CN107265909A - 一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及其应用 - Google Patents

一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107265909A
CN107265909A CN201710359250.8A CN201710359250A CN107265909A CN 107265909 A CN107265909 A CN 107265909A CN 201710359250 A CN201710359250 A CN 201710359250A CN 107265909 A CN107265909 A CN 107265909A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sodium metasilicate
trishydroxymethylaminomethane
reinforced concrete
antirust
concrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710359250.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107265909B (zh
Inventor
王瑞轩
李静
郑钰洁
邓海彬
陈万昕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710359250.8A priority Critical patent/CN107265909B/zh
Publication of CN107265909A publication Critical patent/CN107265909A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107265909B publication Critical patent/CN107265909B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/60—Agents for protection against chemical, physical or biological attack
    • C04B2103/61—Corrosion inhibitors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及其应用。该阻锈剂按质量百分比，包括如下组分：三羟甲基氨基甲烷0.6~1.2%，硅酸钠0.6~2.4%，其余为水。本发明的复合型钢筋混凝土阻锈剂包括三羟甲基氨基甲烷和硅酸钠两种组分组成，分别发挥着隔离和抑制的作用。有机组分三羟甲基氨基甲烷能够吸附在钢筋表面形成吸附膜，阻止钢筋被氯离子腐蚀；无机组分硅酸钠能够促进钢筋表面形成致密的钝化膜，阻止进一步氧化。本发明的阻锈剂由常见的化学组分组成，生产和使用成本低，环保无污染，使用安全，具有用量少、制备工艺简单的优点，可直接与混凝土拌合，应用于包括海港或桥梁建造工程中。

