CN105731853A - 一种用蔬菜垃圾提取物制作的钢筋阻锈剂及阻锈剂的应用方法 - Google Patents

一种用蔬菜垃圾提取物制作的钢筋阻锈剂及阻锈剂的应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑材料与蔬菜垃圾处理技术领域,一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，包括以下步骤：将黄瓜茎、叶等蔬菜垃圾部分制备成粉料，将粉料加入碱性溶液中，在除氧状态下搅拌均匀，得混合物；还包括静置步骤：静置时进行恒温水浴；还包括蒸馏步骤：将提取液过滤，然后进行蒸馏处理，去除其中的水分，即可得到钢筋阻锈剂。

Description

一种用蔬菜垃圾提取物制作的钢筋阻锈剂及阻锈剂的应用方法
技术领域
本发明涉及建筑材料与蔬菜垃圾处理技术领域，提供了一种用蔬菜垃圾提取物制作的钢筋阻锈剂，以及阻锈剂的制备方法和应用方法。
背景技术
大棚蔬菜的发展为中国农村农民走向富裕之路做出了不可磨灭的贡献，然而，随着蔬菜产业的发展，产生的蔬菜垃圾越来越多。对于蔬菜垃圾，目前主要的处理方法有填埋、焚烧、堆肥等，然而只通过这些方法无法完全消化环境中的蔬菜垃圾，且这些处理方法还存在一定的缺陷，比如填埋法会产生渗漏液进而污染地下水，焚烧会产生二噁英等有毒有害气体，并且焚烧后的灰烬对土壤有巨大的毒害作用。因此开发一种新技术对蔬菜垃圾进行处理具有重要环境与社会的意义。
与此同时，随着人们环保意识的增强及生物科技的发展，以天然动植物为原料的绿色材料越来越受到人类青睐。近年来，以天然生物为原料，制备各类药剂的技术越来越多，其中非常典型的一种就是植物提取物用作缓蚀剂。
当缓蚀剂在混凝土中应用，抑制钢筋腐蚀时，又称为阻锈剂。一般认为，混凝土建筑结构坚固，耐久性强，由于混凝土内的高碱性环境（pH=12-14）其中的钢筋表面覆盖一层钝化膜，很难发生腐蚀破坏。但是随着混凝土使用期限的延长，空气中的二氧化碳与混凝土中的某些成分反应，使钢筋表面钝化膜溶解而发生腐蚀；而在混凝土、码头等海洋环境下，氯离子浓度非常高，氯离子通过混凝土中的孔隙扩散到钢筋表面，直接诱发钢筋的点蚀；据称，在高含氯离子的环境中，混凝土的服役寿命只有正常状态下的1/5。钢筋的腐蚀，直接导致混凝土结构的破坏，甚至坍塌，造成重大经济损失，并直接影响相关人员的生命安全。为解决这一问题，专家学者采取了很多措施，其中应用阻锈剂是最为经济有效的一种。然而，近年来，传统的阻锈剂如亚硝酸盐类因为诸多的环境问题应用受到了限制，因此开发新型有效的绿色阻锈剂成为研究方向。
植物提取物便是非常重绿色阻锈剂中非常重要的一种。蔬菜茎叶富含多种具有不饱和结构、π键、孤对电子的化合物，容易通过这些官能结构与金属表面发生交互作用，在金属表面吸附成膜，从而起到抑制金属腐蚀的作用，是非常有潜能的阻锈剂。
本发明以一种常见的蔬菜植物——黄瓜的非食用部分茎、叶为原料，开发了一种环保型钢筋阻锈剂，可以抑制钢筋腐蚀和混凝土开裂，延长混凝土的使用寿命，尤其对于抑制氯盐诱发的钢筋腐蚀效果特别显著。
由于原料为黄瓜蔬菜垃圾的部分，也提供了一种可有效处理蔬菜垃圾的方法，有利于解决农村蔬菜垃圾的处理难题。
发明内容
本发明提供了一种用蔬菜垃圾提取物制作的钢筋阻锈剂，以及阻锈剂的应用方法。
本阻锈剂原料来源广泛，价值低廉；阻锈作用强。
同时该发明可用于处理蔬菜垃圾，有利于减缓蔬菜垃圾带来的环境污染问题。
本发明的发明目的之一是提供一种用蔬菜垃圾提取物制作的钢筋阻锈剂。
本发明的发明目的之二是提供一种用蔬菜垃圾提取物制作的钢筋阻锈剂的应用方法。
一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，其特征在于:
包括以下步骤：
将黄瓜茎、叶等蔬菜垃圾部分制备成粉料，将粉料加入碱性溶液中，在除氧状态下搅拌均匀，得混合物；
还包括静置步骤：静置时进行恒温水浴；
还包括蒸馏步骤；将提取液过滤，然后进行蒸馏处理，去除其中的水分，即可得到钢筋阻锈剂。
一种蔬菜垃圾处理方法，包括将蔬菜垃圾部分通过烘干、粉碎、过筛处理制备粉料并在碱性环境中进行有机成分提取，制备混凝土添加剂。
