将阻锈剂应⽤于⼤型⼯程的少数国家之⼀。
对于钢筋缓蚀剂，各研究院所做了⼀系列研究，对混凝⼟耐久性的提升起到了巨⼤的推动作⽤。
⼆、钢筋在混凝⼟中腐蚀的基本过程
1、钢筋⾃⾝的影响
钢筋的不均匀性是由于其化学组成或晶体结构上的差异，受⼒程度不同，钝化膜的不连续性或表⾯被污染有差别等等.这些不
均匀性将会导致存在电位差和形成腐蚀电池
2、卤化物的影响
卤离⼦能加速钢筋腐蚀已在⼤量⼯程时间中得到证实.虽然对它的作⽤机理⼈们⼤体上认为卤离⼦能破坏钢筋表⾯的钝化膜，使钢筋发⽣局部腐蚀..游离⼦卤离⼦主要通过扩散过程进⼊混凝⼟⽽达到钢筋表⾯.其扩散过程与周围介质中卤离⼦浓度及混凝⼟的渗透性有关
3、碳化的影响
碳化作⽤是指空⽓中的CO2与混凝⼟中Ca(OH)2的作⽤，其反应如下:
CO2+ Ca(OH)2=CaCO3,
CaCO3 + CO2 +HO2=Ca(HCO)2
其破坏作⽤主要表现为(1)可使孔溶液的PH值降低到8.3左右.钢筋因此从钝化状态进⼊活化状态;(2)导致混凝⼟粉化，使之失去对混凝⼟的保护层作⽤.(3)由于PH的降低.AlCl3，盐酸不再稳定.稀放Cl 离⼦.并使游离的Cl 离⼦的浓度增⼤.影响碳化作⽤速度的主要因素是混凝⼟的密实性.既抗渗作⽤.它与混凝⼟的⽔灰⽐及单位⽔泥⽤量有关.
4、氧和⽔的影响
因氧参与钢筋腐蚀电化学过程是阴极反应.故钢筋的腐蚀速度受到⽔中溶解氧扩散过程的控制.⽔不仅可加速混凝⼟的碳化作⽤，也为钢筋的腐蚀提供了条件.
5、硫酸盐的影响
硫酸盐对混凝⼟钢筋也是有侵蚀作⽤的。⼤部分硫酸盐会与⽔化后⽔泥中的Ca(OH)2和铝酸三钙C3A作⽤形成硫酸钙化合物，硫酸钙因其有膨胀性，使混凝⼟内部产⽣裂缝。
为了防⽌硫酸盐对硬化混凝⼟的侵蚀，避免结构物的破坏和增加混凝⼟的耐久性，必须采⽤低C3A 含量的⽔泥或飞灰⽔泥，以减少Ｃ3A⽔化物Ｃ3AH6的产⽣，是硫酸盐与Ca(OH)2反应⽣成⽯膏的情况减少。
6、镁盐的影响
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镁盐渗⼊混凝⼟中以后将与Ca(OH)２发⽣反应，使混凝⼟中的碱度降低，⽔泥⽯中的⽔化硅酸钙和铝酸钙与镁盐反应。
⽣成Ｍｇ(OH)２还能与铝胶，硅胶缓慢反应，结果是⽔泥⽯粘结⼒减弱，混凝⼟强度降低，钢筋受腐蚀
7、微⽣物作⽤的影响
混凝⼟中有硫化细菌时有如下反应：
２Ｓ＋ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ→２Ｈ２ＳＯ４
细菌将Ｓ转变成硫酸，从⽽引起混凝⼟破坏。
三、缓蚀剂的分类：
1、按使⽤⽅式和应⽤对象分:
①掺⼊型（Darex Corrosion Inhibitor 简称DCI）：掺加到混凝⼟中，主要⽤于新建⼯程也可⽤于修复⼯程。
②渗透型（Migrating Corrosion Inhibitor 简称 MCI) ：喷涂于混凝⼟外表⾯，主要⽤于已建⼯程的修复。
渗透型阻锈剂是近些年国外发展起来的新型阻锈剂类型，即将阻锈剂涂到混凝⼟表⾯，使其渗透到混凝⼟内并到达钢筋周围。主要⽤于⽼⼯程的修复。该种阻锈剂已经进⼊我国市场，我国也有单位在研制开发。该类阻锈剂的主要成分是有机物(脂肪酸、胺、醇、酯等) ，它们具有挥发、渗透的特点，能够渗透到混凝⼟内部；这些物质可通过“吸附”、“成膜”等原理保护钢筋，有些品种还具有使混凝⼟增加密实的功能
2、按化学成份分:
①⽆机型：⼜称为阳极型缓蚀剂，如亚硝酸钠、亚硝酸钙、铬酸钠、、硼酸钠、硅酸钠、磷酸钠、苯甲酸钠、⼆氧化锡、钼酸钠等。阳极型缓蚀剂在混凝⼟中虽有⼀定的缓解钢筋腐蚀的能⼒。但有些缓蚀剂能使混凝⼟的抗压强度严重下降和防护时间较短，只有亚硝酸钙获得⼤规模使⽤. 亚硝酸盐通过下⾯反应促使Fe2+⽣成具有保护作⽤的钝化膜。