Description

一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及 其应用
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土添加剂领域，尤其涉及一种复合型钢筋混凝土阻锈剂及其应用。
背景技术
钢筋混凝土在结构中得到广泛的应用，而其耐久性则受到学者的普遍关注。在荷载和温度的作用下，混凝土开裂，有害离子侵入腐蚀钢筋，会破坏混凝土结构的耐久性。目前已实际应用的钢筋混凝土腐蚀防护方法主要有表面涂保护层、阴极保护、内掺缓蚀剂。其中，在混凝土中添加缓蚀剂能够抑制或缓解钢筋的腐蚀程度，使用方便，效果较好。
国内外对钢筋阻锈剂的研究按照成膜机理的不同主要分为氧化膜型阻锈剂、吸附膜型阻锈剂、沉淀膜型阻锈剂三大类。其中，氧化膜型阻锈剂通过提高钝化膜抗氯离子的渗透性，从而保护钢筋不被腐蚀，这类物质一般具有氧化性，如亚硝酸盐、铬酸盐、苯甲酸钠等。亚硝酸钠作为大规模使用的缓蚀剂，由于其潜在的毒性，其应用受到很大程度的限制。醇胺类有机缓蚀剂对环境友好，能在混凝土孔隙中通过气相和液相扩散到钢筋表面，形成吸附膜，发挥阻锈作用，是一种迁移型阻锈剂，但常见的醇胺类有机缓蚀剂成本较高。
硅酸钠与其他带有特殊官能团的有机化合物可以组成复合型阻锈剂，协同促进钢筋表明形成钝化膜，如聚乙二胺树枝状聚合物、丙烯酰胺、羟基乙叉二膦酸等，但有机组分的制备工艺复杂，不利于广泛应用。
发明内容
为了克服现有阻锈剂的缺点，本发明提供了一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂。
三羟甲基氨基甲烷（简称Tris）作为一种醇胺类有机化合物，结构简单，在pH =7~9的弱碱性条件下，三羟甲基氨基甲烷单独作为阻锈剂使用；由羟基和胺基两种功能团与硅酸钠一同组成的新型复合阻锈剂经济适用，对环境友好，有重要的发展前景。
本发明还提供了所述的一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂的应用。
本发明通过如下技术方案实现。
一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂，按重量百分比，包括如下组分：
硅酸钠0.6~2.4%，三羟甲基氨基甲烷0.6~1.2%，其余为水。
进一步地，所述复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂在pH为7~13.3的环境体系中使用。
上述任一项所述的一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂应用于长期暴露在氯离子环境下的钢筋混凝土中，包括海港或桥梁建造工程。
进一步地，所述应用过程中，将所述的复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂添加于施工的混凝土中拌和，添加量为混凝土重量的0.4~2.1%。
本发明提供的复合型钢筋混凝土阻锈剂包括三羟甲基氨基甲烷和硅酸钠两种组分，分别发挥着隔离和抑制的作用。有机组分Tris是一种醇胺类有机化合物，能够吸附在钢筋表面形成吸附膜，从而阻止钢筋被氯离子腐蚀，且能在混凝土孔隙中通过气相和液相扩散到钢筋表面，有迁移性好、环保安全的优点；而无机组分硅酸钠能够促进钢筋表面形成致密的钝化膜，阻止进一步氧化；三羟甲基氨基甲烷三羟甲基氨基甲烷和硅酸钠两种物质通过不同的成膜阻锈机理对钢筋形成双重保护，有显著的协同作用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明提供的阻锈剂由常见的化学组分组成，生产和使用成本低，制备工艺简单；
（2）本发明的阻锈剂的有机组分Tris能在混凝土孔隙中通过气相和液相扩散到钢筋表面，环保无污染，使用安全；
（3）本发明提供的阻锈剂，使用简单方便，可直接与混凝土拌合，具有用量少（混凝土重量的0.4~2.1%）的优点。
附图说明
图1 为钢筋在pH 10.5溶液中的塔菲尔曲线图；
图2 为钢筋在pH 12.8溶液中的塔菲尔曲线图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明技术方案作进一步阐述，但本发明不限于此。
