CN102775087B

CN102775087B - 一种有机钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102775087B
Application number: CN201210277978.3A
Authority: CN
Inventors: 高立新; 张大全; 吴周俊
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: CN102775087A

Abstract

本发明公开了一种有机钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法。所述的有机钢筋混凝土阻锈剂由脂肪酸和N,N-二甲基乙醇胺反应制备而成。所用的反应物脂肪酸和N,N-二甲基乙醇胺按质量百分比计算，即脂肪酸为72.3～79.4%，N,N-二甲基乙醇胺为27.7～20.6%。本发明的一种有机钢筋混凝土阻锈剂与其它常用钢筋混凝土有机阻锈剂相比，具有制备工艺简单，阻锈效果显著，用量低，使用安全、环保，对混凝土的耐久性无不良影响。

Description

一种有机钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法。

背景技术

由于钢筋腐蚀导致的耐久性不良，给混凝土结构的正常使用带来了严重的危害，已经成为混凝士行业乃至整个工程界广泛关注的世界性问题。防止钢筋锈蚀的措施多种多样，我们主张采取前期防护措施，而不提倡“亡羊朴牢”的做法。在保证混凝土质量的前提下掺加阻锈剂，被公认为是长期保护钢筋不发生腐蚀、实现设计寿命最简单、经济和效果良好的技术措施。混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学腐蚀的过程，而形成整个电化学腐蚀过程必须具备三个条件：①具备电位差的阴极和阳极；②能导电的电解质溶液；③钢筋表面有足够的O₂。因而，防治混凝土中钢筋的锈蚀就可以从三个途径来实现：终止或减缓阳极反应和阴极反应；或大幅度提高两电极之间的电阻；或提高混凝土的渗透性，降低O₂向钢筋表面的迁移。这就是混凝土中防治钢筋锈蚀最主要的工作原理，也是阻锈剂开发和研制的主要依据。

现用阻锈剂多以无机盐为主，如亚硝酸盐、重金属磷酸盐等。亚硝酸盐在实际生产过程中毒性太大，对现场工人伤害大，而磷化工艺沉淀多，操作环境差，成本高，污染严重。相比之下，有机阻锈剂能对钢筋腐蚀阴极和阳极电化学过程同时起拟制作用，并且不受氯离子浓度的影响，能够明显增强钢筋抗氯离子腐蚀的能力。因而有机阻锈剂已成为当今阻锈剂开发研制的热点。然而目前常用的有机阻锈剂为醇胺类化合物，存在易被雨水淋洗损失、使用不方便、阻锈效果不稳定等缺点。

发明内容

本发明目的是对上述常用的醇胺类有机阻锈剂的阻锈效果不稳定、使用不方便和易被雨水淋洗损失等技术问题，提出了一种利用脂肪酸与N,N-二甲基乙醇胺的反应制备的有机钢筋混凝土阻锈剂。

该有机钢筋混凝土阻锈剂安全、无毒，制备方法简便，可有效降低或减缓混凝土中钢筋锈蚀，降低氯离子对钢筋表面钝化性能破坏，从而延长氯离子对钢筋局部腐蚀诱发时间，对混凝土本体性能无明显负面影响。

本发明的技术方案

一种有机钢筋混凝土阻锈剂，其原料按质量百分比计算，其组成及含量如下：

脂肪酸 72.3～79.4%

N,N-二甲基乙醇胺为 27.7～20.6%

所述的脂肪酸可以是己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸中的一种或两种以上组成的混合物。

上述的一种有机钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、将脂肪酸和N,N-二甲基乙醇胺混合，用10%的硫酸调pH为3～4，常压下加热至110～120℃，反应10h，蒸掉反应生成水，得到粗产品；

（2）、将步骤（1）得到的粗产品溶于异辛烷中,顺次以质量浓度为4%的NaOH水溶液及蒸馏水洗涤至中性，以除去未反应的脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺；

（3）、步骤（2）用4%NaOH水溶液及蒸馏水洗涤除去未反应的脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺后，在100℃下用旋转蒸发仪将产物中的异辛烷蒸除掉,即得到有机钢筋混凝土阻锈剂。

上述的有机钢筋混凝土阻锈剂可广泛用于海港工程、沿海建筑、民用建筑等具有钢筋防腐要求的混凝土结构。也可以用于重大工程建设项目的钢筋混凝土结构的修复和日常维护保养中。

本发明的有益技术效果

本发明的一种有机钢筋混凝土阻锈剂，由于采用酯化反应，避免了目前常用醇胺类阻锈剂易被雨水淋洗损失的缺点，增强了阻锈剂在混凝土中的留存时间，避免了无机阻锈剂对环境的污染和人体的危害，因此具有使用安全、对环境无污染，阻锈效果显著的特点。

