CN107935434A - 一种绿色高效钢筋混凝土阻锈剂 - Google Patents

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邓化凌
荆象阳
胡新芳
邵明星
孙齐磊
张开宇
陈思彤
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • 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
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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

Abstract

本发明公开了一种绿色高效钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：由以下组分组成：钼酸钠0.15‑0.25g/L，硫脲0.8‑1.2g/L，四乙烯五胺4‑6mL/L，植酸12‑17mL/L。钼酸钠和硫脲复配后有缓蚀作用，进而形成的沉淀膜能弥补钼酸钠形成钝化膜的缺陷，从而在钢筋表面形成完整致密的保护膜层，阻止腐蚀的发生和进行；硫脲分子中存在的硫与原子Fe结合，直接抑制了Fe的腐蚀，使得碳钢表面被覆盖的面积增大，缓蚀作用增强。四乙烯五胺能够在金属表面形成吸附膜，阻止氯离子的侵蚀，同时，钼酸根离子能够使钝化膜变的更加致密。

Description

一种绿色高效钢筋混凝土阻锈剂
技术领域
本项发明研究了钢筋混凝土中钢筋的腐蚀问题。是一种在混凝土模拟液中掺入阻锈剂, 进而研究阻锈剂对钢筋腐蚀的影响，复配优化得出最佳的钼系阻锈剂配方，研究钼酸盐、 硫脲及四乙烯五胺体系的阻锈作用的一种绿色高效钢筋混凝土阻锈剂。
背景技术
钢筋混凝土中的钢筋靠与混凝土之间的握裹和锚固作用形成一个有机的整体，充分发 挥各自的力学性能，承担着整个建筑的骨架结构。通常情况下，由于混凝土对钢筋具有保 护作用，钢筋混凝土结构中的钢筋是不易受到腐蚀的。但当混凝土的保护层被破坏而造成 部分钢筋裸露或是由于施工中钢筋除锈不彻底，则极易发生钢筋锈蚀，产生事故隐患。分 析锈蚀产生的原因，研究对策，对保证工程质量有着极其重要的意义。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种绿色高效钢筋混凝土 阻锈剂。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种绿色高效钢筋混凝土阻锈剂，由以下组分组成：钼酸钠0.15-0.25g/L，硫脲0.8-1.2g/L，四乙烯五胺4-6mL/L，植酸12-17mL/L，其余为水。
钼酸钠和硫脲复配后有缓蚀作用，进而形成的沉淀膜能弥补钼酸钠形成钝化膜的缺陷， 从而在钢筋表面形成完整致密的保护膜层，阻止腐蚀的发生和进行；硫脲分子中存在的硫 与原子Fe结合，直接抑制了Fe的腐蚀，使得碳钢表面被覆盖的面积增大，缓蚀作用增强。
四乙烯五胺：四乙烯五胺能够在金属表面形成吸附膜，阻止氯离子的侵蚀，同时与钼 酸根离子配合，能够使钝化膜变的更加致密，具有更佳的抗腐蚀性能。
植酸：植酸是一种极罕见的金属螯合剂，当与金属络合时，易形成多个螯合环，所形 成的络合物在广泛的pH值范围内皆具有极强的稳定性，即使在强酸环境中，也能形成稳定 的络合物。植酸在金属表面同金属络合时，易形成一层致密的单分子有机保护膜，能有效 地阻止O2等进入金属表面，从而抑制金属的腐蚀，同时由于膜层与有机涂料具有相近的化 学性质，并含有羟基和磷酸基等活性基团，能与有机涂料发生化学作用，因此植酸处理过 的金属表面与涂料有更强的粘接性能，以提高掺加有阻锈剂的混凝土与钢筋之间的粘结强 度，使混凝土层具有更好的抗破坏能力，对钢筋起到更好的保护作用。
优选的，所述钢筋混凝土阻锈剂，由以下组分组成：钼酸钠0.15-0.2g/L，硫脲0.8-1g/L， 四乙烯五胺5-6mL/L，植酸14-16mL/L，其余为水。
进一步优选的，所述钢筋混凝土阻锈剂，由以下组分组成：钼酸钠0.2g/L，硫脲1.0g/L， 四乙烯五胺5mL/L，植酸15mL/L，其余为水。
上述钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，包括以下步骤：将钼酸钠，硫脲，四乙烯五胺，植酸按照所述配方溶于水中即得到此钢筋混凝土阻锈剂。此钢筋混凝土阻锈剂将在制作钢筋混凝土时使用。
