CN101786823A - 一种钢筋混凝土复合缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土复合缓蚀剂及其制备方法。该复合缓蚀剂由以下按重量份数计的组分混合得到：钼酸钠0.05～0.25份、二乙烯三胺0.02～0.15份、三乙醇胺0.03～0.15份，水100份。制备方法包括步骤：先份称取钼酸钠、二乙烯三胺和三乙醇胺，再加水进行搅拌均匀后即可。本发明缓蚀剂通过钼酸钠与其他物质复配，提高缓蚀效果，同时大幅降低价格较贵的钼酸钠用量，有较高的性价比；该缓蚀剂能够有效提高混凝土钢筋在氯离子存在下的点蚀电位，缓解氯离子对钢筋钝化膜的破坏，可广泛用于民用、水利或一般工程建筑等钢筋混凝土结构；环保，高效，能克服传统的缓蚀剂用量大，对环境和人体的健康有害的缺陷。

Description

一种钢筋混凝土复合缓蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种钢筋混凝土复合缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

钢筋混凝土由于其良好的耐久性，机械强度和韧性，是目前世界上应用最为广泛的建筑材料。在一般的施工和环境条件下，混凝土能够通过其自身的高碱性条件(PH≈12.5)，在钢筋表面能够形成一层钝化膜，来防止钢筋的腐蚀。然而在有害物质(如氯离子)的存在下，混凝土并不能有效的防止钢筋钝化膜的破坏，容易发生局部腐蚀。由于这种局部腐蚀难以察觉发现，一旦腐蚀发展到一定程度，钢筋突然失效，对人身和财产安全造成巨大的危害。

氯离子是造成混凝土中钢筋局部腐蚀的主要原因。它主要通过一下三个途径侵入混凝土。其一是钢筋混凝土制备过程中使用了含氯的原材料，如海砂，含氯外加剂或含氯比较高的水等；其二是混凝土结构建筑应用在富含氯离子的环境中，如海洋环境，盐湖等；其三则是目前在我国北方广泛应用的撒盐除冰方法。大量侵蚀性物质的存在，必将对混凝土钢筋造成严重的危害，因此开发对混凝土钢筋的防护具有重大的经济意义，同时也具有重要的社会意义。

许多化合物曾被或仍被用作钢筋混凝土的缓蚀剂。如亚硝酸钠(钙)、重铬酸钾、氯化亚锡、硅酸钠、苯甲酸钠、氨水、肼、乙二胺、二环己胺亚硝酸盐等等。有些缓蚀剂如重铬酸钾会使得混凝土的抗压强度下降较多，而有些缓蚀剂如氯化亚锡作用的时间又较短。亚硝酸盐是传统的缓蚀剂，常用的缓蚀剂亚硝酸钠和亚硝酸钙，它们虽然对混凝土的强度影响不大并且有较好的缓腐蚀效果，但它们属于氧化型缓蚀剂，只有在用量较大时才能达到有缓腐蚀效果，否则用量不足会引起严重的局部腐蚀。但由于其毒性对人体健康有害(致癌性)等原因限制了它们的使用，应该积极开发非亚硝酸盐系列的钢筋缓蚀剂，走绿色环保技术路线。

H.E.Jamil等人[Electrochimi Acta，2004，49(4)：2754-2760]研究表明，有机胺和醇胺类化合物能够在钢筋表面形成吸附膜，有效的阻止氯离子的进攻，并对已腐蚀的钢筋有一定的修复作用。但是吸附膜远远没有钝化膜与钢筋的结合力强。

钼系缓蚀剂具有缓蚀率高，低毒无公害；稳定性较好，适合于高PH值、高硬水和较高的温度条件下运行等优点而受到人们的高度重视。但是，单一使用钼酸盐还存在用量大、价格贵和成本高的缺陷。

发明内容

为克服现有钢筋混凝土缓蚀剂的不足，本发明的首要目的在于提供一种高效、廉价、无毒性或低毒的新型钢筋混凝土复合缓蚀剂，该钢筋混凝土复合缓蚀剂可防止混凝土钢筋点蚀危害的发生。

本发明的又一目的在于提供上述缓蚀剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢筋混凝土复合缓蚀剂，由以下按重量份数计的组分混合得到：

钼酸钠         0.05～0.25份

二乙烯三胺     0.02～0.15份

三乙醇胺       0.03～0.15份

水             100。

各组分最优的重量份为：

钼酸钠        0.05份

二乙烯三胺    0.06份

三乙醇胺      0.07份

水            100份。

上述钢筋混凝土复合缓蚀剂的制备方法，包括以下操作步骤：先按所述重量份数称取钼酸钠、二乙烯三胺和三乙醇胺，再加水进行搅拌均匀后即可。

本发明的基本作用机理及有益效果：

本发明配方中的钼酸钠是阴极型缓蚀剂，它能够与钢筋发生反应，形成主要成分为FeMoO₄-Fe₂O₃的表面钝化膜。但是该钝化膜并非十分致密，存在微孔，并不能有效的阻止氯离子的侵蚀。