所述的碱性溶液为0.1-1mol/L的氢氧化钠溶液，粉料与碱性溶液重量比为0.1-3:100；优化后，氢氧化钠溶液浓度为0.5mol/L，粉料与碱性溶液的重量比为2：100。
静置步骤中，将混合物在除氧状态下静置。
静置步骤中，静置时温度为10-50度，静置时间为6-24小时。
将混合物，用NaHCO3调节pH值到9.5，得提取液。
蒸馏步骤中；蒸馏时所用温度为120-150度，蒸馏时间12-36h。
钢筋阻锈剂可单独使用，使用时，阻锈剂占水泥质量的0.5%-2%。
钢筋阻锈剂可与有机阻锈剂复配使用。
本发明还提供了一种阻锈剂的使用方法，该阻锈剂可以在混凝土浇筑过程中作为添加剂使用，
单独使用时，推荐用量为水泥质量的0.5%-2%。
本发明涉及的钢筋阻锈剂可以与其他阻锈剂特别是有机阻锈剂复配使用，推荐与磷酸盐、聚磷酸盐、有机胺、氨基醇等一起使用，其用量可酌情减少。
本发明还提供了一种蔬菜垃圾处理方法，包括将蔬菜垃圾部分通过烘干、粉碎、过筛处理制备粉料并在碱性环境中进行有机成分提取，制备混凝土添加剂。
本发明中涉及的钢筋阻锈剂其阻锈机理为提取液的主要成分为含有多羟基、氨基、杂环结构等官能团的有机物，这些有机物容易通过这些官能团吸附在钢筋或钝化膜表面，形成一层膜结构，阻挡氯离子对钢筋表面钝化膜的破坏，抑制钢筋的腐蚀，进而防止混凝土结构的腐蚀开裂。
本发明的优点与效益如下：本发明的阻锈剂制备工艺简单，原料来源广泛，原料成本几乎为零，可以实现大规模生产。
本发明所用原料为黄瓜的茎、叶等不可食用的蔬菜垃圾部分，可以有效减轻这类蔬菜垃圾引起的环境问题，实现了蔬菜垃圾的变废为宝，应用前景广阔。
本发明的阻锈剂绿色环保，阻锈效率高，与混凝土特别是粉煤灰类混凝土的相容性好，可以有效抑制钢筋腐蚀，对氯离子引起的钢筋点蚀抑制效果尤其明显，适合在桥梁、公路、码头等建筑中大规模使用。
附图说明
图1为应用本发明的阻锈剂后钢筋腐蚀电位随干湿循环变化的曲线图；
图2为应用本发明的阻锈剂后钢筋腐蚀电流密度随干湿循环变化的曲线图。
具体实施方式
下面将结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1,一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，由以下步骤制成，
取料:
收集黄瓜的茎、叶等蔬菜垃圾部分;
制备黄瓜茎、叶粉料：
将蔬菜垃圾部分，恒温60度烘干；粉碎后，用100目筛子过筛处理；得黄瓜茎、叶粉料；
制备混合物：将黄瓜茎、叶粉料按照质量比1:100溶于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，搅拌均匀；得混合物
静置：将混合物25度水浴静置12h，过滤后得到提取液；
用NaHCO3调节PH值到9.5；
蒸馏：在120度减压蒸馏24h，即可得钢筋阻锈剂。
实施例2,一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，由以下步骤制成，
取料:
收集黄瓜的茎、叶等蔬菜垃圾部分;
制备黄瓜茎、叶粉料：
将蔬菜垃圾部分，恒温60度烘干；粉碎后，用100目筛子过筛处理；得黄瓜茎、叶粉料；
制备混合物：将黄瓜茎、叶粉料按照质量比1:100溶于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，搅拌均匀；得混合物静置：将混合物50度水浴静置6h，过滤后得到提取液；
用NaHCO3调节PH值到9.5；
蒸馏：150度减压蒸馏12h，即可得钢筋阻锈剂。
实施例3：一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，由以下步骤制成，
取料:
收集黄瓜的茎、叶等蔬菜垃圾部分;
制备黄瓜茎、叶粉料：
将蔬菜垃圾部分，恒温60度烘干；粉碎后，用50目筛子过筛处理；得黄瓜茎、叶粉料；
制备混合物：将黄瓜茎、叶粉料按照质量比1:100溶于1mol/L的氢氧化钠溶液中，搅拌均匀；得混合物。
静置：将混合物50度水浴静置8h，过滤后得到提取液；
用NaHCO3调节PH值到9.5；
