CN109279800A - 一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂及制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂及制备方法与应用，包括如下以质量计算的制备原料：98％‑100％萝卜提取液、防腐添加剂0％‑2％。与现有技术相比，具有以下优点：取材绿色环保低碳，成本低，材料来源广泛产量大，有利于工业化生产；避免了传统的亚硝酸盐污染环境和有机阻锈剂制备工艺复杂这些弊端；利用原料萝卜提取液中已含有的阻锈成分，阻锈成分与钢筋发生相互作用使得钢筋表面存在吸附膜，抑制了氯离子对钢筋的直接侵蚀破坏；制备而成的阻锈剂具有优异的阻锈效果；且制备方法和应用方法简单，前景广阔。

Description

一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂及制备方法与应用
技术领域
本发明涉及钢筋阻锈剂领域，尤其涉及一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂及制备方法与应用。
背景技术
钢筋混凝土是一种重要的工程结构，在沿海环境、冬季除冰盐以及西部盐碱地等高氯盐环境中，钢筋混凝土面临氯盐的侵蚀破坏危险。氯离子通过迁移渗透对流扩散、毛细作用通过混凝土孔隙迁移到钢筋表面，当达到临界氯离子浓度时钢筋锈蚀反应加速，生成的膨胀性腐蚀产物会使得结构产生内应力，应力严重时会使得结构发生顺筋开裂。因而氯盐侵蚀破坏和提高钢筋混凝土结构的使用寿命是当前重要的研究热点。
为了提高钢筋混凝土抗氯盐侵蚀性，研究学者已提出了许多方法，主要有通过提高混凝土的密实性、使用耐蚀和合金钢筋、使用钢筋阻锈剂和钢筋涂层、阴极保护法和混凝土再碱化等方法。其中阻锈剂由于使用便捷、成本低廉且能够起到对钢筋的长期保护作用而被广泛应用在工程实际中。但是现有的阻锈剂往往存在许多有待解决的问题，如以亚硝酸盐为代表的强氧化阳极型阻锈剂，阻锈效果虽然显著却对人类和环境具有很大的毒害，已被欧盟发达国家禁用。氨基醇型有机阻锈剂阻锈效率低制备复杂成本较高。因此寻找一种绿色环保型的高效阻锈剂就显得益发重要。
新世纪以来，以动植物为代表的天然型绿色材料受到了研究人员的广泛关注，一些学者从一些动植物中提取有效成分将其用作钢筋混凝土阻锈剂，取得了显著的效果。
萝卜中富含维生素、类黄酮等多种杂环化合物，此类有机物富含N、O、S、P等极性基团，它们能通过与Fe2+的空d轨道发生供电子与吸电子作用，从而有效吸附在钢筋表面来抑制或减弱钢筋的腐蚀。
如何将其以合理合适的配比应用到钢筋阻锈剂中去以获得最佳的阻锈效果值得研究。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提出了一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂及制备方法与应用，制备而成的阻锈剂具有优异的阻锈效果，且材料来源广泛，成本低，绿色环保低碳。
技术方案：为达以上目的，本发明采取以下技术方案：一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂，包括如下以质量计算的制备原料：98％-100％萝卜提取液、防腐添加剂0％-2％。
更为优选的，所述萝卜提取液的提取方法为首先取新鲜萝卜机械压碎，加入其质量5-15倍体积的酸溶液进行浸泡，浸泡完成后取上清液通过减压过滤装置过滤处理得滤液；再将滤液蒸馏处理后得所需萝卜提取液。
更进一步的，所述酸溶液为磷酸和硝酸。
更为优选的，所述浸泡的时间为1-10h。
更为优选的，所蒸馏时间为1-6h，蒸馏温度为100-150℃。
更为优选的，所述防腐添加剂为山梨酸或其盐类。
本发明还公开了上述基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂的制备方法，具体为将萝卜提取液与防腐添加剂进行混合，搅拌均匀后即得所需钢筋阻锈剂。
本发明还公开了上述基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂的应用，用于水泥凝胶材料中，所述钢筋阻锈剂在混凝土的搅拌混合时以外加剂的形式掺入其中。