2Fe2+ +2OH- +2NO-2→Fe2O3+2NO↑+H2O
卤离⼦破坏钝化膜，亚硝酸根离⼦修补钝化膜，因此，亚硝酸盐的缓蚀效果与溶液中的Cl-/NO-2的⽐值有关。若Cl-/NO-2的⽐值⼩于1.0，亚硝酸根能有效抑制钢筋腐蚀，否则，钢筋就发⽣局部腐蚀破坏。
②有机型钢筋缓蚀剂 :
这类缓蚀剂有由⾼级脂肪酸胺、羧酸盐类、磷酸盐类、锌盐、⼄⼆胺、、⼆甲基⼄醇胺、⼄基马来酰亚胺、氨基甲酸胺、羟基磷酸盐、、黄原胶、季磷盐、亚硝酸⼆环⼰胺、有机胺类、有机表⾯活性剂等。这类缓蚀剂能够吸附在腐蚀电池的阴极区域或三在阴极处沉积，阻碍阴极反应。如锌盐就能够在阴极区域阴极反应产物OH形成Zn(OH)2沉淀⽽覆盖在阴极区域上，从⽽阻⽌钢筋锈蚀。有机缓蚀剂在阴极区域的吸附形成有机缓蚀剂分⼦的吸附膜，抑制钢筋腐蚀。这类缓蚀剂较阳极型⽆机缓蚀剂使⽤安全，即时浓度不⾜，也不会产⽣局部腐蚀的危险，是⽬前钢筋缓蚀剂研究的热点
③复合型钢筋混凝⼟缓蚀剂
这类缓蚀剂对阴极过程和阳极过程均由抑制作⽤，分⼦中⼀般含有不同吸附的基团，即能被阳极区吸引，⼜能被阴极区吸引。如邻氨基苯硫酚就是典型的混合型缓蚀剂。⼆⼄烯三胺/硫脲的合成产物也属于混合型缓蚀剂，对钢筋有较好的保护效果。将阳极型⽆机缓蚀剂与有机缓蚀剂复配组合，能⼤⼤提⾼缓蚀剂保护效率，也属混合型缓蚀剂。利⽤缓蚀剂协同效应原理。将两种缓蚀剂组合使⽤，可以显著提⾼缓蚀剂效应。
3．按作⽤原理分：
离线 ①阳极型：典型的化学物质有铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等。它们能在钢筋表⾯形成“钝化膜”。早期常⽤亚硝酸盐来做钢筋阻锈剂的主要成份。此类阻锈剂的缺点是在氯离⼦浓度⼤到⼀定程度时会产⽣局部腐蚀和加速腐蚀，被称作“危险性”阻锈剂。另外该类阻锈剂还有致癌、引起碱⾻料反应、影响坍落度等劣点，因此现已很少作为阻锈剂使⽤。
②阴极型：通过吸附成膜，能够阻⽌或减缓阴极过程的物质。如锌酸盐、某些磷酸盐以及⼀些有机化合物等。这类物质虽然没有危险性，但单独作⽤时，其效能不如阳极型明显。
③混合型：将阴极型、阳极型、提⾼电阻型、降低氧化等多种物质合理搭配⽽成的综合型阻锈剂。
4、按产品分类:
(1)含有亚硝酸盐类的阻锈剂（Calcium Nitrite; Sodium Nitrite， etc.）如DCI系列、Postrite系列等
(2)含有氨基醇类的阻锈剂（Aminoalcohols; Dimethylamino-ethanol, etc. ）如SiKaFerrogard系列，MCI2000型等[2]。
(3)含有氨基羧酸类阻锈剂（Aminocarboxylates）如MCI2020型、MCI2006NS型等
(4)含有氨基酯类阻锈剂（Aminoester）如Rheocrete系列
(5)含有有机硅氧烷及特殊抑制剂组合（Silanes and Corrosion Inhibitors）如Protectosil CIT
四、迁移性阻锈剂MCI
MCI缓蚀剂⼜称为渗⼊型缓蚀剂，是缓蚀剂中的⼀种，在施⼯过程中就是将这种缓蚀剂的溶液涂布在被破坏的混凝⼟表⾯，依靠混凝⼟⾃⾝的⽑细管吸收和扩散作⽤，渗透到混凝⼟中钢筋的表⾯，通过排代活化钢筋表⾯的氯离⼦，或者修复钢筋表⾯已破坏的钝化膜，或者在阳极区与阴极区都形成⼀层致密的保护膜（沉淀膜、氧化物膜、或者吸附膜）对钢筋的腐蚀起到很⼤的抑制作⽤，以起到对混凝⼟中的钢筋的保护作⽤。在具体的施⼯过程中，既不需要对已经被侵蚀破坏的混凝⼟进⾏清除，⼜可
避免⽤昂贵的电化学保护器材，只需要在混凝⼟表⾯进⾏涂刷、低压喷涂等简洁⽅便的⽅法、就能在不影响被保护结构的正常运⾏条件下，经济、有效的对已坏混凝⼟进⾏修复（电迁移型阻绣剂研究洪定海）。MCI既不是阳极阻锈剂也不是阴极阻锈剂，它是⼀种复合型缓蚀机剂，既能抑制电极过程的阳极反应有，同时⼜能抑制阴极反应，总体表现为腐蚀电流的降低。