另外，本发明的一种有机钢筋混凝土阻锈剂的制备方法简单，对设备要求低，适于工业化生产。

附图说明

图1、在含实施例1所得的有机钢筋混凝土阻锈剂1的浸泡液中的A3钢筋电极自腐蚀电位波动图；

图2、在含实施例2所得的有机钢筋混凝土阻锈剂2的浸泡液中的A3钢筋电极自腐蚀电位波动图；

图3、在含实施例3所得的有机钢筋混凝土阻锈剂3的浸泡液中的A3钢筋电极自腐蚀电位波动图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

本发明各实施例中所用的原料均购于国药集团化学试剂有限公司。

实施例1

一种有机钢筋混凝土阻锈剂，其原料的质量百分比组成如下：

脂肪酸 288.5g（76%)

N,N-二甲基乙醇胺为 89.2g（24%)

所述的脂肪酸为辛酸。

（1）、将288.5g的辛酸和89.2g的N,N-二甲基乙醇胺混合至于500mL三口烧瓶中，加少量10%硫酸至pH为3～4，加热至100～120℃，反应10h，蒸掉反应生成水，得到粗产品；

（2）、将步骤（1）得到的粗产品溶于50g异辛烷中, 顺次以质量浓度为4%的NaOH水溶液及蒸馏水洗涤至中性，以除去未反应的脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺；

（3）、步骤（2）用4%NaOH水溶液及蒸馏水洗涤除去未反应的脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺后，在100℃下用旋转蒸发仪，把产物中的异辛烷蒸除掉,即得到有机钢筋混凝土有机阻锈剂1。

将反应所得的有机钢筋混凝土阻锈剂用去离子水配成0.4%的溶液后使用。

实施例2

脂肪酸 232.3g（72%)

N,N-二甲基乙醇胺 89.2g（28%)

所述的脂肪酸为己酸。

（1）、将232.3g的己酸与89.2g的N,N-二甲基乙醇胺混合至于500mL三口烧瓶中，加少量10%硫酸至pH为3～4，常压下加热至100～120℃，反应10h，蒸掉反应生成水，得到粗产品；

（3）、步骤（2）用4%NaOH水溶液及蒸馏水洗涤除去未反应的脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺后，在100℃下用旋转蒸发仪，把产物中的异辛烷蒸除掉,即得到有机钢筋混凝土阻锈剂2。

将反应所得有机钢筋混凝土阻锈剂2用去离子水配成0.4%的溶液后使用。

实施例3

脂肪酸 344.5g(79%)

N,N-二甲基乙醇胺为 89.2g(20.6%)

所述的脂肪酸为癸酸。

（1）、将344.5g的癸酸与89.2g的N,N-二甲基乙醇胺混合至于500mL三口烧瓶中，加少量10%硫酸至pH为3～4，常压下加热至100～120℃，反应10h，蒸掉反应生成水，得到粗产品；

（2）、将步骤（1）得到的粗产品溶于50g异辛烷中,顺次以质量浓度为4%的NaOH水溶液及蒸馏水洗涤至中性，以除去未反应的脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺；

（3）、步骤（2）用4%的NaOH水溶液及蒸馏水洗涤除去未反应的脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺后，在100℃下用旋转蒸发仪，把产物中的异辛烷蒸除掉,即得到有机钢筋混凝土阻锈剂3。

将反应所得有机钢筋混凝土阻锈剂3用去离子水配成0.4%的溶液后使用。

应用实施例1

分别将A3钢电极浸泡于加有实施例1、实施例2、实施例3所得的有机钢筋混凝土阻锈剂1、有机钢筋混凝土阻锈剂2、有机钢筋混凝土阻锈剂3的含有3.5% NaCl的饱和Ca（OH）₂模拟混凝土孔隙液中，有机钢筋混凝土阻锈剂1、有机钢筋混凝土阻锈剂2、有机钢筋混凝土阻锈剂3的用量分别为0.4%，浸泡30min，进行电化学极化曲线测量，电化学测量扫描范围为：扫描速度为：1mV/s，所用仪器为：辰华CHI600D电化学工作站，并与不加有机钢筋混凝土阻锈剂浸泡的A3钢样品即空白进行比较，其腐蚀电流密度结果如表1：

表1、含不同有机钢筋混凝土阻锈剂的模拟混凝土孔隙液中的A3钢的腐蚀电位和腐蚀电流密度

	腐蚀电流密度（A/m²）
		空白	5.601×10^-5
有机钢筋混凝土阻锈剂1	2.497×10^-5
		有机钢筋混凝土阻锈剂2	1.898×10^-5
有机钢筋混凝土阻锈剂3	3.876×10^-5

