锌铝层状双金属氢氧化物及其衍生物对钢筋混凝土的多功能缓蚀作用研究

摘要

钢筋腐蚀是引起钢筋混凝土结构过早失效的主要原因,是当今腐蚀与防护领域研究的热点和难点问题之一。开展钢筋混凝土的腐蚀防护研究具有重要的理论和实际意义。混凝土的碳化和氯离子的侵蚀是导致混凝土中钢筋腐蚀的主要因素。添加钢筋缓蚀剂是一种经济而有效的腐蚀防护措施。针对混凝土中钢筋腐蚀的特点,本论文工作发展了一种层状双金属化合物(及衍生物),多功能钢筋缓蚀剂,利用各种方法对缓蚀剂性能和功能进行评价,并初步研究了缓蚀剂对钢筋的缓蚀机理。主要取得以下研究结果:
　　1.在碳酸盐溶液环境下制备了Zn-Al CLDHs,发现NaCl溶液经Zn-Al CLDHs浸泡处理3h后,钢筋的腐蚀电流密度明显降低。利用Cl-探针和pH探针测量Zn-AlCLDHs处理前后溶液中Cl-浓度和pH值,发现Zn-Al CLDHs能够降低溶液中的Cl-浓度和提高溶液碱度,改善钢筋的腐蚀环境。这可能因为是zn-Al CLDHs在结构重组过程中能够载入大量Cl-,并且释放出OH-。
　　2.发展了在空气气氛和碱性溶液反应环境下合成锌铝氢氧化物焙烧产物的新方法。并应NXRD、SEM和FTIR进行了表征,发现经过350℃焙烧后并在酒石酸盐溶液中处理得到的Zn-Al CLDHs-tar具有一定的层状结构,其颗粒尺度为数百纳米,能够成功将酒石酸根离子载入层间。
　　3.利用腐蚀电化学技术考察了Zn-Al CLDHs-tar对NaCl溶液和混凝土中的钢筋的缓蚀作用。发现Zn-Al CLDHs-tar能够释放出缓蚀剂离子酒石酸根,在溶液中浸泡处理7 h后基本达到酒石酸根在Zn-Al CLDHs-tar层间释放和吸附平衡,浸泡处理30h后,对钢筋的缓蚀效率达到最大(97％)。在混凝土体系中,Zn-AlCLDHs-tar对钢筋具有良好的缓蚀作用,可归因于:
　　(1)微纳米尺寸的Zn-Al CLDHs-tar颗粒填充混凝土微孔隙,阻挡有害物质的入侵;
　　(2)吸收Cl-、CO32-离子,改善腐蚀环境;
　　(3)同时能够释放缓蚀剂离子,有效保护钢筋表面钝化膜,使之免遭腐蚀。