上述钢筋混凝土阻锈剂的使用方法为：在制备用于钢筋混凝土的混凝土时，将所述阻 锈剂溶于水，加入混凝土中，混匀。
将掺加有阻锈剂的混凝土对钢筋进行浇注，即得钢筋混凝土。
上述阻锈剂在钢筋混凝土阻锈中的应用。
本发明的有益效果为：
钼酸钠和硫脲复配后有缓蚀作用，进而形成的沉淀膜能弥补钼酸钠形成钝化膜的缺陷， 从而在钢筋表面形成完整致密的保护膜层，阻止腐蚀的发生和进行；硫脲分子中存在的硫 与原子Fe结合，直接抑制了Fe的腐蚀，使得碳钢表面被覆盖的面积增大，缓蚀作用增强。
植酸在金属表面同金属络合时，易形成一层致密的单分子有机保护膜，能有效地阻止 O2等进入金属表面，从而抑制金属的腐蚀，同时由于膜层与有机涂料具有相近的化学性质， 并含有羟基和磷酸基等活性基团，能与有机涂料发生化学作用，因此植酸处理过的金属表 面与涂料有更强的粘接性能。
四乙烯五胺：四乙烯五胺能够在金属表面形成吸附膜，阻止氯离子的侵蚀，同时，钼 酸根离子能够使钝化膜变的更加致密。
各组分的协同作用，使得该阻锈剂具有较好的阻锈效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实 施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明复配实验极化曲线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指 明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的 相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本 申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也 意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括” 时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，采用极化曲线、交流阻抗等研究方法探讨了钢筋在混凝土中腐蚀的电化 学行为，同时通过正交试验复配阻锈剂，对不同的阻锈剂进行了比较，优化出效果较好的 阻锈剂配方。得出最佳结果后对不同掺量的阻锈剂对钢筋混凝土中钢筋腐蚀的影响进行了 研究。
正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方 法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点 具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是一种高效率、快速、经济的实验设 计方法，研究混凝土中钢筋抗腐蚀性能，电化学方法测极化曲线和钢筋的腐蚀失重都是较 好的验证指标。图1复配实验极化曲线，图中9组极化曲线分别对应表2正交实验中所述9 个配方，可得表2中实验结果，维钝电流越小即阻锈效果越明显，可得最佳优化配方。
表1为四个因素的阻锈成分和各自的三个加入量的水平。
表1因素水平表
在腐蚀体系中一般存在氧化和还原两个(有时会是几个)共扼腐蚀反应，在氧化反应和还 原反应的平衡电位都远离自腐蚀电位时,自腐蚀电位附近的极化曲线将存在塔菲尔区。如果 氧化反应有钝化情况且总反应造成的自腐蚀电位在此钝化电位区内时，自腐蚀电流将等于 维钝电流，此时腐蚀过程由氧化反应控制；如果自腐蚀电位在氧化反应的活化电位区内， 则在自腐蚀电位区附近的氧化反应极化曲线也有塔菲尔关系，此时腐蚀过程为混合控制。 此试验属于第一种情况，自腐蚀电流＝维钝电流。
表2为通过此次四因素三水平正交实验的腐蚀电流数据，对钼酸钠、四乙烯五胺、硫 脲、植酸这四个因素的分析，其中，正交试验结果中，R值越大，因素越重要，由各级数 和R值可分析各因素对防锈性能的影响。
表2正交试验及实验结果
结果分析
1.极差分析
表3因素极差分析
从表3可以看出,可以得出阻锈剂的最佳方案为：钼酸钠0.2g/L，硫脲1.0g/L，四乙烯 五胺5mL/L，植酸15mL/L。C因素对于钢筋腐蚀的影响最大，其次是D和A因素，最后 是B因素。
2.方差分析