从表1中可以看出，通过实施例1、2、3所得的有机钢筋混凝土阻锈剂1、有机钢筋混凝土阻锈剂2、有机钢筋混凝土阻锈剂3浸泡后的A3钢腐蚀电流密度明显较少，由此表明，本发明的一种有机钢筋混凝土阻锈剂具有阻锈效果显著的特点。

应用实施例2

将A3钢筋加工为φ10mm×50mm的工作电极。试验溶液分别为3份含1.15%NaCl的饱和Ca(OH)₂模拟孔隙液溶液，分别加入有机钢筋混凝土阻锈剂1、有机钢筋混凝土阻锈剂2、有机钢筋混凝土阻锈剂3，控制其含量分别为2.2%（重量比），即得到含有有机钢筋混凝土阻锈剂的模拟孔隙液溶液。将配制好的含有有机钢筋混凝土阻锈剂的模拟孔隙液溶液分别倒入烧杯中，控制液面高度为60mm，将工作电极浸入含有有机钢筋混凝土阻锈剂的模拟孔隙液溶液中，将烧杯密封。测量时，将工作电极触接高内阻电压表（T19-V，上海第二电表厂）的正端，负端接饱和甘汞电极。测量时间分别是1h、2h、3h、6h、1d、3d、5d、7d。测量时观察电极表面有无锈蚀发生，并分别记录A3钢筋电极的自腐蚀电位变化，结果分别见图1，图2，图3。从图1、图2及图3中可以看出，所有A3钢自腐蚀电位均在0～250mv范围内，符合国家行业标准YB/T 9231-2009《钢筋阻锈剂使用技术规程》。7天内A3钢工作电极表面均无锈蚀发生，由此表明，本发明的有机钢筋混凝土阻锈剂具有优异的阻锈性能。

应用实施例3

将符合GB/T8076-1997附录A规定的基准水泥，符合GB/T14684要求的细度模数为2.6～2.9的中砂，符合JGJ63要求的水，按照JGJ55-2011《普通混凝土混合比设计规程》标准中的基准混凝土配合比制备出3份等同的混凝土拌合物。同时，按混凝土拌合物中水泥量的5%分别加入有机钢筋混凝土阻锈剂1、有机钢筋混凝土阻锈剂2、有机钢筋混凝土阻锈剂3，分别制备含有有机钢筋混凝土阻锈剂1、有机钢筋混凝土阻锈剂2、有机钢筋混凝土阻锈剂3的混凝土拌合物，分别测得含有有机钢筋混凝土阻锈剂的混凝土拌合物的凝结时间，具体见表2：

表2、混凝土拌合物凝结时间

混凝土拌合物	凝结时间（min）
		混凝土	490
混凝土+有机钢筋混凝土阻锈剂1	545
		混凝土+有机钢筋混凝土阻锈剂2	530
混凝土+有机钢筋混凝土阻锈剂3	513

从表2中可以看出，实施例1、例2及例3所得的三种有机钢筋混凝土阻锈剂与混凝土拌合物混合后其凝结时间相对于基准空白组均在-60min～120min内，符合JT/T 537- 2004《钢筋混凝土阻锈剂》标准，合格。

综上所述，本发明的有机钢筋混凝土防锈剂具有使用方便、效果好、环保的特点。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种有机钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，所述的有机钢筋混凝土阻锈剂用以下原料反应制得，其原料配比按质量百分比计算如下：

脂肪酸 72.3～79.4%

N,N-二甲基乙醇胺为 27.7～20.6%

所述的脂肪酸为己酸、庚酸、辛酸、壬酸及癸酸中的一种或两种以上组成的混合物；

其特征在于其制备过程具体包括如下步骤：

（3）、步骤（2）用4%NaOH水溶液及蒸馏水洗涤除去未反应的脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺后，用旋转蒸发仪在100℃下将产物中的异辛烷蒸出，即得到有机钢筋混凝土阻锈剂。

2.如权利要求1所述的一种有机钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，其特征在于其原料的质量百分比组成如下：

脂肪酸 76%

N,N-二甲基乙醇胺为 24%

所述的脂肪酸为辛酸。

3.如权利要求1所述的一种有机钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，其特征在于其原料的质量百分比组成如下：

脂肪酸 72%

N,N-二甲基乙醇胺为 28%

所述的脂肪酸为己酸。

4.如权利要求1所述的一种有机钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，其特征在于其原料的质量百分比组成如下：

脂肪酸 79%

N,N-二甲基乙醇胺为 20.6%

所述的脂肪酸为癸酸。