是一種通過涂抹在混凝土結構表面即可對混凝土內(nèi)部的鋼筋起到阻銹作用的阻銹劑。它能在即使十分致密的混凝土中擴散滲透，達到混凝土內(nèi)的鋼筋表面。還能對其它多種金屬，如碳鋼、鍍鋼和鋁起到阻銹保護作用。的這種獨特的特性，表現(xiàn)在即使它不與金屬直接接觸，也能在混凝土中滲透擴散一定距離而到達金屬表面，起到對金屬的保護作用。能有效抑制金屬的進一步銹蝕，延長結構的使用壽命。一、應用范圍
所有現(xiàn)澆與預制混凝土結構、預應力混凝土結構，海洋中的鋼筋混凝土結構。鋼筋混凝土橋、公路、以及經(jīng)常暴露在銹蝕環(huán)境中的街道。停車場路面、滑道、車庫?；炷翗蚨?、大壩、海上平臺、鋼筋混凝土樁、軌枕、管道和混凝土桿。所有商業(yè)和民用鋼筋混凝土結構的修復及修補。各種類型的混凝土建筑及其基礎。冷卻塔及飲用水水箱箱體。
二、優(yōu)點
為工程師、用戶、工程承包商、運輸部門及政府機構提供一種得到證實的防銹技術，這種技術可以延長鋼筋混凝土結構的使用壽命。 通過滲透進入至即使是最為密實的混凝土中，保護混凝中的鋼筋，防止其進一步銹蝕抑制已銹蝕的金屬的進一步銹蝕。能擴散遷移到鄰近區(qū)域并對周圍金屬起到保護作用。對陽極區(qū)及陰極區(qū)均有保護作用。不妨礙混凝土的透氣性及水分散發(fā)，不形成擴散阻力?？梢院芎啽愕赝ㄟ^噴涂、壓涂或刷涂將應用到混凝土表面，降低了人力和設備的費用。水基、不易燃、使用方便。無需養(yǎng)護時間，如有必要幾分鐘即可恢復交通。低費用高效益。不含亞硝酸鈣物質(zhì)，對環(huán)境無危害。
三、主要性能
比 重：1.03～1.05；
外觀顏色：透明琥珀色；
閃 點：無（水基）；
保 存 期：在密封桶中為2年；
pH 值： 9.0~9.5；
存貯方法：避免冰凍；
涂 刷 量： 3～5㎡/㎏；
據(jù)悉，混凝土鋼筋銹蝕破壞近年來成為世界范圍內(nèi)的嚴峻性課題。美國有相關資料報道，每年由于氯鹽腐蝕所造成的經(jīng)濟損失，可占到美國 CDP 的 4 ％ ( 約 4000 億美元 ) ，僅橋梁一項，因腐蝕破壞所導致的修復費就達 1550 億美元，是這些橋初建費用的 4 倍。
遷移型阻銹劑是含有各種胺和醇胺類官能團的有機物質(zhì)，這類阻銹劑具有在混凝土的孔隙中通過氣相和液相擴散到鋼筋表面形成吸附膜，從而產(chǎn)生阻銹作用的特點，環(huán)保、高效，不影響鋼筋長期耐久性能。我國大陸海岸線長 1.84 萬公里，另有島岸 1.4 萬余公里，海岸線總長超過 3. 2 萬公里 ，內(nèi)陸還有大范圍的鹽堿地。更值得注意的是，我國廣大北方地區(qū)正在大量使用氯鹽作為化冰鹽，混凝土結構的防腐蝕破壞不容樂觀。為保證工程質(zhì)量，在混凝土中摻用鋼筋阻銹劑成為最簡便、最有效、最經(jīng)濟的預防混凝土銹蝕的方法?！ 】礈蔬@一可觀的市場前景，經(jīng)過近 3 年的研究推廣，根據(jù)遷移型防腐阻銹劑的遷移阻銹機理，在國內(nèi)首次研發(fā)成功并推出了遷移型防腐阻銹劑的配方與合成工藝，形成工業(yè)產(chǎn)品。該項技術大大提高了混凝土結構的使用壽命，并大幅度減少維護費用，而且產(chǎn)品價格僅為 3000 元 / 噸～ 4000 元 / 噸，將大大降低耐久性混凝土的工程造價。
四、用法：
1 、用高壓水、噴砂、磨刷等方法處理混凝土表面，除去油污和原有涂層并打開混凝土孔隙。
2 、剔鑿、修復局部惡化的混凝土表面 ( 如空鼓、剝落、順筋開裂等 ) 。一般工序為剔除松動、開裂的混凝土；鋼筋表面除銹；用防護砂漿進行修補。
3 、將遷移型阻銹劑 3 倍兌水噴涂或滾刷在所需保護的混凝土表面。
4 、待混凝土表面干燥約 2 ～ 6 小時后涂刷第二遍。
5 、待混凝土表面干燥約 2 ～ 6 小時后涂刷第三遍。
