CN108046641B - 一种复合型混凝土防腐阻锈剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合型混凝土防腐阻锈剂及制备方法，防腐阻锈剂包括按质量分数比构成的组分为：磷化渣15‑30份、石膏5‑10份、固体醇胺10‑20份、苯甲酸钠5‑10份、十二烷基磺酸钠2‑5份。将磷化渣、石膏在球磨机粉碎为20‑40mm的粉末。用三乙醇胺、络合剂和氢氧化钙制备固体醇胺并粉碎。在搅拌机中，按质量比加入上述石膏、磷化渣粉末、固体醇胺粉末、十二烷基磺酸钠和苯甲酸钠搅拌混合得成品。本发明的产品与传统的阻锈剂相比具有优异的阻锈性能，可广泛适用于海洋环境区建筑物和以氯盐腐蚀为主的工业和民用建筑。

Description

一种复合型混凝土防腐阻锈剂及制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域中的混凝土防腐及钢筋阻锈技术领域，尤其是一种复合型混凝土防腐阻锈剂及制备方法。

背景技术

钢筋混凝土结构是当今使用最广泛的建筑材料。钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土耐久性的主要因素。钢筋阻锈剂是指加入混凝土中或刷在混凝土表面，能阻止或减缓钢筋腐蚀的物质。早期应用较多的防腐阻锈剂是亚硝酸盐类、铬酸盐类、钼酸盐类和苯甲酸钠等，此类阻锈剂的缺点是具有毒性，且对混凝土的凝结时间、早期强度和后期强度都有不同程度的负面影响。美国研究者发现，亚硝酸钙阻锈效果高于硼酸盐、铝酸盐和磷酸盐，对混凝土没有明显的负面影响和引发碱集料反应的可能性，其作为主流阻锈剂产品在美国和日本广泛应用。近年来，美国Cortec公司开发出了复合型阻锈剂MCI，它具有在混凝土的空隙中通过气相和液相扩散到钢筋表面形成吸附膜从而产生阻锈作用的特点，是一种有效的阻锈剂。国内也对醇胺等阻锈剂开展了一些研究和应用。

在汽车、轮船、军工、机械等领域工件加工过程中，产生大量磷化渣，磷化渣的主要成分含铁15-20%，含磷酸（根）50%左右，含锌、锰等6-11%。由于磷化渣成分复杂，处理困难，目前大多数企业采取填埋或倒掉方式进行排放，初步估算，全国年产磷化渣量可达上百万吨，对环境造成了严重的污染，浪费了大量的资源。目前国内尚缺乏处理磷化渣回收资源的成熟技术，磷化渣处理问题亟待解决。

利用工业废弃物，设计制备出高效可靠的复合阻锈剂，对于延长海水海砂混凝土结构的使用寿命、环境友好有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合型混凝土防腐阻锈剂，其具有良好的阻锈性能。

本发明的另一目的在于提供上述复合型混凝土防腐阻锈剂的制备方法。

以下对本发明进行详细描述。

一种复合型混凝土防腐阻锈剂，其特征在于，包括按质量份数比构成的如下组分：

磷化渣 15-30份

石膏 5-10份

固体醇胺 10-20份

苯甲酸钠 5-10份

十二烷基磺酸钠 2-5份

所述磷化渣为军工、汽车、机械加工等金属表面用磷化液进行磷化处理时产生的废渣，主要组成是磷酸铁、磷酸锌等磷酸盐，含铁15-20%，含磷酸（根）50%左右，含锌、锰等6-11%左右。

所述的固体醇胺由三乙醇胺、络合剂和Ca(OH)₂在130-140℃反应制备而成。所述的络合剂为硝酸铝等铝盐。固体醇胺结构如下所示：

式中，L为Al³⁺。

所述的石膏为为氟石膏、磷石膏、脱硫石膏、二水石膏或硬石膏的一种或几种。

所述复合型混凝土防腐阻锈剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将5份三乙醇胺与1.5份络合剂混合，140℃加热反应3-5分钟，再加入0.8份氢氧化钙，130℃反应3-5分钟，冷却，固化，粉碎，至比表面积达90m²/kg以上，制得固体醇胺。