配方中的二乙烯三胺和三乙醇胺分子中含以N，O为中心的极性基团，它们能够吸附在钢筋表面形成吸附层，抑制钢筋腐蚀阴阳极共轭过程。另外三乙醇胺中的羟基能够与混凝土中的硅酸盐材料有很好的亲和力，能够与他们牢固的结合起来，增强钢筋与混凝土的结合力。

本发明通过优化各配方组分的重量配比，借助组分间的协同作用，所得缓蚀剂能够在钢筋表面形成了一层三位网络结构的钝化膜，克服了单独使用钼酸钠时的缺陷，能更有效地阻止氯离子的侵蚀。

本发明的缓蚀剂能够有效提高混凝土钢筋在氯离子存在下的点蚀电位，缓解氯离子对钢筋钝化膜的破坏，可用于民用，水利，一般工程建筑等钢筋混凝土结构。

本发明提供的缓蚀剂配方中通过钼酸钠与其他物质复配，进一步提高缓蚀效果，同时大幅度降低价格较贵的钼酸钠用量，具有较高的性价比。

本发明提供的缓蚀剂是一种环保，高效的钢筋混凝土缓蚀剂，能克服传统的缓蚀剂用量大，对环境和人体的健康有害的缺陷。

附图说明

图1为本发明缓蚀剂的线性极化曲线比较图。

具体实施方式

下面通过正交试验，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实现方式并不局限于此。

各实施例的钢筋混凝土复合缓蚀剂配方如下：

表1各实施例钢筋混凝土复合缓蚀剂配方

将上述各组实施例分别按各组配方所述重量份称取钼酸钠、二乙烯三胺和三乙醇胺，再加水进行搅拌均匀后，得到钢筋混凝土复合缓蚀剂。

钢筋混凝土复合缓蚀剂的缓蚀性能测试：

对于钢筋混凝土缓蚀剂的性能测试方法有胶砂法和模拟混凝土模拟液法。本发明采用后者，即模拟混凝土模拟液法，以含有摩尔浓度为0.2M的氯离子(Cl^-)的饱和氢氧化钙溶液作为模拟液，模拟混凝土钢筋所在的真实体系，在模拟液中分别加入上述各实施例所得钢筋混凝土复合缓蚀剂进行测试。本发明采用经典三电极体系，以Pt电极对电极，饱和甘汞电极为参比电极，钢筋试块为工作电极。工作电极在使用前用砂纸逐级打磨至1500目，水洗，乙醇出油，水洗后立即放入模拟液中进行电化学测试。

测试结果如表2所示。表2所示点蚀电位均以饱和甘汞电极为参照。

表2：各实施例点蚀电位

实施例	点蚀电位(V)
		1	-0.03
2	0.25
		3	0.06

实施例	点蚀电位(V)
		4	-0.03
5	0.10
		6	0.10
7	-0.02
		8	-0.01
9	0.09
		对照例1	-0.11
对照例2	0.01

如图1及表2所示，钢筋试块在含有摩尔浓度为0.2M的氯离子的饱和氢氧化钙溶液中，没有加入本发明的缓蚀剂时，钢筋钝化膜的点蚀电位在-0.11V；加入本发明的缓蚀剂后，钢筋钝化膜的点蚀电位明显提高，最低为-0.03V，最高可达0.25V，而NaNO₂的点蚀电位为0.01V，说明加入本发明缓蚀剂后的混凝土钢筋具有较好的防止点蚀性能，比较高浓度的NaNO₂效果还要好。

实验结果表明：在本发明提供的配方范围内，钼酸钠、二乙烯三胺和三乙醇胺首次作为一个整体配合完美，协同作用十分显著，对抑制钢筋在混凝土中腐蚀特别有效。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钢筋混凝土复合缓蚀剂，其特征在于：该复合缓蚀剂由以下按重量份数计的组分混合得到：

钼酸钠            0.05～0.25份

二乙烯三胺        0.02～0.15份

三乙醇胺          0.03～0.15份

水                100份。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土缓蚀剂，其特征在于：该复合缓蚀剂由以下按重量份数计的组分混合得到：

钼酸钠            0.05份

二乙烯三胺        0.06份

三乙醇胺          0.07份

水                100份。

3.根据权利要求1或2所述的钢筋混凝土缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：先按所述重量份数称取钼酸钠、二乙烯三胺和三乙醇胺，再加水进行搅拌均匀后，得到钢筋混凝土缓蚀剂。