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摘要
内掺型有机阻锈剂是提高钢筋混凝土耐腐蚀性能与耐久性能最有效的手段之一。然而传统的内掺型有机阻锈剂往往功能单一,只能提高钢筋本身的耐腐蚀性能,对于混凝土的孔结构与抗渗性无明显优化作用,甚至会导致不可忽视的负面影响。尤其是在富含氯离子的沿海环境中,混凝土作为多孔材料,氯离子更容易渗透进混凝土中,传统的有机阻锈剂难以满足混凝土建筑的阻锈要求。而既能提高钢筋阻锈性能,又能改善混凝土孔结构、提高孔壁疏水性的疏水功能型有机阻锈剂则为这个问题提供了一种解决思路。为了研究疏水功能型有机阻锈剂的阻锈作用与阻锈机理,本文在模拟混凝土孔溶液中通过红外分析与总有机碳分析研究了疏水功能型有机阻锈剂的吸附行为,并结合钢筋的腐蚀行为,探讨阻锈剂的阻锈作用和机理。此外,为了研究疏水功能型有机阻锈剂对水泥基材料的疏水作用以及微结构的影响,本文研究了阻锈剂对水泥基材料水化过程、孔结构、接触角、疏水性与抗氯离子渗透等的作用,以及对混凝土耐腐蚀性能的影响。本文研究结果如下:（1）疏水功能型有机阻锈剂在模拟混凝土孔溶液中,会水解为两部分,一部分为包含C=O、O-H等强吸附基团的多位点吸附组分,溶解于水中,吸附在钢筋表面。另一部分为包含-CO2、C-H等憎水基团的强疏水组分,与氢氧化钙反应生成不溶性脂肪酸盐沉淀。（2）疏水功能型有机阻锈剂能在钢筋表面有效吸附,吸附量与阻锈剂掺量有关,并且吸附量越大,阻锈效果越好。腐蚀发生前,阻锈剂能有效吸附在钢筋表面,提高钢筋临界氯离子浓度（3.4～7.2倍）,促使钢筋的开路电位正移、延迟腐蚀发生的时间（3 d～14 d）。当腐蚀发生后,阻锈剂能降低钢筋腐蚀速速率,减少腐蚀质量损失,促使钢筋的腐蚀产物形成更为致密的α-Fe2O3。（3）疏水功能型有机阻锈剂会延缓水泥早期水化进程,并消耗氢氧化钙生成不溶性脂肪酸盐以填充硬化浆体孔隙,发挥堵孔作用与疏水作用:一方面改善硬化水泥净浆的孔结构,缩小孔径尺寸、降低孔隙率（降低5.0%～13.7%）,减少有害孔;另一方面还可提高硬化水泥净浆的接触角（提高2～3倍）,降低硬化浆体的毛细吸水率（降低24.3%～48.6%）。（4）在钢筋混凝土中,疏水功能型有机阻锈剂依旧具有显著的阻锈作用与疏水作用。掺入阻锈剂后,混凝土中钢筋的开路电位至少正移200mv,阻抗最多提升5倍,钢筋抵抗锈蚀的能力大幅度增强。混凝土的疏水性有效提高（阻锈剂掺量为4wt.%,平均接触角增大约38.9°）,吸水率减低54.2%～64.3%,大幅度提高了混凝土的抗渗性。阻锈剂的加入还可明显延缓氯离子在混凝土中的渗透,大幅度减少氯离子的渗透深度（57.8%～76.1%）与浓度,显著提高了钢混结构抗氯离子侵蚀的能力。（5）疏水功能型有机阻锈剂的阻锈机理如下:在混凝土高碱性环境中,疏水功能型有机阻锈剂水解为带有多位点吸附基团的阻锈组分与带有疏水基团的不溶性脂肪酸盐。其中,带有多位点吸附基团的阻锈组分能有效吸附在钢筋表面,通过提高钢筋临界氯离子浓度、促使钢筋开路电位正移、提高钢筋阻抗、降低腐蚀电流密度等作用来延缓钢筋腐蚀进程,提高钢筋的耐腐蚀性能。带有疏水基团的不溶性脂肪酸盐能填充混凝土孔隙,缩小混凝土孔径、减少有害孔,并且强疏水基团能提高孔壁接触角,阻碍水分进入从而延缓侵蚀性介质在孔隙中的传输。
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