（2）将磷化渣105℃烘干除水，分别将烘干的磷化渣、石膏在球磨机粉碎为20-40mm的粉末，使其比表面积达200m²/kg以上。

（3）在搅拌机中，按质量份数比加入上述干磷化渣粉末、石膏粉末、固体醇胺粉末、十二烷基磺酸钠和苯甲酸钠，搅拌混合得成品。

本发明产品的应用，对混凝土中的金属构件有明显的防锈作用，可大大延长金属构件的使用寿命。磷化渣是军工、汽车、机械行业金属表面磷化处理时产生的废渣，每年产生的数量巨大，目前还没有较好的综合利用方法，堆放、填埋处理对环境产生很大污染。磷化渣中的磷酸盐是阴极阻锈剂，能通过对钢筋的吸附在钢筋表面阴极区域形成一层致密的保护膜，对氧起到屏障作用，阻止钢筋锈蚀。磷化渣中铁离子、锌离子、锰离子等可与碱性混凝土水化原位生成氢氧化铁、氢氧化锌、氢氧化锰微粒，提高混凝土的密实性。利用废弃的磷化渣作防腐阻锈剂原料，可变废为宝，实现废弃物的综合利用，降低阻锈剂的生产成本。苯甲酸钠组分为阳极阻锈剂，能直接参与界面化学反应，在钢筋表面阳极区形成氧化铁钝化膜，可提高钢筋抗氯离子渗透性、阻止铁离子的流失从而达到阻止钢筋锈蚀。同时，也可以有效抑制碱骨料反应。通过上述两种阻锈方式的复合作用，可同时保护钢筋阴阳两极，提高混凝土阻止钢筋锈蚀的能力。固体醇胺具有较好的早强作用。它可以通过水化作用，产生三乙醇胺与金属离子形成的溶于水的共价络合物，该络合物会在水泥颗粒表面生成可溶区点，使之溶解速率加快，进而金属铝离子与石膏反应生成硫铝酸钙的速率随之提高、数量随之增加，在水泥硬化之前，基本完成体积膨胀。硫铝酸钙与水泥矿物组分反应生成的晶体具有填充、堵塞、封闭混凝土毛细管孔隙作用，可提高混凝土的密实性，有效补偿混凝土的干缩，防止或减少干缩有害裂纹的产生，提高混凝土抗硫酸盐、氯离子、化学物质深入的性能和早期强度。固体醇胺水化可使产生的氢氧化钙的介稳过饱和度提高，会更加有效阻止C3A水化初期形成疏松结晶结构物，提高水泥石的致密性和强度。硫酸铝钙生成量增多，消耗了C3A也即减少了C3A水化物的数量，使C3A水化物由非晶型向晶型转化，对混凝土中后期强度有利。固体醇胺水化产生的三乙醇胺对C2S,C3S早期水化过程有一定抑制作用，对后期水化物的形成有利，可以提高混凝土后期强度。固体醇胺水化产生的三乙醇胺分子上的氨基、羟基的N原子、O原子上的孤对电子可以与铁原子空的d轨道产生配位键，形成极强的化学吸附层，该吸附层致密、稳定且难脱附，能有效阻止氯离子、氧气等腐蚀介质的渗透，使混凝土即使浸泡在盐水中，其中的钢筋也不会生锈。十二烷基磺酸钠为阴离子表面活性剂，具有优异的渗透、洗涤、润湿、去污和乳化作用。本发明的阻锈剂可以提高混凝土在海水或污染水体环境中各龄期的强度，7天、28天的抗压强度分别达到112%，107%。在有效抗氯离子渗透的作用下，使各龄期混凝土氯离子扩散系数明显下降，抗渗等级提高到P12。本发明的固体防腐阻锈剂制备简单，价格低廉，易于包装运输，可直接掺入混凝土中应用，能有效克服单一阻锈剂用量不足时对钢筋的保护作用下降的缺点。

