CN102320769A

CN102320769A - 一种复合型钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102320769A
Application number: CN 201110217181
Authority: CN
Inventors: 欧阳东
Original assignee: Jinan University
Current assignee: Jinan University
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明公开了一种复合型钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法。该阻锈剂由下述质量百分比的原料制备而成：单氟磷酸钾3％～12％，酸15％～35％，葡萄糖酸锌3％～9％，低分子量醇胺20％～40％，余量为水。其制备方法为：先将酸、葡萄糖酸锌、低分子量醇胺和水混合，然后搅拌至溶液澄清，冷却至室温后加入单氟磷酸钾，搅拌至单氟磷酸钾完全溶解，得到复合型钢筋混凝土阻锈剂。该阻锈剂原料易得，制备方法简单，用于制备海砂钢筋混凝土，可使制得的钢筋混凝土具有很好的抗锈蚀性，并具有一定的缓凝增强效果。针对目前海砂用量逐渐增大而钢筋腐蚀严重的形势，该复合型阻锈剂具有良好的应用前景。

Description

一种复合型钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种用于钢筋混凝土的复合型阻锈剂及其制备方法。

背景技术

钢筋混凝土工程的耐久性已是当今建筑材料领域的重大问题，而钢筋腐蚀是影响耐久性的最重要因素。由使用条件(工业生产、海洋环境等)、环境酸化(酸雨频繁、CO2浓度的增高等)、使用方法(冬季撤除冰盐)等造成的钢筋锈蚀已成为混凝土结构中的普遍现象，从而降低结构的耐久性，最终导致结构失效。有关资料报道，日本约有21.4％的钢筋混凝土结构损坏是由钢筋锈蚀引起的；美国的腐蚀损失中与钢筋锈蚀有关的高达40％；英国建造在海洋及有氯化物介质中的混凝土结构，因钢筋锈蚀而需修复的达36％。在国内，钢筋锈蚀现象也非常普遍。连云港某码头使用不到3年、湛江某码头使用不到4年、宁波某码头使用不到10年，均出现梁架顺筋开裂，并着手修补的事例。以上钢筋锈蚀导致混凝土结构的裂化和破坏的实例中，钢筋所处环境中氯离子含量偏高是导致钢筋锈蚀的主要原因之一，钢筋位置溶液中游离Cl^-会使钢筋表面的钝化膜遭受破坏，形成腐蚀电池，且浓度越大，其对钝化膜的破坏作用越大，钢筋的活性越大，锈蚀速度也越大，危害就越大，在混凝土中掺加阻锈剂是阻止或减缓钢筋锈蚀最经济最简便而有效的措施。

另一方面，近年来，河砂资源紧缺日益严重，而海砂资源十分丰富，导致海砂的用量增大。但开发海砂是把“双刃剑”，因为海砂和河砂不完全相同，海砂中氯离子含量较高，某些海砂含盐量高达0.11％～1％(淡砂质量百分比)，使配制的混凝土中混入大量的Cl^-，导致建设的工业和民用建筑中钢筋腐蚀现象更为突出。特别是临海地区，正处于大建设的开发时代，基础建设方兴未艾，对混凝土的需求量巨大。因此，为了缓解河砂资源紧张的局面，促进海砂的利用，对临海地区海砂混凝土进行阻锈技术的系统研究十分必要和迫切。

通常阻锈剂按使用方式和工程对象分为掺入型与渗透型两大类，掺入型阻锈剂的组成中，亚硝酸盐占据重要地位。它属于“阳极型”，为克服亚硝酸盐的不利影响，还需要配合其他成分。此类阻锈剂的缺点是在氯离子浓度大到一定程度时会产生局部腐蚀和加速腐蚀，被称作“危险性”阻锈剂，另外该类阻锈剂还有致癌、引起碱骨料反应、影响坍落度等缺点。渗透型阻锈剂主要用于老工程的修复，主要成分是有机物(脂肪酸、胺、醇、酯等)，它们具有挥发、渗透的特点，能够渗透到混凝土内部；这些物质可通过“吸附”、“成膜”等原理保护钢筋，有些品种还具有使混凝土增加密实度的功能。而阴极型阻锈剂则通过吸附成膜，能够阻止或减缓阴极过程，如锌酸盐、某些磷酸盐以及一些有机化合物等。这类物质虽然没有危险性，但单独作用时，其效能不如阳极型明显。因此，研制适用于海砂钢筋混凝土的不含亚硝酸盐、阻锈效果优异的复合型阻锈剂有重要意义。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种复合型钢筋混凝土阻锈剂。该阻锈剂可以在混凝土施工过程中所遇到的温度范围(-10～50℃)使用，具有优良的阻锈、增阻(电阻)和减水增强性能，而且不含亚硝酸盐，对人体和环境无害、绿色环保，在用海砂拌制混凝土的过程中掺入可有效延缓钢筋的腐蚀和提高混凝土的耐久性。