更进一步的，所述钢筋阻锈剂的掺入量为水泥凝胶材料质量的2.0％-8.0％。
本发明的基本原理：根据现有的钢筋缓蚀机理，阻锈剂通过在钢筋表面形成吸附膜、钝化膜、沉淀膜而阻碍氯离子对钢筋的侵蚀，从而降低腐蚀的可能性。本研究发现萝卜汁提取液含有丰富的维生素和类黄酮等杂环化合物，其含有N、O、S、P等极性原子或基团，这些极性原子能够通过与Fe2+发生供电子与受电子相互作用，从而使得其能吸附在钢筋表面而减缓钢筋的电化学腐蚀反应。本发明充分利用萝卜提取液含有已有的阻锈成分，阻锈成分与钢筋发生相互作用使得钢筋表面存在吸附膜，抑制了氯离子对钢筋的直接侵蚀破坏。
有益效果：本发明提供的一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂及制备方法与应用，与现有技术相比，具有以下优点：取材绿色环保低碳，成本低，材料来源广泛产量大，有利于工业化生产；避免了传统的亚硝酸盐污染环境和有机阻锈剂制备工艺复杂这些弊端；利用原料萝卜提取液中已含有的阻锈成分，阻锈成分与钢筋发生相互作用使得钢筋表面存在吸附膜，抑制了氯离子对钢筋的直接侵蚀破坏；制备而成的阻锈剂具有优异的阻锈效果；且制备方法和应用方法简单，前景广阔。
附图说明
图1是含0.1mol/L NaCl的饱和Ca(OH)2溶液中，掺有本发明实施例1钢筋阻锈剂与空白样的钢筋电化学阻抗谱的Nyquist图。其中曲线a为添加了钢筋阻锈剂，曲线b为未加阻锈剂；
图2是含0.2mol/L NaCl的饱和Ca(OH)2溶液中，掺有本发明实施例2钢筋阻锈剂与空白样的钢筋的动电位极化图。其中曲线a为添加了钢筋阻锈剂，曲线b为未加阻锈剂；
图3是在内掺0.5％NaCl(相对于水泥胶凝材料的质量分数)的砂浆试件，掺有本发明实施例3钢筋阻锈剂与空白样的钢筋电化学阻抗谱的Nyquist图。其中曲线a为添加了钢筋阻锈剂，曲线b为未加阻锈剂。
具体实施方式
实施例1：
一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂的制备方法：具体将萝卜提取液与防腐添加剂进行混合，搅拌均匀后即得所需钢筋阻锈剂，以质量百分数计，萝卜提取液为99.5％，防腐添加剂为山梨酸防腐剂，用量为0.5％。其中萝卜提取液的制备方法提取过程如下，取30g的新鲜萝卜机械压碎处理，加入200mL的质量浓度为3％的磷酸浸泡4h，取上清液通过减压过滤装置进行过滤处理得滤液，经100℃蒸馏4h处理得萝卜提取液。
实施例2：
一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂的制备方法：具体将萝卜提取液与防腐添加剂进行混合，搅拌均匀后即得所需钢筋阻锈剂，以质量百分数计，萝卜提取液为99.9％，防腐添加剂为山梨酸防腐剂，用量为0.1％，其中萝卜提取液的制备方法同上，不同之处在于加入的酸为质量浓度为3％的硝酸，浸泡时间为4h，蒸馏温度为120℃，蒸馏时间为4h。
实施例3：
一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂的制备方法：具体将萝卜提取液与防腐添加剂进行混合，搅拌均匀后即得所需钢筋阻锈剂，以质量百分数计，萝卜提取液为99.9％，防腐添加剂为山梨酸防腐剂，用量为0.1％，其中萝卜提取液的制备方法同上，不同之处在于加入的酸为质量浓度为3％的磷酸，浸泡时间为8h，蒸馏温度为120℃，蒸馏时间为6h。
阻锈效果测试对比试验：
测试方法及结果如下：
1)模拟混凝土孔溶液钢筋试样电化学阻抗试验：
用于模拟混凝土孔溶液的钢筋试样：选用的钢筋，并用环氧树脂包裹其侧表面；每次实验前，依次用200号、600号和1000号的砂纸打磨钢筋电极表面，再用抛光机打磨成镜面，即得所需的钢筋工作电极。将上述实施例1制得的钢筋阻锈剂加入到含有0.1mol/L NaCl溶液中进行，添加量为溶液质量的2％，将实施例2制得的钢筋阻锈剂加入到0.2mol/L NaCl的饱和氢氧化钙溶液中，添加量为溶液质量的4％，进行动电位极化试验。
在0.1mol/L NaCl的模拟混凝土孔溶液中，钢筋样品的电化学阻抗谱请参考图1所示，曲线a为掺有阻锈剂的样品，曲线b为未加阻锈剂的空白样。