6 、每遍涂刷的用量約為 0.1 ～ 0. 2 ㎏ /m 2 ，通常涂刷 3 ～ 5 遍，總用量為 0.3 ～ 0. 5 ㎏ /m 2 。
[ 應用實例 1]
遷移型阻銹劑 MCI 在鋼筋混凝土中的應用
混凝土中鋼筋銹蝕引起結構物破壞，造成重大經(jīng)濟損失已成為世界性問題。美國大約 60 萬座高速公路橋涵中，近半數(shù)以上出現(xiàn)鋼筋銹蝕問題。我國高速公路建設中，鋼筋銹蝕也是突出的問題。在已有公路橋梁中，鋼筋銹蝕破壞已成為修復和改造工作中的難題，花費很高的成本但修復后的耐久性仍成問題。
鋼筋銹蝕的防護措施目前已有多種，如耐蝕鋼筋、鋼筋涂層、混凝土外涂層、陰極保護等，其中改進鋼筋混凝土自身的防護能力被認為是最簡易且行之有效的。阻銹劑就能起到這種作用。摻入混凝土中能抑制或完全停止金屬在腐蝕介質(zhì)中腐蝕的外加劑稱阻銹劑，亦稱防銹劑、阻蝕劑或腐蝕抑制劑。
鋼筋阻銹劑是混凝土外加劑家族中的一個成員，又是防腐蝕技術領域內(nèi)的一種產(chǎn)品類別 ( 稱作緩蝕劑或腐蝕抑制劑 ) ，是介于“基本措施”與“特殊措施”之間的一項技術，因其技術經(jīng)濟綜合指標的優(yōu)越性，近年來得到了迅速發(fā)展。相較于其它類混凝土外加劑旨在改善和提高混凝土自身的物理、力學和施工性能而言，鋼筋阻銹劑專用于阻止或減緩混凝土中鋼筋銹蝕，旨在提高結構物的耐久性。
鋼筋阻銹劑通常應具備以下基本性能：
(1) 對鋼筋有強的鈍化作用 ( 陽極型阻銹劑 ) 或抑制銹蝕的產(chǎn)生與發(fā)展 ( 陰極型或混合型 ) ；
(2) 不改變混凝土的基本性能 ( 如強度、密實性等 ) 或能改善與提高混凝土的性能：
(3) 在堿性或中性條件下，能保持長期有效；
(4) 對人與環(huán)境基本無害。
我國早期主要參照前蘇聯(lián)規(guī)范，用單一亞硝酸鈉作為鋼筋阻銹劑，但數(shù)量不多。這些年的使用實踐表明單一亞硝酸鈉雖有阻銹作用，但會降低混凝土強度、降低混凝土與鋼筋間握裹力、刺激堿骨料反應、可能促進局部腐蝕且存在環(huán)境污染問題，故現(xiàn)已不再推薦使用。取而代之的是多組分、綜合性、多功能、高效性鋼筋阻銹劑，其中多以有機類和無機鹽類復合為主導成份。
在工程實踐中我們使用了有機遷移型復合阻銹劑 MCI ，其主要成分為胺基羧酸鹽，復合部分氣相緩蝕劑及其它有機阻銹劑。工程中從防銹性和對混凝土基本性能的影響兩個方面著手對鋼筋阻銹劑的性能作了檢驗。檢驗結果如表 1 所示。
表 1 MCI 的防銹性能及對混凝土的影響
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類別 |
試驗項目 |
結果 |
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防銹性 |
鹽水浸漬試驗 |
無銹蝕 |
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干濕冷熱循環(huán)試驗（ 60 次） |
無銹蝕 | |
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電化學加速試驗 |
無銹蝕 | |
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對混凝土的影響 |
抗壓強度比（ % ） |
105 （不摻為 100 ） |
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抗?jié)B對比率（ % ） |
107 （不摻為 100 ） | |
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減水率（ % ） |
5.5 | |
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初凝時間（ min ） |