本发明的再一目的在于提供上述复合型钢筋混凝土阻锈剂的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种复合型钢筋混凝土阻锈剂，该阻锈剂由下述按质量百分比计的原料制备而成：

余量为水。

一种复合型钢筋混凝土阻锈剂，该阻锈剂由下述按质量百分比计的原料制备而成：

为了更好地实现本发明，所述酸为苯甲酸和磷酸中的一种。

所述低分子量醇胺为N-甲基单乙醇胺、二甲基乙醇胺和三乙醇胺中的一种。

上述复合型钢筋混凝土阻锈剂的制备方法包括以下操作步骤：

(1)分别称取所述质量百分比的酸、葡萄糖酸锌、低分子量醇胺和水，先将葡萄糖酸锌和低分子量醇胺加入酸中混合均匀，然后在常温下加入水，同时不断搅拌，防止反应过于剧烈，加水完成后继续搅拌至得到澄清溶液，冷却至室温；

(2)称取所述质量百分比的单氟磷酸钾，加入步骤(1)所得的澄清溶液中，搅拌至单氟磷酸钾完全溶解，得到复合型钢筋混凝土阻锈剂。

本发明的原理是：单氟磷酸根和葡萄糖酸根在阳极区与阳极溶解产物形成难溶盐和螯合物的沉积膜，抑制阳极溶解；低分子量醇胺中以负电性较大的氮原子和氧原子为中心的极性基团吸附在钢筋表面，改变钢筋在混凝土中的双电层结构，从而有效抑制氯离子对钝化膜的破坏，达到阻止和延缓钢筋腐蚀的效果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明得到的阻锈剂具有良好的迁移扩散性能，能充分发挥酸的螯合阻锈能力，适合掺杂和涂刷修补使用。同时，本发明的阻锈剂以单氟磷酸盐类化合物为无机型阻锈剂，以醇胺类为有机阻锈剂，辅以其他功能组分，原料易得，生产工艺简单，对环境无污染，适合大规模生产，并具有阻锈、增阻(电阻)、减水增强和绿色环保、对人体和环境无害的特点，可用于海砂混凝土和海洋及近海建筑用混凝土，不仅可以保证安全使用海砂，还可以打破优良阻锈剂由外国进口的局面，从而加速行业调整，淘汰对环境有害的落后的阻锈剂产品。

附图说明

图1为实施例5中掺加阻锈剂1的砂浆中钢筋的恒电流电位-时间曲线图。

图2为实施例5中掺加阻锈剂2的砂浆中钢筋的恒电流电位-时间曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

称取2.5g葡萄糖酸锌、12.5g苯甲酸、15.0g N-甲基单乙醇胺和16.5g水，先将苯甲酸倒入烧杯中，加入葡萄糖酸锌和N-甲基单乙醇胺，然后在常温下将水缓慢加入烧杯中，同时不断搅拌，防止反应过于剧烈，加水完成后继续搅拌，至溶液澄清，将该澄清溶液冷却至室温。

称取3.5g单氟磷酸钾，加入制得的澄清溶液中，搅拌直至单氟磷酸钾完全溶解，得到钢筋混凝土阻锈剂，标记为阻锈剂1。

实施例2

分别称取3.5g葡萄糖酸锌、15.0g磷酸、12.5g三乙醇胺和15.0g水，先将磷酸倒入烧杯，加入葡萄糖酸锌和三乙醇胺，然后在常温下将水缓慢加入烧杯中，同时不断搅拌，防止反应过于剧烈，加水完成后继续搅拌至溶液澄清，将该澄清溶液冷却至室温。