五、迁移性阻绣剂（MCI）的作⽤原理
有机迁移型阻锈剂（MCI）分⼦中⼀般含有不同吸附的基团[6]，即能被阳极区吸引，⼜能被阴极区吸引，对钢筋的阳极、阴极过程均有抑制作⽤，是⼀种混合型缓蚀剂，对腐蚀电化学的影响主要表现为腐蚀电流的降低。通常认为有机迁移型缓蚀剂MCI主要是以电负性较⼤的O、N、S和P等原⼦为中⼼组成的极性基团，和以C、H原⼦为中⼼的⾮极性基团（如皖基R）构成，极性基团吸附于⾦属表⾯，改变了钢筋在混凝⼟中的的双电层结构，提⾼了⾦属离⼦化过程的活化能；⽽⾮极性基团远离⾦属表⾯作定向的排列，形成⼀层疏⽔的薄膜，结果就使得混凝⼟所处环境的侵蚀性介质被缓蚀剂分⼦排挤出来，将介质与钢筋表⾯分割开来。
阻碍钢筋表⾯的电荷或物质的迁移，因⽽使混凝⼟中钢筋的腐蚀速率⼤⼤的降低。
六、迁移性缓蚀剂⼯程应⽤以及存在的问题。
MCI缓蚀剂是⼀类在混凝⼟表⾯进⾏涂刷、低压喷涂等简洁⽅便的⽅法、就能在不影响被保护结构的正常运⾏条件下，经济、有效的对已坏混凝⼟进⾏修复，对MC1分⼦结构及其在混凝⼟中保护钢筋的机理的认识仍在深化，在许多⽅⾯还需要进
边防警察⼀步研究．例如，前已叙及的形成MCI保护膜的临界浓度及其与氯离⼦浓度的关系，MC1分⼦的吸附特性，MCI保护膜的稳定性条件，混凝⼟的物理化学性能对阻锈性膜的影响，MCI对⽔泥体系结合氯离⼦能⼒的影响。MC1对碳化⼸I起的廊蚀的阻锈作⽤及机理．等等对这些问题研究的深⼈将有利于从材料没计的⾓度改进与提⾼MC1阻锈剂的性能[5]。
MCI系列产品的应⽤到⼯程上时间较短，虽然在短期时间内对防⽌钢筋混凝⼟的腐蚀有⼀定效果，但是随着时间的推移，钢筋混凝⼟所处环境的变化，涂刷在混凝⼟表⾯的缓蚀剂是否还能保持长期的放腐蚀效应。随着各国对环境保护的重视，MCI 系列缓蚀剂的应⽤是否能满⾜环境保护的要求，还有待进⼀步的研究开发、开发绿⾊环保型MCI缓蚀剂。
参考⽂献：
1．⾦伟良，赵⽻习。混凝⼟结构耐久性。北京：科学出版社，2002B．Bavarian，et a1．Migrating Corrosion inhibition protection of steel rebar in concrete．Mater．Perform．，2003，42(Supp1)(3～ 5)：0094～1492(英⽂)
3．ENV 1504-9 Products and System for the Protection and Repair Concrete Structures-Definitions-Requirements-Quality Control and Evaluation of Conformity-Part9;General Principles for the use of products and systems.
4． B. Elsener, M. Buchler, F. Stalder, H. Bohni, Migrating corrosion inhibitor blend for reinforced concrete: Part 1. Prevention of corrosion,Corrosion 55 (1999) 1155– 1163.
5 馀永模.迁移性阻锈剂——钢筋混凝⼟阻锈剂的新发展。硅酸盐学报，2002
6 周华林，胡达和。钢筋锈蚀状态的检测与MCI阻锈技术的应⽤。⼯业建筑，2001
7 洪乃丰( Hong Naifeng)．钢筋阻锈剂的应⽤和长期有效性,[J] 冶⾦建筑(Metallurgy Construction)，1993，23(1)：42—45．
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