+17 | |
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終凝時間（ min ） |
+32 |
從檢驗結果看，在人工加速其銹蝕進程的試驗中，沒有銹蝕發(fā)生，表明其有良好的防銹性能。從結果中還可以看出，防銹劑的摻入沒有使混凝土的抗壓強度及抗?jié)B等基本性能變差，相反還略有改善，但改善的幅度較小，這從一個方面也說明，摻 MCI 的混凝土抗銹蝕性能提高的主要原因不是因為其提高了混凝土的抗?jié)B性，而是因為 MCI 阻銹劑在混凝土的孔隙中通過氣相干口液相擴散到鋼筋表面形成吸附膜從而產(chǎn)生阻銹作用。即，摻 MCI 混凝土不是降低有害離子 ( 如 CI) 的滲入量，而是使鋼筋在滲入較高濃度的情況下也能處于鈍化狀態(tài)。有機遷移型阻銹劑 MCI 既不是陽極型也不是陰極型阻銹劑，屬于混合性阻銹劑，其對腐蝕電化學的影響主要表現(xiàn)為腐蝕電流的降低?；炷林杏袡C遷移型復合鋼筋阻銹劑 MCI 的存在，強化了鋼筋對 CI 的抵御能力，提高了 CI 造成危害的臨界濃度值，同時降低腐蝕發(fā)生后的發(fā)展速度。
應該指出的是，有機遷移型復合鋼筋阻銹劑 MCI 是提高混凝土對鋼筋保護能力的輔助性有效措施，其功能與效力與混凝土的自身質(zhì)量緊密相關。必須保證混凝土具有良好質(zhì)量，才能充分發(fā)揮鋼筋阻銹劑的有效性。此外，雖有試驗證明，在有裂縫的混凝土中，摻有鋼筋阻銹劑者較不摻者明顯提高其對鋼筋的保護能力，但裂縫控制仍然是非常必要的，應符合相關規(guī)范要求。
總之，采用有機遷移型復合阻銹劑 MCI 有特殊的技術和經(jīng)濟效果；阻銹劑還能改善混凝土的物理化學性能，可使混凝土中氯離子的允許含量增加 1 ～ 2 倍，而不致引起腐蝕破壞。特別在不便涂覆和復修困難的場合，使用阻銹劑能獲得極大的防銹效果。但我國在阻銹劑的生產(chǎn)上存在質(zhì)量參差不齊，大量劣質(zhì)阻銹劑充斥市場，施工工藝不完善等諸多問題，希望各科研單位、生產(chǎn)企業(yè)及工程應用單位加強協(xié)作，把我國的鋼筋混凝土質(zhì)量提高到一個新的高度。
[ 應用實例 2]
遷移性阻銹劑對混凝土結構耐久性的保持
海洋環(huán)境和撒除冰鹽混凝土結構中鋼筋很容易遭受氯鹽腐蝕，腐蝕后的混凝土結構耐久性和使用壽命會大大降低，多年來圍繞提高氯鹽環(huán)境下混凝土結構耐久性這一重大問題，國內(nèi)外科學家和工程專家進行了不懈的努力，開展了大量卓有成效的研究工作，并且在大型和超大型混凝土結構工程的應用中取得了顯著成績；但是由于混凝土工程的復雜性，混凝土中孔隙與裂縫的存在不可避免引起環(huán)境中的氯離子不斷遷移到結構內(nèi)部，使得許多混凝土結構中的鋼筋在較短時間內(nèi)銹蝕甚至引起混凝土結構順筋開裂，不僅危害結構安全，也帶來了巨大經(jīng)濟損失，甚至成為經(jīng)濟發(fā)展的沉重包袱。
在混凝土中摻加鋼筋阻銹劑開始于 20 世紀 50 年代前蘇聯(lián)，主要用于防護除冰鹽對鋼筋的銹蝕，日本在 20 世紀 70 年代大量使用阻銹劑主要用于防止海砂對鋼筋的銹蝕作用。與其它方法如環(huán)氧涂敷鋼筋相比，使用阻銹劑不僅在成本和效果方面具有優(yōu)勢，而且它的均勻分布使得鋼筋表面得到均勻保護。傳統(tǒng)阻銹劑主要是亞硝酸鈣，這種陽極型阻銹劑不僅對人體和環(huán)境有較大毒害，而且長期使用過程中受雨水和環(huán)境水的影響不斷浸出，當 [NO 2 ]/[C l — ] 比降低到臨界值以下時，陽極型阻銹劑不僅不會對鋼筋起保護作用甚至加速鋼筋銹蝕，因而存在很大的使用風險，而且由于這些無機鹽會加速混凝土凝結硬化，在夏季大體積混凝土施工時會遇到很多困難。