从图中可以看出，加有阻锈剂的钢筋的阻抗弧显著大于空白样，Rct电荷转移电阻分别为4.415×104Ω·cm2和4.335×103Ω·cm2，阻锈效率达到90.2％，这说明本发明的阻锈剂能够有效的降低腐蚀速率。
在0.2mol/L NaCl的模拟混凝土孔溶液中，钢筋的动电位极化曲线请参考图2所示，曲线a为掺有阻锈剂的样品，曲线b为未加阻锈剂的空白样。
从图中可以看出，加入钢筋阻锈剂的体系，腐蚀电流密度较未加入钢筋阻锈剂的体系大幅降低，同时钢筋电极的自腐蚀电位和点蚀电位明显正移，其中自腐蚀电位正移了217mv，点蚀电位正移了0.767v，钝化区范围增大了0.828v。这说明本发明的阻锈剂能够有效降低钢筋腐蚀速率。
2)砂浆成型钢筋试样电化学阻抗试验：
用于砂浆成型的钢筋试样：钢筋试样尺寸为直径10mm*14cm，留下长度为10cm的工作面，其余部分均用热缩管和环氧树脂密封。每次实验前，依次用200号、600号和1000号的砂纸打磨钢筋电极表面，再用抛光机打磨成镜面，即得所需的钢筋工作电极。
砂浆所用原材料的质量比例为水泥胶凝材料:水:砂＝1:0.45:2.5，试件尺寸为40mm*40mm*160mm，内掺相对于水泥的质量百分数0.5％的NaCl，钢筋阻锈剂掺入量为水泥胶凝材料质量的4％，28d标准养护后进行电化学阻抗谱测试。
测试结果如下：
在砂浆试样中，钢筋样品的电化学阻抗谱曲线请参考图3所示，曲线a为掺有阻锈剂的样品，曲线b为未加阻锈剂的空白样。从图中可以看出，掺有阻锈剂的容抗弧半径远大于空白样，这说明阻锈剂在砂浆中对钢筋的锈蚀有一定的阻锈作用。
从以上测试结果可以看出：本发明一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂及制备方法与应用避免了传统的亚硝酸盐污染环境和有机阻锈剂制备工艺复杂这些弊端；利用原料萝卜提取液中已含有的阻锈成分，阻锈成分与钢筋发生相互作用使得钢筋表面存在吸附膜，抑制了氯离子对钢筋的直接侵蚀破坏；制备而成的阻锈剂具有优异的阻锈效果；且制备方法和应用方法简单，前景广阔。

Claims (9)

1.一种基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂，其特征在于包括如下以质量计算的制备原料：98％-100％萝卜提取液、防腐添加剂0％-2％。
2.根据权利要求1所述的基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂，其特征在于：所述萝卜提取液的提取方法为首先取新鲜萝卜机械压碎，加入其质量5-15倍体积的酸溶液进行浸泡，浸泡完成后取上清液通过减压过滤装置过滤处理得滤液；再将滤液蒸馏处理后得所需萝卜提取液。
3.根据权利要求2所述的基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂，其特征在于：所述酸溶液为磷酸和硝酸。
4.根据权利要求2所述的基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂，其特征在于：所述浸泡的时间为1-10h。
5.根据权利要求2所述的基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂，其特征在于：所蒸馏时间为1-6h，蒸馏温度为100-150℃。
6.根据权利要求1所述的基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂，其特征在于所述的防腐添加剂为山梨酸或其盐类。
7.一种权利要求1所述的基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂的制备方法，其特征在于将萝卜提取液与防腐添加剂进行混合，搅拌均匀后即得所需钢筋阻锈剂。
8.一种权利要求7制备的基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂的应用，其特征在于用于水泥材料中，所述钢筋阻锈剂在混凝土的搅拌混合时以外加剂的形式掺入其中。
9.根据权利要求8所述的基于萝卜提取液的钢筋阻锈剂的应用，其特征在于：所述钢筋阻锈剂的掺入量为水泥胶凝材料质量的2.0％-8.0％。
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