称取5g单氟磷酸钾，加入刚制得的澄清溶液中，搅拌直至单氟磷酸钾完全溶解，得到钢筋混凝土阻锈剂，标记为阻锈剂2。

实施例3

称取1.5g葡萄糖酸锌、17.5g苯甲酸、10g三乙醇胺和19.5g水，先将苯甲酸倒入烧杯中，加入葡萄糖酸锌和三乙醇胺，然后在常温下将水缓慢加入烧杯中，同时不断搅拌，防止反应过于剧烈，加水完成后继续搅拌，至溶液澄清，将该澄清溶液冷却至室温。

称取1.5g单氟磷酸钾，加入制得的澄清溶液中，搅拌直至单氟磷酸钾完全溶解，得到钢筋混凝土阻锈剂，标记为阻锈剂3。

实施例4

称取4.5g葡萄糖酸锌、7.5g磷酸、20g二甲基乙醇胺和12g水，先将磷酸倒入烧杯中，加入葡萄糖酸锌和二甲基乙醇胺，然后在常温下将水缓慢加入烧杯中，同时不断搅拌，防止反应过于剧烈，加水完成后继续搅拌，至溶液澄清，将该澄清溶液冷却至室温。

称取6g单氟磷酸钾，加入制得的澄清溶液中，搅拌直至单氟磷酸钾完全溶解，得到钢筋混凝土阻锈剂，标记为阻锈剂4。

实施例5

按砂浆配合比为水泥∶海砂∶水＝1∶3∶0.5配制砂浆，其中海砂的细度模数为2.86，氯离子含量0.0770％，云母贝壳含量0.12％，含泥量0.89％，拌制砂浆时分别掺入质量为水泥质量的5％的阻锈剂1、阻锈剂2、阻锈剂3和阻锈剂4，得到掺加阻锈剂的砂浆，将I级建筑钢筋加工成直径7mm，长度100mm，表面粗糙度符合试验要求的试件，使用汽油、乙醇、丙酮依次浸擦除去油脂，将钢筋插入上述砂浆正中，保护层厚度均为20mm，标准养护2天。试验项目和方法按标准《钢筋混凝土阻锈剂》(JT/T 537-2004)进行，结果表明所制备的阻锈剂1、阻锈剂2、阻锈剂3和阻锈剂4的阻锈性能均符合标准JT/T 537-2004要求，达到合格水平。其中，掺加阻锈剂1和阻锈剂2并插入钢筋的砂浆的恒电流电位-时间曲线图分别如图1、2所示。

实施例6

按JGJ 55基准混凝土配合比配制混凝土，水泥、石子、水均按照标准要求，海砂的基本物理性质见表1，并与河砂对比；分别掺质量为水泥质量的5％的阻锈剂1和阻锈剂2，然后拌制混凝土，分别测试混凝土凝结时间及硬化混凝土在不同龄期的抗压强度和抗压强度比，数据见表2。

表1砂的性能指标

表2混凝土的凝结时间及抗压强度

经过试验，实施例中两组海砂混凝土掺加阻锈剂后，与未掺阻锈剂时的海砂混凝土比较，初、终凝时间差均在-60min～+120min范围内，表明该阻锈剂对混凝土有一定的缓凝作用，同时硬化混凝土抗压强度相对河砂混凝土及海砂空白混凝土基本不变，符合要求。

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上述实施例的限制，其它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

1.一种复合型钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：该阻锈剂由下述质量百分比的原料制备而成：

余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种复合型钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：该阻锈剂由下述按质量百分比计的原料制备而成：

3.根据权利要求1所述的一种复合型钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：所述酸为苯甲酸和磷酸中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种复合型钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：所述低分子量醇胺为N-甲基单乙醇胺、二甲基乙醇胺和三乙醇胺中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种复合型钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：

(1)分别称取所述质量百分比的酸、葡萄糖酸锌、低分子量醇胺和水，先将葡萄糖酸锌和低分子量醇胺加入酸中混合均匀，然后加入水，同时搅拌，加水完成后继续搅拌至溶液澄清，冷却至室温；

(2)称取所述质量百分比的单氟磷酸钾，加入步骤(1)所得的溶液中，搅拌至单氟磷酸钾完全溶解，得到复合型钢筋混凝土阻锈剂。