目前許多發(fā)達國家基本上限制或停止使用這類阻銹劑。與之相適應的有機阻銹劑得到很大發(fā)展，特別是氣相緩蝕劑作為一種揮發(fā)性緩蝕劑，在不直接接觸金屬情況下可使金屬表面、內(nèi)腔甚至縫隙部位都能得到保護。多年來以亞硝酸二環(huán)已胺為代表的氣相緩蝕劑對鋼鐵制品有長期防銹能力和優(yōu)良抗鹽霧性，使之在軍械器材和機電產(chǎn)品防銹包裝材料中必不可少。美國最早認識到這種氣相緩蝕劑可通過混凝土孔隙滲透到保護層內(nèi)鋼筋表面，促使遷移型阻銹劑 (migrating corrosion inhibitors ， MCI) 在混凝土結構工程中的應用和發(fā)展。由于 MCI 多為混合型阻銹劑，且在混凝土中表現(xiàn)出一定憎水效果，不易被雨水或環(huán)境水浸出，而逐漸成為一種很有發(fā)展?jié)摿Φ陌踩妥桎P劑。經(jīng)過多年的研究和在工程應用實踐，歐洲標準化委員會確認使用 MCI 是一種有效的腐蝕控制方法。我國用于水處理緩釋劑種類很多，如：鉻酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽、鉬酸鹽、胺類、咪唑啉、炔醇、季銨鹽等，開展遷移性阻銹劑組成、結構與性能的相關性研究，阻銹劑在鋼筋表面吸附特性與阻銹機理以及阻銹劑對混凝土性能影響和在混凝土中遷移性能研究，設計制備出高效、可靠、適用、環(huán)保的遷移型阻銹劑，無論對于嚴酷環(huán)境下新建混凝土結構耐久性提升，還是已建老混凝土結構耐久性修復都具有重要理論和實際意義。
1 MCI 的遷移機制與阻銹機理
目前 MCI 主要是以胺、醇胺及其鹽或酯為主的混合型水溶液或水乳液體系，其用于表面涂敷混凝土的遷移機制可以概括為： MCI 阻銹劑主要成分以水為載體借助毛細作用透過干燥的混凝土毛細孔和微細裂縫滲透進入混凝土內(nèi)部，一定濃度的阻銹劑分子隨之以液相方式擴散進入混凝土。當水分蒸發(fā)后，不同蒸汽壓的有機物開始揮發(fā)形成高濃度氣相并在混凝土孔縫中繼續(xù)緩慢擴散，除少量可能被水泥水化產(chǎn)物吸附外，部分阻銹劑分子經(jīng)過一定時間遷移至鋼筋表面； MCI 的遷移速度在一定程度上依賴于混凝土密實度、滲透性及裂縫情況，與混凝土干濕程度密切相關。 MCI 阻銹機理可以概括為：當阻銹劑分子到達鋼筋表面時，逐步形成一層穩(wěn)定的單分子或多分子膜，一般這層膜分子大致垂直于金屬表面平行排列，親水基團與鋼筋結合，而憎水基團則形成疏水屏障將水分與氯離子等與鋼筋隔離。 MCI 阻銹劑分子的官能基團為親水基團，如胺基中的 N 原子中有未共用的孤對電子，而鋼筋表面存在未占據(jù)的空的 d 軌道，孤對電子就會與鐵的空軌道產(chǎn)生配位作用甚至螯合形成較為穩(wěn)定的螯合環(huán)，使阻銹劑分子以化學吸附方式吸附在金屬表面產(chǎn)生保護膜，分子中官能團數(shù)及其相互作用、中心原子供電子能力、給電子基團及其與中心原子間的誘導與共軛效應、電荷性質(zhì)等對阻銹劑與金屬之間的結合能大小起關鍵作用：憎水基團鏈的長短、形狀與空間位阻效應等也對成膜的厚度、膜層的疏水性產(chǎn)生重要影響。
2 MCI 分子組成設計原理
基于 MCI 的遷移機制和阻銹機理，認為 MCI 應具備以下基本條件： (1) 主要成膜物質(zhì)分子結構必須能與鋼筋產(chǎn)生穩(wěn)定鍵合作用和良好的結合力，且在金屬表面產(chǎn)生一層腐蝕性離子難以侵入的疏水性薄膜； (2)MCl 分子組成具有持續(xù)適宜的氣相揮發(fā)能力和良好的化學穩(wěn)定性； (3) 在水中具有適當?shù)娜芙舛群土己玫倪w移滲透力； (4) 無毒或低毒，對人體和環(huán)境無害或少害。核心問題是選擇具有快速滲透力和能與鋼筋產(chǎn)生良好結合力的分子結構。