CN102079640A

CN102079640A - 一种高抗腐钢筋混凝土阻锈剂

Info

Publication number: CN102079640A
Application number: CN 201010586903
Authority: CN
Inventors: 李丽; 邢士波; 许斌; 李晓刚; 董超芳; 王建民; 王胜海; 王英臣; 王庆东
Original assignee: 李丽
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-06-01

Abstract

本发明涉及高一种添加了稀土铈离子的抗腐钢筋混凝土阻锈剂，各组成成份按重量百分比为：钼酸钠0.06～0.10％，十二烷基磺酸钠0.03～0.12％，硫脲0.25～0.45％，硝酸铈0.03～0.12％，其余为水。各成分均溶于水，在混凝土搅拌时，按原料的加入顺序依次加入搅拌器中，只是在加水时，按配方中的要求加入水中溶解即可。本发明有效减缓和阻止钢筋混凝土中钢筋的腐蚀，具有环保、阻锈剂吸附力强，抗腐蚀性能高的特点，有效抑制钢筋混凝土中钢筋的腐蚀，尤其是对沿海钢筋混凝土结构和一些对耐氯离子腐蚀要求高的地区的钢筋混凝土结构防护均具有重要意义。

Description

一种高抗腐钢筋混凝土阻锈剂

技术领域

本发明涉及钢筋阻锈剂，具体的说是一种添加了稀土铈离子的高抗腐钢筋混凝土阻锈剂。

背景技术

钢筋混凝土结构具有材料来源容易、价格低廉、坚固耐用等特点，已成为现代化生活中最常用的建筑结构。随着我国经济建设的快速发展随之带来的问题也日益明显，尤其是钢筋混凝土的腐蚀问题。金属表面与周围介质发生化学变化及电化学作用而遭到的破坏，叫做金属腐蚀。如果这个破坏是发生在钢筋上的，便是钢筋腐蚀。水泥熟料颗粒水化时，将形成大量的氢氧化钙，所以混凝土对钢筋有保护作用。钢筋在这种高碱性环境下，表面能生成致密的钝化膜从而起保护作用。然而，在一定条件下，外界的侵蚀性物质能经过混凝土的孔隙，抵达钢筋表面，改变钢筋附近的环境，使钢筋表面钝化膜受到破坏而发生腐蚀。呈活化态的钢筋表面所发生腐蚀反应的电化学机理是，当钢筋表面有水分存在时，就发生铁电离的阳极反应和液态氧还原的阴极反应，相互以等速度进行，反应式如下：阳极反应：2Fe-4e→2Fe²⁺，阴极反应：O₂+2H₂O+4e→4OH^-。腐蚀过程的全反应是阳极反应和阴极反应的组合，在钢筋表面析出氢氧化铁，其反应式为：Fe²⁺+4OH→2Fe(OH)₂，4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃。该化合物被溶解氧化后生成氢氧化铁Fe(OH)₃，并进一步生成nFe₂O₃·mH₂O(红锈)，一部分氧化不完全的变成Fe₃O₄(黑锈)，在钢筋表面形成锈层。红锈体积可大到原来体积的4倍，黑锈体积可大到原来的两倍。混凝土中的钢筋锈蚀到一定程度，由于钢筋产生的体膨胀力足以使保护层混凝土开裂，而裂缝及保护层的剥落，又进一步导致钢筋更剧烈的腐蚀。

对于钢筋的保护，阻锈剂能够有效的阻止或延缓氯离子对钢筋钝化膜的破坏，钢筋阻锈剂的主要优点有一次性使用而长期有效；与环氧深层、阴极保护相比，采用钢筋阻锈剂花费很少，施工简单、方便。此外，钢筋阻锈剂一次性掺入混凝土中之后，在寿命期内不需要维护，使用范围广，并可用大量修复工程中，特别对氯盐环境有效。近年来包括亚硝酸钠(钙)、重铬酸钾、氯化亚锡、硅酸钠、苯甲酸钠、乙二胺、亚硝酸盐等缓蚀剂在钢筋阻锈上得到了广泛应用，但是包括重铬酸钾会使得混凝土的抗压强度下降，氯化亚锡作用时间短，亚硝酸盐具有毒性等，均存在不足。

在中国专利CN200610044239.4公开了一种使用了少量的钼酸钠、二乙烯三胺、丙烯基硫脲以及1.4一丁炔二醇溶于水中制得一种低毒的钢筋混凝土阻锈剂，各组成成份按重量百分比为钼酸钠0.01～0.05％，二乙烯三胺0.9～4.5％，丙烯基硫脲0.08～0.19％，1.4-丁炔二醇0.15～0.75％，其余为水。通过上述物质与钢筋的化学反应以及吸附而起到阻锈的效果。研究表明小分子的胺醇类与钢筋间的吸附作用力都较小，通过进一步试验研究表明二乙烯三胺和1，4-丁炔二醇均于与钢筋间的吸附作用力较小，结合力并不足够牢固。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，添加了稀土铈离子，提供一种环保、吸附力强，抗腐蚀性能高的钢筋混凝土阻锈剂。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：.一种高抗腐钢筋混凝土阻锈剂，各组成成份按重量百分比为

