晋中市安全生产技术研究所 山西 晋中 030600
摘要：通过对亚硝酸钙的研制与现状分析，说明了亚硝酸钙钢筋混凝土阻锈剂的应用机理与作用，阐述了与现阶段使用的亚硝酸钠混凝土阻锈剂相比的优点，结果表明亚硝酸钙是一种有效的阳极型钢筋混凝土阻锈剂。
关键词：亚硝酸钙；钢筋混凝土；氯离子腐蚀；阻锈剂
在实际工程作业中,经常把阻锈剂添加到混凝土中来防止钢筋的腐蚀。使用阻锈剂的优点是便于操作且具有经济优势,它能够均匀的分散在混凝土中,对所有的钢筋表面提供保护。因此，好的阻锈剂必须具备两个重要的特征,即最大限度的降低钢筋的腐蚀速率,并且不影响混凝土的强度性质。而亚硝酸钙作为阻锈剂不仅能够有效地保护钢筋，更能阻止水性介质进入混凝土内部，有效增强了混凝土抗渗透能力，延缓了混凝土的本身老化过程，使混凝土更具有耐候性、耐腐蚀性、抗冻性。
一、亚硝酸钙的研制和应用现状
“亚硝酸钙”产品是经氨氧化生成氮氧化物气体与氢氧化钙溶液吸收经过滤、干燥而得的化工产品，目前该产品在我国处于开发应用阶段。国际上生产此产品的也只有美国和俄罗斯，该产品主要用于混凝土工程施工和混凝土阻锈剂，具有早强、防冻、阻锈、防锈的良好效果，其他行业的使用，也处于开发推广中。
目前，我国在混凝土施工中，因砂子、石子、水泥中含碱量高，使已建成的许多重点混凝土工程出现破坏，如北京的十大建筑，京津地区一些立交桥，东北丰满大坝，一些高等级公路和铁路轨枕等，这些工程远远达不到设计寿命，在使用10-15年，甚至5-10年就产生破损需要修复，其破坏原因据科学论证，“碱-骨料反应”是其主要因素。
为了防止“碱-骨料反应”，在有一定碱活性集料的混凝土中，就必须限制总含碱量。而我国过去常用于混凝土防冻剂中的防冻组分和早强组分的选材多为亚硝酸钠，硫酸钠等，使用这些品种给混凝土中引入大量的氧化钠，根据推算由防冻剂带入混凝土中的总碱量达3-17kg/m3，这就给混凝土性能带来了巨大的危害，这种危害被称作是全球性的混凝土建筑中的“癌症”。
为此，国家建设部、国家建材局、建筑学会等有关部门的专家、学者早在1991年元月在京联合召开了“水泥混凝土碱-骨料反应研讨会”，来寻求探讨解决此症的有效途径，“亚硝酸钙”产品的研制成功和投入使用，正是解决此问题的唯一产品，它不但解决了混凝土工程含碱过高的问题，而且还有效地增加了强度、提高工程的质量也延长了使用寿命，并且此产品还在混凝土中对钢筋的阻锈、防锈能力提高了4-7倍。
二、亚硝酸钙阻锈剂的应用
1、混凝土防冻剂：可降低新拌混凝土冰点。施工温度可达-25℃，在低温条件下可促使水泥中矿物组分的水化反应，是新一代无氯无“碱-骨料”反应的防冻剂。
2、钢筋阻锈剂：对钢筋具有极好的钝化阻锈和保护作用，其阻锈作用高于亚硝酸钠等混凝土添加剂。
3、混凝土早强剂：可缩短水泥凝固时间，能使混凝土早期强度提高。
三、亚硝酸钙添加剂在钢筋混凝土中的机理与作用
1、亚硝酸钙在混凝土防冻剂中的作用及技术特点
（1）在三北地区（东北、华北、西北）冬期混凝土施工曾采用电热法，沙、石、水加热保温法，大棚法等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着建筑施工技术的进步，上述技术全部或基本被防冻减水剂取代，而在三北地区冬期施工的混凝土都掺防冻减水剂。防冻减水剂的使用大大减化了冻期混凝土施工技术，提高了工效降低了工程造价，满足了冬季大规模混凝土施工的需要，有效地提高了工程施工效率。