盡管人們在應用量子化學分析和篩選阻銹劑分子結構方面已作了大量工作，而由于 MCI 是—個分子性質(zhì)不同且相互作用復雜的多組分體系，目前還難以用應用量子化學對 MCI 進行組成設計，傳統(tǒng)的軟硬酸堿理論仍是指導阻銹劑設計的重要理論基礎，其基本內(nèi)容是硬酸親硬堿軟酸親軟堿，由于鋼筋本體是軟酸，鋼筋表面氧化層是硬酸，軟堿有機物可以在鋼筋本體表面形成穩(wěn)定的吸附鍵，而硬堿有機物能在氧化的鋼筋表面形成化學吸附。軟堿的原子核對價電子的靜電作用位能較小，易于給出電子對與酸共享形成共價鍵，硬堿的原子核對價電子的靜電作用位能大，易于緊握電子對不與酸共享僅以靜電吸引相結合形成離子鍵；混凝土高堿度使得金屬表面形成氧化物或氫氧化物產(chǎn)生鈍化，當氯離子滲入時它能使金屬表面的鈍化膜溶解，使金屬產(chǎn)生點蝕，這時金屬基體屬于軟酸，溶解的金屬離子屬于硬酸，而形成的氫氧根離子或羥基屬于硬堿，在金屬表面同時分布著軟酸、硬堿和軟酸 3 種不同狀態(tài)，如果只選 1 種基團起不到很好的阻銹效果，而多種基團往往既能抑制陰極過程，又能抑制陽極過程，使用起來就更為安全。
基于以上認識，提出 MCl 分子結構設計原則：（ 1 ）阻銹劑主要成膜物質(zhì)分子鏈段長度與結構大小適中，過小的分子雖然遷移能力較強，但高蒸汽壓和高溶解度使阻銹劑分子在鋼筋表面成膜的駐留時間縮短，而過大的分子結構其遷移性能變差，因此需要對不同蒸汽壓的分子進行合理組合才能達到短效和長效的統(tǒng)一； (2) 阻銹劑分子中含有苯環(huán)或不飽和雙鍵或三鍵時與金屬成鍵具有更高的結合能，當阻銹劑分子與鐵配位形成五元或六元螯合環(huán)時最為穩(wěn)定，且螯合物的平面性越好，形成的吸附膜越穩(wěn)定： (3) 分子中同時含有電負性大的 N ， S ， P 雜環(huán)型分子具有多個活性吸附中心，與金屬結合力強，形成的膜層更穩(wěn)定： (4) 阻銹劑分子應具有恰當?shù)挠H水基團和憎水基團的比例關系，合理的比例既能在金屬表面形成有害離子難以滲透的疏水性薄膜，又可表現(xiàn)出在水中具有一定的溶解性； (5) 阻銹劑分子內(nèi)有 2 個極性基團時，不同極性官能團的協(xié)同作用可使阻銹效率提高，也可增強對環(huán)境 pH 值變化的適應性。在制備層面上， MCI 組成設計應考慮： (1) 應用多重復合技術在阻銹效率不降低或有所提高的條件下最大限度減少主要成膜物質(zhì)中對人體和環(huán)境毒害較大的組分： (2) 引入改善修復能力使鋼筋再鈍化的活性組分，由于遭受氯離子腐蝕的鋼筋已暴露出金屬鐵，鐵是軟酸，理論上采用軟堿類物質(zhì)可達此目的，硅烷偶聯(lián)劑技術、自組裝膜技術及稀上化學轉化膜處理技術在金屬阻銹修復方面表現(xiàn)出很好的應用前景； (3) 適當?shù)谋砻婊钚詣┡c主要成膜物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同增效作用將顯著提高阻銹效率； (4) 適量引入改善混凝土防水性能、密封性能和使揮發(fā)性組分定向遷移的組分，有機硅有較強的滲透能力，并能牢固地附著在基材表面，大大提高基材的防水和耐久性能，也可避免一些揮發(fā)性胺的外逸浪費； (5) 長期存放應具有良好的穩(wěn)定性。
3 MCI 遷移能力表征與阻銹性能評價