实施例1
复合型硅酸钠/Tris阻锈剂在pH 10.5的阻锈效果
选用Φ6的一级钢筋，并用环氧树脂包裹其侧表面制成钢筋电极；每次实验前，依次用1000号、2000号和5000号的砂纸打磨钢筋电极表面，再用氧化铝抛光粉抛光和蒸馏水冲洗，形成表面光亮的钢筋电极。
配置4组250mL含0.005mol/L Ca(OH)2、0.5mol/L NaCl溶液，分别为空白组、加入0.1mol/L Na2SiO3组、加入0.1mol/L Tris组、加入0.1mol/L Na2SiO3和0.1mol/L Tris组；调节pH至10.5，并使用CH 1660电化学工作站（上海辰华公司）在三电极体系中室温（25±2）℃下进行电化学测试；工作电极为制备的钢筋电极，对电极和参比电极分别为钛电极、饱和甘汞电极。
工作电极浸泡于相应溶液300s后进行电化学性能测试；开路电位测试时间100s；塔菲尔（Tafel）曲线开始电位-0.9V，终止电位0.8V，扫描速度5mV/s。
测试得到的塔菲尔曲线图如图1所示，从塔菲尔曲线（图1）中可以看出，Tris和Na2SiO3的加入有效减小了钢筋电极的氧化电流，起到了阻锈的效果，而Tris和Na2SiO3共同作用时，钢筋电极的腐蚀相较于两者单独作用时得到延缓，两者有很好的协同阻锈效果。
实施例2
复合型硅酸钠/Tris阻锈剂在pH 12.8的阻锈效果
选用Φ6的一级钢筋，并用环氧树脂包裹其侧表面制成钢筋电极；每次实验前，依次用1000号、2000号和5000号的砂纸打磨钢筋电极表面，再用氧化铝抛光粉抛光和蒸馏水冲洗，形成表面光亮的钢筋电极。
配置4组250mL含0.005mol/L Ca(OH)2、0.5mol/L NaCl溶液，分别为空白组、加入0.1mol/L Na2SiO3组、加入0.1mol/L Tris组、加入0.1mol/L Na2SiO3和0.1mol/L Tris组；调节pH至12.8，并使用CH 1660电化学工作站（上海辰华公司）在三电极体系中室温（25±2）℃下进行电化学测试；工作电极为制备的钢筋电极，对电极和参比电极分别为钛电极、饱和甘汞电极。
工作电极浸泡于相应溶液300s后进行电化学性能测试；开路电位测试时间100s；塔菲尔（Tafel）曲线开始电位-0.9V，终止电位0.8V，扫描速度5mV/s。
测试得到的塔菲尔曲线图如图2所示，从塔菲尔曲线（图2）中可以看出，Tris的加入减小了钢筋电极的氧化电流，起到了阻锈的效果；硅酸钠通过促进钢筋形成钝化膜，延缓钢筋电极腐蚀电流的上升，从而阻止钢筋的腐蚀；而Tris和Na2SiO3共同作用时，钢筋电极的腐蚀相较于两者单独作用时得到延缓，两者有很好的协同阻锈效果。
实施例3
复合型硅酸钠/Tris阻锈剂，按重量百分比，包括如下组分：
硅酸钠2.4%，三羟甲基氨基甲烷0.6%，其余为水。
将所述复合型硅酸钠/Tris阻锈剂应用于钢筋混凝土中的钢筋防锈中，复合型硅酸钠/Tris阻锈剂添加于混凝土中拌和，调节pH=12.5，添加量为混凝土重量的2.1%，添加复合型硅酸钠/Tris阻锈剂不影响混凝土的和易性。
实施例4
复合型硅酸钠/Tris阻锈剂，按重量百分比，包括如下组分：
硅酸钠1.5%，三羟甲基氨基甲烷0.9%，其余为水。
将所述复合型硅酸钠/Tris阻锈剂应用于钢筋混凝土中的钢筋防锈中，复合型硅酸钠/Tris阻锈剂添加于混凝土中拌和，调节pH=13，添加量为混凝土重量的1.2%，添加复合型硅酸钠/Tris阻锈剂不影响混凝土的和易性。
实施例5
复合型硅酸钠/Tris阻锈剂，按重量百分比，包括如下组分：
硅酸钠0.6%，三羟甲基氨基甲烷1.2%，其余为水。
将所述复合型硅酸钠/Tris阻锈剂应用于钢筋混凝土中的钢筋防锈中，复合型硅酸钠/Tris阻锈剂添加于混凝土中拌和，调节pH=8.9，添加量为混凝土重量的0.4%，添加复合型硅酸钠/Tris阻锈剂不影响混凝土的和易性。
将实施例3~5制得的内部带有钢筋条的混凝土试件浸泡于含0.5mol/L NaCl和0.01mol/L NaOH的溶液中1个月，使混凝土试块充分饱和；通过控制钢筋表面电流密度为0.2mA/cm2对钢筋进行通电锈蚀，以混凝土表面产生0.3mm顺锈胀裂缝为终止条件。结果显示所述阻锈剂使钢筋的腐蚀得到有效的延缓，说明实施例3~5制备的阻锈剂均有很好的阻锈效果。