方差即标准差的平方，又称均方，它由离均差平方和被自由度相除而得。方差分析时 我们将总离均差平方和即总变异分析为几个组成部分，其自由度也分解为相应的几部分,故 方差分析又称变异数分析。它是处理实验研究资料时重要的分析方法之一。通过对正交实 验的数据进行方差分析，如表4所示。
表4因素方差分析
表5方差分析表
通过对正交实验的数据进行方差分析，得到表5需要说明的是假如因素A各个水平对总体的影响不大，则偏和平方差较小，反之，如果因素A的各个水平对总体的影响显著 不同，则组间平方和较大，因而F比也较大。因此，我们可以根据F比的大小来检验试验 情况。可以看出D因素影响最显著，C因素影响显著，A、B两因素影响不显著。
综合分析得出最佳方案为：D3C1B2A2，即钼酸钠0.2g/L，硫脲1.0g/L，四乙烯五胺5mL/L， 植酸15mL/L。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
钢筋混凝土阻锈剂，各组分为：0.2g/L钼酸钠，1.0g/L硫脲，5mL/L四乙烯五胺，15mL/L 植酸，其余为水。添加此阻锈剂所制得的钢筋混凝土放置于空气中保持5年不腐蚀。
实施例2
钢筋混凝土阻锈剂，由以下组分组成：钼酸钠0.2g/L，硫脲0.8g/L，四乙烯五胺6mL/L， 植酸14mL/L，其余为水。
实施例3
高效钢筋混凝土阻锈剂，由以下组分组成：钼酸钠0.15g/L，硫脲0.8g/L，四乙烯五胺 6mL/L，植酸17mL/L，其余为水。
对比例1
钢筋混凝土阻锈剂，各组分为：0.2g/L钼酸钠，1.0g/L硫脲，5mL/L四乙烯五胺，10mL/L 植酸，其余为水。添加此阻锈剂所制得的钢筋混凝土放置于空气中保持4年半不腐蚀。
对比例2
钢筋混凝土阻锈剂，各组分为：0.2g/L钼酸钠，1.0g/L硫脲，5mL/L四乙烯五胺，其余 为水。添加此阻锈剂所制得的钢筋混凝土放置于空气中保持4年不腐蚀。
对比例3
钢筋混凝土阻锈剂，各组分为：0.2g/L钼酸钠，1.0g/L硫脲，15mL/L植酸，其余为水。
根据JT/T537-2004《钢筋混凝土阻锈剂》及YB/T9231-98《钢筋阻锈剂使用技术规程》 的要求，对本发明实施例1-3和对比例1-3的阻锈剂的耐盐水浸渍性能进行测试，测试结果 如表6所示，可见，本发明的阻锈剂具有较好的阻锈性能。
表6钢筋HPB235在3.5％NaCl溶液中的锈蚀失重率(％)
阻锈剂 腐蚀10天 腐蚀20天 腐蚀30天
无 0.07 0.10 0.16
实施例1 0.01 0.02 0.03
实施例2 0.01 0.03 0.04
实施例3 0.01 0.04 0.06
对比例1 0.03 0.05 0.09
对比例2 0.04 0.07 0.10
对比例3 0.04 0.06 0.11
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员 来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种绿色高效钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：由以下组分组成：钼酸钠0.15-0.25g/L，硫脲0.8-1.2g/L，四乙烯五胺4-6mL/L，植酸12-17mL/L，其余为水。
2.根据权利要求1所述的高效钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：由以下组分组成：钼酸钠0.15-0.2g/L，硫脲0.8-1g/L，四乙烯五胺5-6mL/L，植酸14-16mL/L，其余为水。
3.根据权利要求2所述的高效钢筋混凝土阻锈剂，其特征在于：由以下组分组成：钼酸钠0.2g/L，硫脲1.0g/L，四乙烯五胺5mL/L，植酸15mL/L，其余为水。
4.权利要求1-3任一所述钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将钼酸钠、硫脲、四乙烯五胺和植酸按照以上配方溶于水中，即得到此钢筋混凝土阻锈剂。
5.权利要求1-3任一所述钢筋混凝土阻锈剂的使用方法为：在制备用于钢筋混凝土的混凝土时，将所述阻锈剂溶于水，加入混凝土中，混匀。
6.权利要求1-3任一所述阻锈剂在钢筋混凝土阻锈中的应用。
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