迁移性阻锈剂:制备、性能及其在混凝土结构耐久性提升中的应用
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前言

钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性退化的主要原因,处于海洋环境和撒除冰盐的混凝土结构中钢筋很容易遭受氯盐腐蚀,因钢筋锈蚀引起混凝土结构过早破坏已成为世界各国普遍关注的灾害。腐蚀后的钢筋混凝土结构不仅承载力降低,而且由于钢筋体积膨胀使保护层混凝土开裂,不但威胁结构安全,而且会降低服役寿命,大量结构不得不因此被拆除或重建,造成重大的经济损失及资源与能源的浪费。我国海岸线较长,跨海大桥和海底隧道建设正蓬勃发展,北方地区的道路桥梁仍大量使用氯盐作为除冰盐,目前工程中存在的腐蚀状况令人担忧,未来潜在的威胁更不可低估。寻找能够有效阻止或减缓严酷环境下混凝土结构中钢筋锈蚀的方法已成为当今世界的热点问题。防止混凝土结构中的钢筋过快锈蚀和使初锈钢筋得以修复就成为混凝土结构耐久性保持及提升研究和应用中的一个重要课题,这对于社会经济与环境资源的可持续发展具有重要意义。

使用钢筋阻锈剂是混凝土结构防腐的一种公认有效的措施,对新建工程在新拌混凝土以外加剂形式加入,但对于现役混凝土结构中钢筋防护修复则显得较为困难,传统的“不上药”结构加固方式对于锈蚀钢筋持续发展无能为力。将有机阻锈剂应用于现役混凝土结构中进行钢筋防护源于美国,由于可通过混凝土孔隙以液相和气相扩散到钢筋表面形成吸附膜产生阻锈效果,因而命名为迁移性阻锈剂(MCI)或渗透性阻锈剂(PCI)。经过多年研究和工程实践,国际上已经确认是一种有效的腐蚀控制方法。目前国外的MCI在我国有应用,但因价格十分昂贵难以为广大市场接受;同时也由于某些产品在混凝土中传输效率有限,国际上尚无MCI应用于修复损伤混凝土结构的定量化方法,且缺乏有针对性的适于现场测试的相关标准和技术规程,在一定程度上影响了MCI技术推广和健康发展。因此研究基于MCI在混凝土中定量化传输模型与传质表征、基于传质和阻锈效率分析的MCI设计制备技术及相关防护与修复机理等方面的研究显得十分必要,发展具有自主知识产权的新一代低成本绿色化迁移性阻锈剂就成为一项艰巨而重要的任务。

本书结合作者及团队多年来对迁移性阻锈剂的研究工作成果,系统地介绍了这一领域国内外研究现状与新进展,在研究中得到了东南大学材料科学与工程学院孙伟院士和缪昌文院士的关心、支持与帮助,受到了山东省自然科学基金、广西科技厅攻关项目以及国家自然科学基金(51278443)等项目的资助,作者在此表示衷心的感谢。同时在工程应用中得到了水利部948项目支持和吉林省水科院郑铎总工程师、周继元研究员以及广西水科院吴保泓总工等人的协助,写作中参考了大量国内外同行发表的研究成果和论著,特别是研究生王子潇、于蕾、杨维斌、王坤荣、宋宁、熊远亮、王玉帅、户广旗、李明利等同学协助了编写工作,王子潇负责部分章节的编辑工作并精心绘制了图表,作者在此向团队成员一并表示诚挚的谢意。

本书共分8章,重点介绍了迁移性阻锈剂(MCI)的分子与组成设计原理、MCI在钢材表面的吸附行为及表征、MCI在混凝土中的传输模型与传质过程、MCI修复锈蚀钢筋机理及临界状态方程与计算机软件、表面涂覆MCI对含氯盐钢筋混凝土耐久性的影响,最后列举了MCI应用于严酷环境下工程或设备防护与修复的典型案例。如果本书能够为从事相关工作的同行提供参考和借鉴,特别是能够为推动我国严酷环境下混凝土结构耐久性防护修复与提升技术的发展起到一点作用的话,作者则将会感到非常欣慰。

鉴于作者水平有限、编写时间仓促,书中难免出现不当之处,敬请读者批评指正。

作者

2017年1月于烟台大学