CN102190455B - 一种掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料领域，具体说是涉及到一种掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂。所述的阻锈剂组成按重量百分比为：有机胺10～25％，有机醇5～10％，水65～85％。使用时按阻锈剂推荐用量直接添加到水中溶解即可，同时按组成中水的比例扣减相应的水量。其添加量以每立方米混凝土构建物所需要的水泥量计算。本发明可有效减缓混凝土中钢筋的锈蚀，延长氯离子对钢筋局部腐蚀的诱发时间，对混凝土本体结构性能无明显负面影响。可广泛应用于近海、海港、码头、沿海和民用钢筋混凝土建筑。

Description

一种掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂

技术领域：

本发明涉及建筑材料领域，具体说是涉及到一种掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂。

背景技术：

大量工程实践和研究表明，混凝土的碳化和Cl^-的侵蚀是钢筋混凝土结构性能失效的主要原因。造成的腐蚀损失触目惊心，在2002年美国对5个产业部门的腐蚀损失统计中，与钢筋混凝土结构相关的腐蚀损失高达700亿美元/年；57.5万座钢筋混凝土桥梁中一半以上出现钢筋腐蚀问题，其中有的甚至使用不到20年，为此每年所付出的维修费用高达200亿美元。欧洲1996年因腐蚀花费在高速公路及海滩建筑的修复费用也高达10亿欧元。日本在对103座混凝土海港码头调查后发现，使用20年以上的混凝土结构均存在明显的顺筋开裂现象。沙特阿拉伯海滨地区42座混凝土构件耐久性调查表明，74％的结构都存在严重的钢筋腐蚀破坏现象。我国1978年的一项调查表明，正常服役环境下约40％的工业、民用建筑中的混凝土结构已碳化到钢筋表面，而处在潮湿环境条件下的混凝土构件，约90％存在锈蚀问题。2002年中国工程院《中国工业与自然环境腐蚀问题的调查与对策》咨询报告中则预计，我国每年因钢筋混凝土腐蚀造成的经济损失高达1000亿元。

因此，如何延缓或减少混凝土钢筋的腐蚀，实现混凝土结构长寿命服役已成为关键技术问题之一。有许多方法可用来减缓钢筋的锈蚀，如钢筋表面涂层，电化学保护、再碱化、电化学除盐或阻锈剂技术。其中在钢筋混凝土浇筑过程中添加阻锈剂是最为有效、经济的防腐手段。然而，文献调研表明，现用阻锈剂多以无机盐为主，如亚硝酸盐、聚磷酸盐等。尽管其具有良好的防蚀效果，但由于该类物质为典型的阳极型阻锈剂，其防护性能和长期保护效果不仅与浓度密切相关，且使用过程中若达不到最低保护浓度要求，还可能促进钢筋的腐蚀；另外，亚硝酸盐的致癌作用，以及对环境的污染，也使其应用受到较大限制，西方发达国家已禁止使用。因此，研究开发高效，低毒的阻锈剂技术已成为迫切的工程需求。发明内容：

针对现有阻锈剂技术的不足，本发明目的在于提供一种低毒、可有效减缓混凝土中钢筋的锈蚀，延长氯离子对钢筋局部腐蚀诱发时间，对混凝土本体结构性能无明显负面影响的掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂。

实现本发明的技术方案如下：

一种掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂，其组成包括有机胺、有机醇和水，各组份所占总重量的百分比为：

有机胺    10～25％；

有机醇    5～10％；

水        65～85％。

本发明所用的有机胺包括：乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、二乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺、苯胺、环己胺等中的单一化合物或一种以上的混合物。

本发明所用的有机醇包括：甲醇、乙醇、乙二醇、二乙二醇、丙醇、丙二醇、丙三醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、异戊二醇中的一种或一种以上的混合物

本发明所用的水为市政自来水。

按上述各组份比例将有机胺、有机醇和水进行搅拌混合均匀，即可得到本发明的混凝土钢筋阻锈剂。

采用本发明通过组份间的协同效应，其阻锈机制简述如下：

(1)首先，阻锈剂混合物中的有机醇能与钢筋表面溶解下来的铁离子螯合在钢筋表面形成不溶性络合物，可有效阻滞了氯离子对钢筋的侵蚀；

(2)其次，根据软硬酸碱理论，阻锈剂混合物中的氨基和羟基都是一种软酸，可通过静电吸附或提供共价电子对的方式在钢筋表面形成一层牢固的吸附膜，从而提高钢筋表面发生腐蚀电化学反应的能垒，有效阻止与腐蚀相关的电荷或物质在钢筋/溶液界面间的自由迁移；阻锈剂分子在钢筋表面的吸附为物理吸附，且遵循Langmuir等温吸附规律。