（2）在常用防冻减水剂中的防冻组分和早强组分多为硫酸钠、氯化钠和亚硝酸钠组成。即所谓混凝土防冻减水剂中的“三钠”。其中亚硝酸钠用量最大，这给混凝土中引入大量的Na+，它对混凝土的’“碱-骨料”反应有很大的促进作用。混凝土的“碱-骨料”反应主要有：碱-硅反应、碱-硅酸盐反应、碱-碳酸盐反应。混凝土“碱-骨料”反应的条件主要有三个：一是粗骨料（即石子）有活性，二是有水，三是有碱（达到一定含量，多数国家规定每平方米混凝土碱含量小于3公斤）。可以认为冬季施工混凝土上述三条都是存在的。
（3）“碱-骨料”反应对混凝土的危害：混凝土专家称“碱-骨料”反应为混凝土的“癌症”，对混凝土的耐久性能有严重的破坏作用，会给国家造成严重的经济损失。
2、亚硝酸钙与亚硝酸钠的技术特点对比
亚硝酸钠在防冻减水剂中为防冻组分，它可以降低混凝土的冰点，对混凝土起到防冻作用，对钢筋有阻锈作用。但给混凝土引入了Na+，促进了混凝土“碱-骨料”反应。
亚硝酸钙在防冻减水剂中亦为防冻组分，它可以降低混凝土的冰点，对混凝土有防冻作用和早强作用，对钢筋有阻锈作用，它没有给混凝土引入Na+，不会促进混凝土“碱-骨料”反应。
3、亚硝酸钙在钢筋混凝土中的作用机理
钢筋混凝土（reinforced concrete,简称RC）结构中，由于水泥的水合作用，ph值约为12.5，相当于氢氧化钙的饱和溶液，在高碱度条件下钢筋是钝化的。但由于空气中的二氧化碳的作用会使孔隙液中的碱度降低甚至完全中性化，碱度降低后，钢筋表面的钝化膜变得不稳定;周围介质中氯离子向钢筋表面渗透，会造成钢筋的严重孔蚀，腐蚀产物的体积是原金属的2-4倍[1] ，结果钢筋与混凝土之间产生较大的应力，引起混凝土开裂，破坏了RC的完整性，加速了二氧化碳、氧气、氯离子向混凝土内部扩散，使钢筋的腐蚀日益严重，缩短了RC结构的使用寿命，通过圆柱试样浸泡试验和立方试样间浸试验，测量RC结构中钢筋的自腐蚀电位值，可以初步判断钢筋的腐蚀状态，亚硝酸钙能显著地抑制混凝土中氯离子腐蚀，是一种相当有效的混凝土中抗氯离子腐蚀的阻锈剂。
4、亚硝酸钙阻锈剂在高湿、高盐、冻融条件下对比试验
武汉建研院在世界最长的跨海大桥一杭州湾跨海大桥的《杭州湾大桥海工混凝土耐久性研究》中指出，跨海桥梁钢筋混凝土所处的环境非常恶劣，既受到交通载荷的反复作用，同时还受到温度变化、冻融循环、干湿交替、海水侵蚀和除冰盐化学侵蚀等作用，通过对罐注桩、承台和墩身钢筋混凝土试验，亚硝酸钙阻锈剂对抗压强度、混凝土凝结时间、工作性能、氯离子扩散系数及钢筋腐蚀失重率等指标进行了大量对比试验，各项试验指标都优于其他阻锈剂。
在防冻减水剂中用亚硝酸钙取代亚硝酸钠是一项技术突破，是今后防冻剂中防冻组分的优先选项。相信不远的将来我国将为防止钢筋混凝土的“碱-骨料”反应及混凝土中的碱含量出台明确规定和限制。无水亚硝酸钙钢筋阻锈剂作为亚硝酸钠等现有阻锈剂的替代品，它的物理、化学性能，不但远远超过亚硝酸钠，而且从根本上解决了水泥混凝土“碱-骨料”反应这一世界难题，增加了钢筋混凝土的强度，提高了了工程质量与效率，延长了工程的使用寿命，具有极大的社会效益。
参考文献
[1]张青红.亚硝酸钙对混凝土结构中钢筋氯腐蚀的缓蚀作用[J].材料保护,1999(11).
[2]曹忠露,肖鹏,日比野诚.亚硝酸钙阻锈剂的应用研究综述[J].混凝土,2011(10).
[3]《杭州湾大桥海工混凝土耐久性研究》.武汉建研院.2002年3月,内部资料.
论文作者:贾思谦
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/12
标签：混凝土论文; 硝酸钙论文; 骨料论文; 钢筋论文; 亚硝酸钠论文; 作用论文; 钢筋混凝土论文; 《防护工程》2017年第19期论文;