Claims (6)

1.一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于，按重量百分比，包括如下组分：
硅酸钠0.6~2.4%，三羟甲基氨基甲烷0.6~1.2%，其余为水。
2.根据权利要求1所述的一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于，所述复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂能在pH为7~13.3的环境体系中使用起到阻锈作用。
3.权利要求1~2任一项所述的一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂应用于暴露在氯离子环境下的钢筋混凝土施工中。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述钢筋混凝土施工包括海港或桥梁建造工程中的钢筋混凝土施工。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，将所述的复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂添加于施工的混凝土中拌和。
6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂的添加量为混凝土重量的0.4~2.1%。
CN201710359250.8A 2017-05-19 2017-05-19 一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及其应用 Expired - Fee Related CN107265909B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710359250.8A CN107265909B (zh) 2017-05-19 2017-05-19 一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710359250.8A CN107265909B (zh) 2017-05-19 2017-05-19 一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107265909A true CN107265909A (zh) 2017-10-20
CN107265909B CN107265909B (zh) 2020-07-28

Family

ID=60065087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710359250.8A Expired - Fee Related CN107265909B (zh) 2017-05-19 2017-05-19 一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107265909B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108409183A (zh) * 2018-05-23 2018-08-17 华南理工大学 一种硅酸钠自修复混凝土结构
CN112708071A (zh) * 2020-12-22 2021-04-27 科之杰新材料集团有限公司 一种抗蚀型酯类聚羧酸减水剂及其制备方法
CN112708069A (zh) * 2020-12-22 2021-04-27 科之杰新材料集团有限公司 一种具有阻锈功能的酯类聚羧酸减水剂及其制备方法
CN112708072A (zh) * 2020-12-22 2021-04-27 科之杰新材料集团有限公司 一种抗蚀型醚类聚羧酸减水剂及制备方法
CN113501685A (zh) * 2021-07-28 2021-10-15 太原鸿鑫景泰建材有限公司 一种抗硫酸盐、氯盐腐蚀的再生混凝土及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103058548A (zh) * 2012-12-26 2013-04-24 上海浦东路桥建设股份有限公司 一种钢筋混凝土阻锈剂及其使用方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103058548A (zh) * 2012-12-26 2013-04-24 上海浦东路桥建设股份有限公司 一种钢筋混凝土阻锈剂及其使用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李继业等: "《混凝土外加剂速查手册》", 30 June 2016, 中国建筑工业出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108409183A (zh) * 2018-05-23 2018-08-17 华南理工大学 一种硅酸钠自修复混凝土结构
CN108409183B (zh) * 2018-05-23 2022-12-16 华南理工大学 一种硅酸钠自修复混凝土结构
CN112708071A (zh) * 2020-12-22 2021-04-27 科之杰新材料集团有限公司 一种抗蚀型酯类聚羧酸减水剂及其制备方法
CN112708069A (zh) * 2020-12-22 2021-04-27 科之杰新材料集团有限公司 一种具有阻锈功能的酯类聚羧酸减水剂及其制备方法
CN112708072A (zh) * 2020-12-22 2021-04-27 科之杰新材料集团有限公司 一种抗蚀型醚类聚羧酸减水剂及制备方法
CN112708069B (zh) * 2020-12-22 2021-12-28 科之杰新材料集团有限公司 一种具有阻锈功能的酯类聚羧酸减水剂及其制备方法
CN113501685A (zh) * 2021-07-28 2021-10-15 太原鸿鑫景泰建材有限公司 一种抗硫酸盐、氯盐腐蚀的再生混凝土及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107265909B (zh) 2020-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107265909A (zh) 一种复合型硅酸钠/三羟甲基氨基甲烷钢筋混凝土阻锈剂及其应用
Gaidis Chemistry of corrosion inhibitors
CN101948264B (zh) 一种混凝土钢筋阻锈剂及其制备方法
CN105366978B (zh) 一种混凝土结构耐久性修复用渗透型钢筋阻锈剂及制备方法
CN104478286B (zh) 一种复合型混凝土防腐阻锈剂
CN101412601B (zh) 一种可用于配制高耐久性混凝土的复合型防腐阻锈剂
CN102190455B (zh) 一种掺入型非亚硝酸盐基混凝土钢筋阻锈剂
CN103880316B (zh) 一种掺入型有机糖苷混凝土钢筋阻锈剂和应用
CN103626418A (zh) 一种迁移性复合钢筋阻锈剂及其制备方法和应用
CN104556819B (zh) 一种海工混凝土抗腐蚀剂
CN102674746B (zh) 添加型钢筋混凝土用缓蚀剂及其制备方法
CN101786823A (zh) 一种钢筋混凝土复合缓蚀剂及其制备方法
Wang et al. Inhibition resistance and mechanism of migrating corrosion inhibitor on reinforced concrete under coupled carbonation and chloride attack
CN103172292B (zh) 一种复合型钢筋阻锈剂
CN104692702A (zh) 一种高性能钢筋阻锈剂
CN101844889B (zh) 用于钢筋混凝土的复合有机钢筋阻锈剂
CN107673666A (zh) 一种碱激发矿渣/粉煤灰钢筋表面防腐涂层及其制备方法
CN110423289B (zh) 改性天然甲壳素聚合物磷酸钠阴极阻锈剂的制备方法
CN110128567B (zh) 使用天然生物质甲壳素高聚物制备环境友好型钢筋阻锈剂的方法
CN105801446B (zh) 一种混凝土阻锈剂的制备方法
CN107352829A (zh) 一种阻锈组合物及复合型阻锈剂、复合型阻锈剂的制备方法和应用
CN104591578A (zh) 一种钢筋阻锈剂及其制备方法
Yi et al. Research on inhibiting performance of compound corrosion inhibitors based on nitrite
CN107304111A (zh) 基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂
CN102219431B (zh) 一种添加纳米氧化铜的复合型钢筋阻锈剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200728