钼酸钠0.06～0.10％，十二烷基磺酸钠0.03～0.12％，硫脲0.25～0.45％，硝酸铈0.03～0.12％，其余为水。

各组成成份最优组合重量百分比为钼酸钠0.07％，十二烷基磺酸钠0.05％，硫脲0.3％，硝酸铈0.03％，其余为水。

钼酸钠是阴极抑制型缓蚀剂，钼酸钠与钢筋基体发生反应形成表面钝化膜。然而，此表面膜并非十分致密，仍存在一些微孔。而丙烯基硫脲中含有大量的巯基基团，容易吸附在钢筋表面产生吸附层，形成一层三维网络结构的化合物膜，阻止了氯离子向钢筋基体内渗透，从而有效地抑制钢筋腐蚀过程的阴极和阳极反应。

选取钼酸钠与十二烷基磺酸钠复配，试验研究发现，十二烷基磺酸钠离子通过静电作用被吸附到钢筋表面。而钥酸钠同样MoO₄ ^2-通过静电作用被吸附到十二烷基磺酸钠的离子膜上，一起覆盖在钢筋表面。由于MoO₄ ^2-的存在，MoO₄ ^2-和氯离子在金属表面缺陷处发生竞争吸附，从而削弱了氯离子的吸附，增强了吸附膜抗点蚀的能力，进一步减少了钢筋表面膜的缺陷，使吸附膜相对完善，延缓了腐蚀的发生。

稀土离子的微量加入加强了上述几种成分的复配协同作用，并进一步提高了钢筋表面膜的致密性，使该复合阻锈剂具有高抗腐作用，有效抑制钢筋混凝土中钢筋的腐蚀，尤其是对沿海钢筋混凝土结构和一些对耐氯离子腐蚀要求高的地区的钢筋混凝土结构防护均具有重要意义。

附图说明

图1为本发明阻锈效果比较图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：一种高抗腐钢筋混凝土阻锈剂，各组成成份最优组合重量百分比为

钼酸钠0.08％，十二烷基磺酸钠0.12％，硫脲0.3％，硝酸铈0.04％，其余为水。

各成分均溶于水，在搅拌制作混凝土时，按原料的加入顺序依次加入搅拌器中，只是在加水时，按配方中的要求把各阻锈剂成分加入水中溶解即可。

实施例2：一种高抗腐钢筋混凝土阻锈剂，各组成成份最优组合重量百分比为

钼酸钠0.06％，十二烷基磺酸钠0.03％，硫脲0.45％，硝酸铈0.12％，其余为水。

实施例3：一种高抗腐钢筋混凝土阻锈剂，各组成成份最优组合重量百分比为

钼酸钠0.10％，十二烷基磺酸钠0.12％，硫脲0.45％，硝酸铈0.12％，其余为水。

本发明采用四因素三水平正交试验配方，选用四因素三水平正交实验。各表格如下。表1为四个因素的阻锈成分，和各自的三个加入量的水平。

表1 因素水平表

表2左边反映了四因素三水平正交实验的设计情况，右边为此次四因素三水平正交实验所测定的半电池电位数据。

表2 正交设计及电化学腐蚀实验结果

表3 模拟液中阻锈性能验证试验的四种模拟液加阻锈剂的具体示意表

通过对表1和表2四因素三水平正交实验所测定的半电池电位数据，对钼酸钠、十二烷基磺酸钠、硫脲、硝酸铈这四个因素的分析，并做了相应的腐蚀失重测试，得出了一个相当最佳的复配组合，即高抗腐钢筋阻锈剂各组成成份最优组合重量百分比为各组成成份最优组合重量百分比为钼酸钠0.07％，十二烷基磺酸钠0.05％，硫脲0.3％，硝酸铈0.03％，其余为水。对影响因素分析，其中钼酸钠和十二烷基磺酸钠的影响相对最大。

另外对在得到最优化的试验数据的基础上，用表3的方案进行在模拟液中阻锈剂阻锈性能验证试验。把本阻锈剂(A)与发明专利ZL 2006 1 0044239.4中的阻锈剂(B)，进行了对比试验。每种溶液中分别放入已称重的直径为10mm的两根钢筋，容器要密封，每隔10天时间将钢筋取出，观察浸渍溶液的颜色变化情况及试件的外观锈蚀情况，并进行称量，计算腐蚀失重率，以此来对阻锈剂进行观察和分析和比较，并得图1所示的阻锈效果比较图。

图1中可以明显看出但由于分别掺入了本高抗腐蚀阻锈剂和B号阻锈剂，均使得钢筋具有很好的耐蚀作用，较好的提高了钢筋的抗腐蚀性，但单就两个阻锈剂来说，两者对钢筋抗腐蚀性提高的作用，明显A阻锈剂具有更高的耐腐蚀效果，并且作用明显。

Claims

1.一种高抗腐钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：各组成成份按重量百分比为

2.根据权利要求1所述的高抗腐钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：各组成成份最优组合重量百分比为钼酸钠0.08％，十二烷基磺酸钠0.12％，硫脲0.3％，硝酸铈0.04％，其余为水。