MCI 在混凝土中的遷移能力表征不僅關系到各種阻銹劑效能對比，更關系到 MCI 健康發(fā)展的重大問題，對此人們進行了大量研究，包括放射性同位素示蹤法、二次中性粒子質(zhì)譜法、 X 光電子能譜法 (X-ray photoelectron spectroscopy ， XPS) 、氨氣敏電極法以及多種電化學試驗方法。放射性同位素示蹤法是將阻銹劑遷移成分中的氫以放射性同位素氚代替，在混凝土樣品表面涂刷帶有放射性同位素示蹤劑氚的阻銹劑溶液，一定時間后將混凝土樣品鋸成薄片進行萃取，測定萃取物 β 射線放射值來分析阻銹劑濃度，這種方法能夠較好地給出阻銹劑濃度隨深度和時間的變化，但是試驗方法復雜，試驗費用昂貴。采用 XPS 測定 MCI 滲透到混凝土內(nèi)部的濃度，主要是驗通過鉆取混凝土粉末壓片后用 XPS 測定其 N 與 Si 的摩爾比表征含氮的鋼筋阻銹劑在混凝土試塊中的滲透深度，但是混凝土中 Si 含量會隨取樣和砂石隨機分布表現(xiàn)出很大的波動性，難以準確分析其變化，而且 XPS 的費用昂貴。胺敏電極法是采用類似于氯離子擴散的擴散池用混凝土試件將含阻銹劑溶液和不含阻銹劑 ( 空白 ) 溶液分隔成 2 個倉室，經(jīng)過一段時間以后用胺敏電極測量阻銹劑通過混凝土擴散到空白溶液一側的氨濃度，這種方法理論上能夠測定遷移型阻銹劑在混凝土中的滲透性，但氨敏電極所測定擴散過來的 NH 質(zhì)量濃度很低 ( 小于 1mg/L) ，可能并不能很好表征阻銹劑的滲透性能。 X 射線熒光的波長與元素的原子序數(shù)有對應關系，測出熒光 X 射線的波長就可以知道元素種類，而且熒光 X 射線強度與相應元素的含量有關，據(jù)此能對各種物質(zhì)中元素進行定性定量分析，但該法不能測試 N 及更前序數(shù)元素的含量；全氮測定法 (kjeldahl 氏定氮法 ) 適用于測定土壤全氮含量，測定原理是：樣品在加速劑的參與下，用濃硫酸消煮時，各種含氮有機化合物，經(jīng)過復雜的高溫分解反應轉化為銨態(tài)氮，堿化后蒸餾出來的氨用硼酸吸收，以酸標準溶液滴定，求出全氮含量。全氮測定法不僅制樣簡單，滴定分析成本低，而且結果可靠，將該法稍加改動后用于分析不同深度混凝土中 N 含量，作者的試驗結果表明在 C30 混凝土表面涂敷制備的 MCI 7d 后滲透深度在 1 5 ㎜ 以上， 20d 在 30mm 深度檢測到足夠量的 N ，表明用全氮測定法作為 MCI 在混凝土中滲透性能的檢測方法精度足夠。
阻銹效能評價方法包括失重法、電化學法、放射性示蹤法及表面分析方法等。由于腐蝕本質(zhì)上是電化學反應，因此電化學方法成為阻銹劑效能評價的基礎方法。這些方法包括極化電阻法、動電位掃描極化曲線法、交流阻抗法、電化學噪聲法等。極化電阻法直觀、高效，但是多次對電極擾動可能會引起鋼筋銹蝕；極化曲線法能夠獲得電極電位與電流密度的關系曲線并可獲得添加阻銹劑前后的腐蝕電流密度和阻銹效率，動電位掃描極化曲線可由曲線上的特征電位值比較腐蝕特性，但強極化使得鋼筋電極一次試驗即被擊穿，因此主要用于在模擬孔溶液中阻銹劑篩選；交流阻抗法 (electrochemical impedance spectroscopy ， EIS) 是用小幅度正弦交流信號擾動電極，并觀察體系在穩(wěn)態(tài)時對擾動的跟隨情況，測量電極阻抗，并以電阻和電容、電感組成的電化學等效電路來表示，從多種角度提供了界面狀態(tài)與過程的信息，便于分析阻銹作用機理，其優(yōu)點是對體系的干擾小，結果可靠，比較適合于鋼筋混凝土試件的測試分析。電化學噪聲是指來自電化學系統(tǒng)本身的金屬電極／溶液界面的電流 ( 或電位 ) 隨時間發(fā)生隨機的非平衡的波動現(xiàn)象，能夠靈敏、無損、原位和真實地反映了金屬表面狀態(tài)及變化，通過噪聲圖譜分析可以獲得孔蝕誘導期和孔蝕發(fā)展的信息以及評價阻銹劑的性能；也可以與 EIS 結果比較很好地反映涂層降解和失效的信息，其缺點是在混凝土中的噪聲數(shù)據(jù)分析比較困難。近年來微區(qū)電化學測試技術發(fā)展迅速，如掃描 Kelvin 電極技術可原位監(jiān)測材料在不同環(huán)境下的微區(qū)特性及其隨環(huán)境變化過程；掃描振動電極技術能夠用于測量材料在液體電解質(zhì)環(huán)境下的局部電化學反應過程，是對局部腐蝕、表面膜及阻銹劑自修復機理與效果評價等方面進行原位腐蝕研究的新技術。