本发明的优点及有益效果如下：

1、本发明提供的掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂，使用时按阻锈剂推荐用量直接添加到水中溶解即可，同时按组成中水的比例扣减相应的水量。其添加量以每立方米混凝土构建物所需要的水泥量计算。本发明的阻锈剂可有效减缓混凝土中钢筋的锈蚀，延长氯离子对钢筋局部腐蚀的诱发时间，对混凝土本体结构性能无明显负面影响。

2、本发明阻锈剂可广泛应用于近海、海港、码头、沿海和民用钢筋混凝土建筑。

附图说明

图1为本发明阻锈剂与亚硝酸钙、基准样防锈性能长期检测结果对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的过程和效果做进一步说明。

实施例1

称取10kg乙醇胺，5kg乙醇混合均匀后，再加入85kg的自来水，搅拌至均匀后即制得本发明的混凝土钢筋阻锈剂。

实施例2

称取15kg二乙胺，10kg乙二醇混合均匀后，再加入75kg的自来水，搅拌至均匀后即制得本发明的混凝土钢筋阻锈剂。

实施例3

称取5kg二乙烯三胺和10kg多乙烯多胺，10kg异丙醇混合均匀后，再加入75kg的自来水，搅拌至均匀后即制得本发明的混凝土钢筋阻锈剂。

实施例4

称取10kg二乙胺，与5kg乙二醇和5kg异戊二醇混合均匀后，再加入80kg自来水，搅拌至均匀后即制得本发明的混凝土钢筋阻锈剂。

实施例5

称取10kg苯胺、5kg环己胺和5kg二乙烯三胺，5kg乙二醇和5kg异丁醇，混合均匀后，再加入70kg的自来水，搅拌至均匀后即制得本发明的混凝土钢筋阻锈剂。

实施例6

称取5kg三乙醇胺、5kg苯胺和5kg多乙烯多胺，2kg乙二醇、2kg丙三醇和5kg异丁醇，混合均匀后，再加入76kg的自来水，搅拌至均匀后即制得本发明的混凝土钢筋阻锈剂。

在混凝土中，分别加入2.0％本发明实施例1(图1中以“-▲-”表示)，实施例2(图1中以“-△-”表示)，实施例4(图1中以

表示)和实施例6(图1中以

表示)所制备的阻锈剂(按所需水泥重量计算)。以添加1％的亚硝酸钙为参照样(图1中以“-口-”表示)，而后将其阻锈性能与基准样对比(图1中以“-●-”表示)。混凝土试块配比见表1。其他条件为：浸泡液为饱和NaCl水溶液，由一次蒸馏水和分析纯NaCl制成。硬化混凝土试块制作参照国标GB/T 50081-2002进行，制备完成24小时后脱模，标准养护28天后进行饱NaCl盐水浸泡试验，硬化混凝土试块中钢筋腐蚀电化学检测参照ASTM-G 109进行。

表1混凝土试块配比

	阻锈剂添加量/wt％(以水泥重量计算)	水泥添加量/g	河沙添加量/g	蒸馏水添加量/g
					基准样亚硝酸钙实施例1实施例2实施例4实施例6	012222	460460460460460460	920920920920920920	230230230230230230

从图1可以发现，基准样和添加1％亚硝酸钙样，在饱和NaCl水溶液中浸泡10天后腐蚀电流密度迅速增大，而后逐渐降低，在浸泡约150天后又开始增加。而加入2％本发明阻锈剂试样，腐蚀电流密度一直保持在较低的水平，直到浸泡140天后腐蚀电流密度才有所增加，表明本发明的阻锈剂对钢筋具有优良的阻锈性能。

Claims (1)

1.一种掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂，其特征在于，所述的阻锈剂组成按重量百分比为：

有机胺        10～25％；

有机醇        5～10％；

水            65～85％；

所述有机胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺中的一种或一种以上的混合物；

所述有机醇为乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇、异戊二醇中的一种或一种以上的混合物。