CN107304111A - 基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于硫酸盐‑氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，由防腐组分、阻锈组分、保水组分组成；所述防腐组分为高分子聚胺，使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.5%~1%；所述阻锈组分包括：酰胺，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.3%~0.5%；尿嘧啶，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.15%~0.25%；硫脲乙烯胺缩聚物，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.25%~0.35%；所述保水组分为有机硅烷防水剂，用量为混凝土中胶凝材料质量的1%~3%；本发明的优点在于：能与聚羧酸型减水剂复合使用，与多种水泥适应性好，防腐阻锈效果好，解决了钢筋混凝土耐久性问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土外加剂，具体地说是一种混凝土用有机型防腐阻锈剂及其合成方法，适用于硫酸盐-氯盐环境下的混凝土结构，属于混凝土外加剂领域。
背景技术
钢筋混凝土结构是土木工程领域应用最广泛的结构，利用钢筋和混凝土两者的优点共同承受外部荷载。新疆地区资源丰富，在国家“十三五”规划稳步推进“一带一路”建设引导下，许多以钢筋混凝土结构为主的基础设施建设及重点工程都在规划和兴建中。但新疆地区硫酸盐和氯盐含量较高，冬季大量使用除冰盐，硫酸盐侵蚀和钢筋锈蚀严重。钢筋混凝土耐久性问题严重制约着经济和社会效益发展，因此，研究并开发钢筋防腐阻锈剂，切实解决硫酸盐侵蚀和钢筋锈蚀问题以延长建筑结构的服役时间、保证其长期安全使用性迫在眉睫。
立足生态环境保护和节约型社会的可持续发展战略的需要，钢筋混凝土防腐阻锈剂不仅要求具有低廉的成本、稳定高效的防腐效果和安全方便的管理使用方法，而且在应用开发过程中要适应绿色化学的要求，降低产品的环境负荷。传统的高效钢筋混凝土无机阻锈剂产品如：磷酸盐类、铬酸盐类和亚硝酸基类，在欧洲标准化委员会所发布的PR ENV1504-9公告中被列为剧毒化合物，已禁止在基础设施和海洋工程建设中作为混凝土添加剂使用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了一种基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，能与聚羧酸型减水剂复合使用，与多种水泥适应性好，防腐阻锈效果好，解决了钢筋混凝土耐久性问题。
本发明的技术方案为：
基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，由防腐组分、阻锈组分、保水组分组成；其中，
所述防腐组分为高分子聚胺，使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.5% ~ 1%；
所述阻锈组分包括：酰胺，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.3% ~ 0. 5%；尿嘧啶，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.15% ~ 0.25%；硫脲乙烯胺缩聚物，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.25% ~ 0.35%；
所述保水组分为有机硅烷防水剂，用量为混凝土中胶凝材料质量的1% ~ 3%。
优选的，所述高分子聚胺使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.8%，酰胺为0.4%，尿嘧啶为0.2%，硫脲乙烯胺缩聚物为0.3%，有机硅烷防水剂为2%。
其中，所述高分子聚胺为聚环氧氯丙烷-二甲胺、聚环氧氯丙烷-二乙烯三胺中的一种；酰胺为氯乙酰胺盐、N-甲基乙酰胺、甲酰胺中的一种；硫脲乙烯胺缩聚物为硫脲-二乙烯三胺缩聚物；有机硅烷防水剂为水性的有机硅乳液。
其中，以上所述胶凝材料为胶凝材料体系，包括水泥及活性矿物掺合料。
制备方法为：通过将上述各组分按相应配比混合即可得到产品。
本发明有机型防腐阻锈剂中的所述防腐组分（酰胺、尿嘧啶和硫脲乙烯胺缩聚物）对硫酸根离子具有较强的吸附能力，生成的微小颗粒状固体还可填充混凝土中微小孔隙，使混凝土更加密实；本发明所述阻锈组分不仅阻止了硫酸盐环境下硫酸根离子对混凝土的侵蚀，而且减少了腐蚀介质的侵入途径，增强混凝土自身的抵抗侵蚀能力，抵御在长期浸泡、干湿交替硫酸盐、单独腐蚀情况下的耐久性技术要求，有效阻止石膏结晶膨胀破坏、钙矾石结晶膨胀破坏、碳硫硅钙石结晶破坏、镁盐结晶破坏，从而提高混凝土结构耐久性。
本发明所述阻锈成分在碱性环境中能够稳定存在，各组分中的极性基团能够与Fe形成配位键，可以在钢筋表面形成一层分子化学保护膜，对已经发生锈蚀或未发生锈蚀的混凝土结构中钢筋进行保护，阻止因氯离子、碳化或杂散电流等各种原因造成钢筋锈蚀破坏，使混凝土在氯盐环境中不发生钢筋锈蚀。
本发明所述有机保水组分有非常良好的保水性能，可以将保水率提升至35%以上，使混凝土得到全面的养护，从根本上改变了传统膨胀保水机理，后期只需常规养护即可。
本发明的优点在于：本发明以混凝土结构防护为目的，通过有机功能材料对混凝土结构进行改善。设计合成一种抗硫酸盐侵蚀防腐剂，消耗侵入混凝土中的硫酸根离子，防止硫酸盐侵蚀导致的混凝土膨胀变形及力学性能的降低，提高钢筋混凝土抗硫酸盐腐蚀能力；通过设计合成迁移型阻锈剂，解决了钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀问题，消除钢筋混凝土中锈蚀隐患；同时将硅烷防水剂掺入混凝土中，提高了混凝土的整体耐久性，通过抗渗及抗硫酸盐试验分析检测有机硅烷防水剂的防腐效果及防腐机理；复合抗硫酸盐侵蚀防腐剂、迁移型钢筋阻锈剂和有机硅防水剂配制钢筋混凝土防腐阻锈剂，解决了高性能混凝土中钢筋腐蚀引起的耐久性问题。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。