電化學掃描隧道顯微鏡將電化學研究系統(tǒng)和掃描探針顯微技術相結合，原位測量開路電位和陰極、陽極特征電位下鋼筋表面鈍化膜完整處和鈍化膜薄弱處的微觀形貌；可觀察到自組裝膜中單個原子的表面結構和排列有序的自組裝分子三維圖像，為研究自組裝膜表面缺陷、表面重構、表面吸附體的形態(tài)和位置提供便利條件。 XPS 是公認的表面化學分析最有力的方法，不僅可以給出鋼筋表面成膜前后各元素含量變化情況，而且可以解釋某些元素與鐵的結合形態(tài)，并運用結合能的差異分析排氯機理；利用 Auger 電子能譜配上離子濺射技術能夠分析阻銹劑膜的組成、厚度、所含元素相對含量及其深度分布，說明阻銹劑某種基團與鐵的結合程度：表面增強 Raman 散射可以識別金屬表面阻銹劑吸附物種及其取向，區(qū)分化學吸附和物理吸附，確定阻銹劑的作用基團；這些技術手段的綜合應用為阻銹劑分子與組成設計、阻銹機理分析與效能評價以及自組裝膜的表征提供實驗支持。此外成熟的商業(yè)軟件為應用量子化學方法研究分析有機阻銹劑分子最高占據(jù)軌道和最低空軌道能量、電荷分布、自由價等結構參數(shù)與阻銹效率的關系提供了便利，運用量子化學計算結果與電化學試驗結果相關性，為阻銹效率評價和阻銹劑分子模擬提供支持。
4 MCI 在混凝土耐久性提升中的應用研究
Bavarian 等曾對國際上有影響的遷移型阻銹劑如 MCI2020 和 MCI 2020M 等在不同水膠比的鋼筋混凝土的阻銹效果進行了研究，他將混凝土試件浸漬在 3.5 ％ NaCl 溶液中 500d ，每 2 周測試 1 次電化學阻抗譜，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過表明涂敷處理后的 Nyquist 圖有較高的阻抗，表明銹蝕速度較低， XPS 分析表明，在未銹蝕鋼筋表面檢測到有 N 的存在，表明 MCI2020 系列阻銹劑能擴散至鋼筋表面并形成保護膜層，而未涂刷的混凝土中鋼筋則受到腐蝕。 S?ylev 等的研究發(fā)現(xiàn)氨基醇 (Amino alcohol ， AMA) 和酯基阻銹劑在表面涂敷時對混凝土性能無任何不利影響，由于能堵塞孔隙使得表面涂敷阻銹劑混凝土的吸水率、干縮、抗凍融性能均有所改善。但是當作為外滲阻銹劑時，不揮發(fā)組分滲透不充分，會降低阻銹效率，當?shù)腿芙庑缘聂人徕}沉淀后揮發(fā)性組分也難以滲入。
采用二次離子質(zhì)譜法 (secondary ion mass spec-trometry ， SIMS) 研究認為 AMA 和相關基團在金屬表面形成一層膜完全覆蓋了陽極和陰極，認為是一種混合型阻銹劑。 Maeder 的研究表明氨基醇通過取代金屬表面的氯離子在金屬表面形成連續(xù)性薄膜，在金屬表面同時抑制陰極和陽極反應過程，推遲了腐蝕始發(fā)時間，降低了腐蝕速度；通過 SIMS 和 XPS 的研究認為 AMA 與金屬結合取代了原來的氯離子并形成一層耐久的鈍化膜； Nmai 等采用 Fourier 紅外光譜、電化學阻抗譜、線性極化等手段研究證實了保護性膜的存在和降低銹蝕速度的有效性； Gaidis 報道二甲基乙醇胺（ N ， N- Di-me-thylethanolamine ， DMEA) 抑制陰極活性，阻塞氧占據(jù)的空間并使氫氧根離子濃度降低，但膜的厚度和組成依賴于阻銹劑的濃度；采用動電位極化法研究認為醇胺類阻銹劑主要對抑制陽極活性起作用并使其腐蝕電位增加；而一個采用 EIS 的研究認為 AMA 阻銹劑在混凝土孔溶液中形成保護性膜的最低極限濃度是 0.5 ％～ 1.0 ％，并認為由 DMEA 形成的膜是化學吸附而非物理沉積，有報道 DMEA 吸附在碳鋼表面形成 2 ～ 10nm 厚的膜，而 Morris 等認為當混凝土中氯離子含量大于 0.43 ％時使用 AMA 對鋼筋阻銹無任何效果。