蒸馏：150度减压蒸馏12h，即可得钢筋阻锈剂。
对本发明制备的阻锈剂进行实验，阻锈剂的阻锈效果如下：
a)钢筋试样制备；将I级建筑钢筋加工制成直径10mm，长度为70mm，表面粗糙度Ra的最大允许值为6.3m（花4）的试样，其中一端焊接铜导线，并用牙托树脂密封，使长为50mm的侧面和一侧底面为工作面，即工作面积为16.485cm2。
b)混凝土试块中钢筋试样的腐蚀行为研究；混凝土试块的制备参照GB8076-1997进行，砂浆比为:灰:砂:水=1:2.5:0.5，阻锈剂溶解在蒸馏水中添加，所用阻锈剂为水泥质量的1%；浇制时，保证混凝土保护层厚度大于2cm。混凝土装入试模后，在振动台上振动密实。24小时拆模，把试件放入养护室标准养护至7d。钢筋电极在混凝土块中的存在方式如下：
循环方式：室温下在3%NaCl溶液中浸泡16h，室温放4h，75℃烘4h，24h为一个循环。每次循环试样浸泡15h后进行开路电位、线性极化和电化学阻抗谱测量监测试样的腐蚀状态。
由图1可以观察到，在30次干湿循环过程中，钢筋的腐蚀电位逐渐降低，腐蚀电流密度逐渐增大，表明钢筋逐渐被腐蚀。但是添加本发明的阻锈剂后，钢筋腐蚀电位降低程度明显减缓，腐蚀电流密度更是明显降低。与对照组相比，在前30次循环过程中钢筋腐蚀速率降低了1个数量级。
另外，对照组钢筋在17周之后腐蚀速率已经超过1μA/cm2，而添加本发明的阻锈剂后到30周后腐蚀电流密度才出现大幅度增长，且低于1μA/cm2，表明本发明的阻锈剂可以降低腐蚀速率并延迟钢筋开始腐蚀的时间。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，其特征在于:
包括以下步骤：
将黄瓜茎、叶等蔬菜垃圾部分制备成粉料，将粉料加入碱性溶液中，在除氧状态下搅拌均匀，得混合物；
还包括静置步骤：静置时进行恒温水浴；
还包括蒸馏步骤：将提取液过滤，然后进行蒸馏处理，去除其中的水分，即可得到钢筋阻锈剂。
2.一种蔬菜垃圾处理方法，包括将蔬菜垃圾部分通过烘干、粉碎、过筛处理制备粉料并在碱性环境中进行有机成分提取，制备混凝土钢筋阻锈剂。
3.如权利要求1所述的一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，其特征在于：所述的碱性溶液为0.1-1mol/L的氢氧化钠溶液，粉料与碱性溶液重量比为0.1-3:100。
4.如权利要求1所述的一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，其特征在于：优化后，氢氧化钠溶液浓度为0.5mol/L，粉料与碱性溶液的重量比为2：100。
5.如权利要求1所述的一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，其特征在于：静置步骤中；将混合物在除氧状态下静置。
6.如权利要求1所述的一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，其特征在于：静置步骤中；静置时温度为10-50度，静置时间为6-24小时。
7.如权利要求1所述的一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，其特征在于：将混合物，用NaHCO3调节pH值到9.5，得提取液。
8.如权利要求6所述的一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂，其特征在于：蒸馏步骤中；蒸馏时所用温度为120-150度，蒸馏时间12-36h。
9.如权利要求7所述的一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂的应用方法，其特征在于：钢筋阻锈剂可单独使用，使用时，阻锈剂占水泥质量的0.5%-2%。
10.如权利要求7所述的一种用蔬菜垃圾提取物制成的钢筋阻锈剂的应用方法，其特征在于：钢筋阻锈剂可与有机阻锈剂复配使用。
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