实施例1
基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，包括防腐组分：高分子聚胺，使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.5%；阻锈组分：酰胺，用量为混凝土中胶凝材料质量的0. 3%，尿嘧啶，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.15%，硫脲乙烯胺缩聚物，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.25%；保水组分：有机硅烷防水剂，用量为混凝土中胶凝材料质量的1%。
实施例2
基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，包括防腐组分：高分子聚胺，使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.8%；阻锈组分主要成分为：酰胺，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.4%，尿嘧啶，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.2%，硫脲乙烯胺缩聚物，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.3%；保水组分：有机硅烷防水剂，用量为混凝土中胶凝材料质量的2%。
实施例3
本发明基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂包括防腐组分高分子聚胺，使用量为混凝土中胶凝材料质量的1%；阻锈组分主要成分为：酰胺用量为混凝土中胶凝材料质量的0. 5%，尿嘧啶用量为混凝土中胶凝材料质量的0.25%，硫脲乙烯胺缩聚物用量为混凝土中胶凝材料质量的0.35%；保水组分为有机硅烷防水剂，用量为混凝土中胶凝材料质量的3%。
应用实施例1
硫酸侵蚀方法：采用100mm×100mm×100mm的立方体试件，放入2%硫酸盐溶液中，浸泡温度为23±2℃，分别浸泡3d、7d、28d后取出晾干2h，放入80℃烘箱中烘干6h，自然冷却至室温后称重并测其抗压强度。根据下列公式计算质量损失率：
R=（M1-M0）/ M0×100%
式中：R——质量损失率，%
M0——试件实验前基准质量，Kg；
M1——试件某一试验龄期质量，Kg；
通过空白对照试验，结果如下：
未掺本发明有机型防腐阻锈剂的试件在硫酸盐溶液中浸泡7d后试件表面开始剥落，露出内部骨料，浸泡28d后试件表面大面积剥落，质量损失较大；
掺入本发明有机型防腐阻锈剂的试件浸泡不同龄期后基本无破坏，质量损失率较小，28d抗压强度是不掺时同龄期试块强度的两倍。
由此可知，本发明阻锈剂能够显著提高混凝土的抗侵蚀能力。
应用实施例 2
采用GB 8076—1997钢筋锈蚀快速试验方法（新拌砂浆法），检验不同胶凝材料钢筋锈蚀情况。
通过空白对照试验，结果如下：
未加本发明有机型防腐阻锈剂的试件，一段时间后，钢筋表面钝化膜破坏严重，防腐阻锈效果差；
加入本发明的防腐阻锈剂，通电后阳极钢筋电位快速向正方向增长，在15min内到达分析电位值，经40min检测，电位无明显下降，阳极的钢筋表面钝化膜无损坏。
由此可知，本发明的有机型防腐阻锈剂对钢筋有钝化作用，在混凝土内钢筋表面处于惰性状态，在硫酸盐-氯盐环境下防腐阻锈效果较好。
Claims (5)
1.基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，其特征在于：由防腐组分、阻锈组分、保水组分组成；其中，
所述防腐组分为高分子聚胺，使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.5% ~ 1%；
所述阻锈组分包括：酰胺，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.3% ~ 0. 5%；尿嘧啶，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.15% ~ 0.25%；硫脲乙烯胺缩聚物，用量为混凝土中胶凝材料质量的0.25% ~
0.35%；
所述保水组分为有机硅烷防水剂，用量为混凝土中胶凝材料质量的1% ~ 3%。
2.根据权利要求1所述的基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，其特征在于：所述高分子聚胺使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.8%，酰胺为0.4%，尿嘧啶为0.2%，硫脲乙烯胺缩聚物为0.3%，有机硅烷防水剂为2%。
3.根据权利要求1或2所述的基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，其特征在于：所述高分子聚胺为聚环氧氯丙烷-二甲胺、聚环氧氯丙烷-二乙烯三胺中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，其特征在于：所述酰胺为氯乙酰胺盐、N-甲基乙酰胺、甲酰胺中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的基于硫酸盐-氯盐环境下混凝土用有机型防腐阻锈剂，其特征在于：所述硫脲乙烯胺缩聚物为硫脲-二乙烯三胺缩聚物；有机硅烷防水剂为水性的有机硅乳液。
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