遷移性阻銹劑最初源于表面涂敷，但是許多研究發(fā)現(xiàn)也可作為摻入型阻銹劑摻加到新拌混凝土中， Limaye 等分別采用了摻入和涂敷 2 種方式對遷移型阻銹劑進行了研究，發(fā)現(xiàn)以水泥質(zhì)量的 1 ％摻加到混凝土中，混凝土工作性、吸水性、抗壓強度、黏結強度等性能基本沒有受到損害，電化學測試結果表明，作為外加劑摻入到混凝土中，阻銹劑能顯著降低鋼筋銹蝕速度。而作為涂層涂敷到混凝土表面，也可以降低鋼筋腐蝕速度：雖然降低幅度沒有摻入的顯著，但是說明阻銹劑確實向內(nèi)部遷移，而且遷移的結果使鋼筋與混凝土的黏結強度增加了。 Maeder 的研究也表明摻加氨基醇基本不影響混凝土強度、含氣量以及凝結時間，但是 Schutter 等在將氨基與酯基阻銹劑摻加到混凝土中的試驗中發(fā)現(xiàn)，阻銹劑會引起抗壓強度降低 10 ％～ 20 ％，引氣量略有增加，氨基醇類阻銹劑雖使混凝土工作性有所改善，但早期強度有所降低，后期強度總體持平或有所改善，但摻礦渣水泥混凝土強度總體有所降低。 Nmai 等的研究發(fā)現(xiàn)將阻銹劑摻入到混凝土中 ( 阻銹劑摻量 5 L /m 3 ) 的試驗中發(fā)現(xiàn)阻銹劑使硫酸鹽腐蝕膨脹量降低 83 ％。研究表明在混凝土中摻加 AMA 對混凝土的強度和氯離子擴散系數(shù)影響不大，新拌混凝土坍落度有所增大、引氣量略有增加、初凝和終凝時間均有所延長；在混凝土中適量摻加胺基羧酸鹽或酯類阻銹劑，發(fā)現(xiàn)引氣量增加較多，凝結時間延長，混凝土早期和后期強度均有較大降低，氯離子擴散系數(shù)不提高或有所降低，這可能與羧酸鈣的形成具有一定防水效果有關。 Jr 等和 Goodwin 等研究了將四丙烯基琥珀酸鈉和四丙烯基琥珀酸銨摻加到混凝土中的阻銹效果，結果發(fā)現(xiàn)，雖然摻加四丙烯基琥珀酸鈉、四丙烯基琥珀酸銨使混凝土強度有所降低，也加速了混凝土凝結，但確實能有效推遲鋼筋銹蝕始發(fā)時間，并且抑制腐蝕擴展，提高混凝土抗氯離子擴散能力，增強混凝土抗凍融性能。而 Trabanelli 等對摻加阻銹劑 ( 摻量 0.28mol/kg C) 碳化混凝土的電化學阻抗譜的研究中發(fā)現(xiàn)，許多在模擬孔溶液中具有很好阻銹作用的化合物如苯甲酸鹽、氨基衍生物、二元羧酸等，除了一些苯甲酸鹽外其它化合物如丁二酸鹽、辛二酸鹽等對碳化混凝土沒有阻銹效果，而癸二酸等的摻入會引起混凝土強度大幅度降低?？梢姴煌芯空邔@類阻銹劑的效果認識上還有較大分歧；也表明這類有機阻銹劑的組成、配方、阻銹效率及其應用等許多問題還在探索中。
近來的研究表明可以根據(jù)不銹鋼的基本原理設計和制備鋼筋阻銹劑，文獻報道了一種含磷化合物和產(chǎn)生釩酸根離子的釩化合物的防腐蝕涂層，文獻報道一種含有堿或堿土金屬的釩酸鹽的混合物，不僅具有良好的阻銹能力，而且具有定點阻銹和緩沖作用，即阻銹劑在一定程度上具有活動能力并向受損傷區(qū)域遷移和提供阻銹的能力，為研究使氯鹽污染混凝土結構中鋼筋再鈍化的遷移性阻銹劑提供新思路。此外，自組裝單分子膜 (self-assembled monolayers ， SAM) 是通過合理設計阻銹劑結構與組分，使它能夠以化學鍵自發(fā)吸附在金屬基材上，形成取向規(guī)整、排列緊密的有序單分子膜， SAM 技術具有制備方法簡單、膜層穩(wěn)定性好、阻銹劑用量少、阻銹效率高等特點；目前自組裝單分子膜已經(jīng)成為一種很有前景的金屬表面防護方法。實際上一些性能優(yōu)異的有機阻銹劑阻銹作用機理與阻銹劑分子在金屬表面形成 SAM 密切相關，因此利用電化學、譜學、顯微鏡學等技術對自組裝膜結構及阻銹性能進行表征，在原子或分子水平上認識鐵 - 阻銹劑之間的相互作用，可望實現(xiàn)針對建筑鋼材防護材料的分子設計。