通过以下实施例进一步举例说明本发明，但应注意本发明的范围并不受这些实施例的任何限制。

具体实施方式

实施例1

一种复合型混凝土防腐阻锈剂，其特征在于，包括按质量份数比构成的如下组分：

磷化渣 20份

氟石膏 6份

固体醇胺 10份

苯甲酸钠 5份

十二烷基磺酸钠 3份

（1）将5份三乙醇胺与1.5份硝酸铝混合，140℃加热反应3-5分钟，再加入0.8份氢氧化钙，130℃反应3-5分钟，冷却，固化，粉碎，至比表面积达90m²/kg以上，制得固体醇胺粉末。

（2）将磷化渣105℃烘干除水。分别将烘干的磷化渣、氟石膏在球磨机粉碎为20-40mm的粉末，使其比表面积达200m²/kg以上。

（3）取干磷化渣20份，氟石膏6份加入搅拌机中，搅拌下加入固体醇胺10份，苯甲酸钠5份，十二烷基磺酸钠3份，搅拌混合制备出产品（1）。

实施例2

一种复合型混凝土防腐阻锈剂，其特征在于，包括按质量份数比构成的如下组分：

磷化渣 15份

脱硫石膏 5份

固体醇胺 12份

苯甲酸钠 7份

十二烷基磺酸钠 2份

固体醇胺制备方法、固体醇胺、干磷化渣、脱硫石膏粉碎粒度同实施例1。

取干磷化渣15份，脱硫石膏5份加入搅拌机中，搅拌下加入固体醇胺12份，苯甲酸钠7份，十二烷基磺酸钠2份，搅拌混合制备出产品（2）。

实施例3

一种复合型混凝土防腐阻锈剂，其特征在于，包括按质量份数比构成的如下组分：

磷化渣 25份

二水石膏 10份

固体醇胺 15份

苯甲酸钠 10份

十二烷基磺酸钠 3份

固体醇胺制备方法、固体醇胺、干磷化渣、二水石膏粉碎粒度同实施例1。

取干磷化渣25份，二水石膏10份加入搅拌机中，搅拌下加入固体醇胺15份，苯甲酸钠10份，十二烷基磺酸钠3份，搅拌混合制备出产品（3）。

实施例4

实施例产品以粉剂直接拌合于混凝土中，掺量为0.5%，按规定方法检测产品防腐阻锈性能，结果如表1。 结果显示，实施例产品（1)(2)(3)均提高了混凝土在海水或污染水体环境中各龄期的强度，7天、28天的抗压强度分别达到108-112%，105-107%。在有效抗氯离子渗透的作用下，使各龄期混凝土氯离子扩散系数均明显下降，抗渗等级提高到P11-P12。

Claims (4)

1.一种复合型混凝土防腐阻锈剂，其特征在于，包括按质量份数比构成的如下组分：

磷化渣 15-30份

石膏 5-10份

固体醇胺 10-20份

苯甲酸钠 5-10份

十二烷基磺酸钠 2-5份；

所述的固体醇胺由三乙醇胺、络合剂和Ca(OH)₂在130-140℃反应制备而成；所述的络合剂为硝酸铝；固体醇胺结构如下所示：

式中，L为Al³⁺。

2.根据权利要求1所述的复合型混凝土防腐阻锈剂，其特征在于所述的磷化渣为军工、汽车、机械加工金属表面用磷化液进行磷化处理时产生的废渣，主要组成是磷酸铁、磷酸锌，含铁15-20%，含磷酸根50%，含锌、锰6-11%。

3.根据权利要求1所述的复合型混凝土防腐阻锈剂，其特征在于所述的石膏为氟石膏、磷石膏、脱硫石膏、二水石膏或硬石膏的一种或几种。

4.权利要求1所述的复合型混凝土防腐阻锈剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将5份三乙醇胺与1.5份络合剂混合，140℃加热反应3-5分钟，再加入0.8份氢氧化钙，130℃反应3-5分钟，冷却，固化，粉碎，至比表面积达90m²/kg以上，制得固体醇胺；

（2）将磷化渣105℃烘干除水；分别将烘干的磷化渣、石膏在球磨机粉碎为20-40μm的粉末，使其比表面积达200m²/kg以上；

（3）在搅拌机中，按质量份数比加入上述干磷化渣粉末、石膏粉末、固体醇胺粉末、十二烷基磺酸钠和苯甲酸钠，搅拌混合得成品。