CN110078410B

CN110078410B - 氨基醇复合阻锈剂及其应用

Info

Publication number: CN110078410B
Application number: CN201910427599.XA
Authority: CN
Inventors: 杭美艳; 曲树强; 李斌; 赵根田; 王树奇
Original assignee: Baotou Anshun New Building Materials Co ltd; Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Baotou Anshun New Building Materials Co ltd; Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2021-06-22
Anticipated expiration: 2039-05-22
Also published as: CN110078410A

Abstract

本发明提出一种氨基醇复合阻锈剂及其应用。以质量份计其包括：聚合多元氨基醇8‑10份；吸附型缓蚀剂35‑53份；混凝土性能改进剂11‑16份；水30‑40份；聚合多元氨基醇为甲氨基、乙二醇、丙二醇和丙三醇的聚合物；以质量份计吸附型缓蚀剂包括：三乙醇胺10‑14份；改性单氰胺10‑15份；聚合多元醇5‑8份；聚合醇胺10‑16份；以质量份计混凝土性能改进剂包括：引气剂0.01‑0.04份；防沉乳化剂0.1‑0.2份；早期防缩剂0.01‑0.02份；粘度改性剂3‑5份；塑化剂8‑10份。该阻锈剂掺和于混凝土中使钢筋阻锈性能优异，且能够用于寒冷地区和硫酸盐、氯盐侵蚀环境中的钢筋混凝土的防腐蚀和防锈。

Description

氨基醇复合阻锈剂及其应用

技术领域

本发明涉及建筑钢筋防腐技术领域，尤其涉及用于寒冷地区和硫酸盐、氯盐侵蚀环境中的钢筋混凝土腐蚀的氨基醇复合阻锈剂及其应用。

背景技术

现阶段常见的钢筋阻锈方法有很多种，如，在混凝土表面涂渗透结晶材料、防锈涂料涂覆钢筋表面、用抗硫酸盐水泥配置抗侵蚀的混凝土或采用混凝土钢筋阻锈剂。实践证明，拌制混凝土拌合物时，掺加阻锈剂是预防恶劣环境中钢筋腐蚀的一种经济有效的补充措施。但是，阻锈剂中应用较多的亚硝酸盐阻锈剂对环境危害较大，当使用不规范时会增加钢筋锈蚀，存在风险；而磷酸盐和碳酸盐类阻锈剂用量较大，成本高，推广应用较少；现有技术中也有采用有机类阻锈剂进行钢筋阻锈的，但是现有的有机类阻锈剂的性能较单一，易受材料和混凝土硬化状态的影响，施工使用效率低，对环境适应性较差，且不能根据实际使用环境进行调整，阻锈效果较差。

目前，硫酸盐、氯盐侵蚀破坏被认为是引起混凝土钢筋锈蚀和混凝土结构耐久性劣化的主要原因之一，同时也是影响因素最为复杂的环境侵蚀。因此开发一种既能钢筋阻锈，同时还能提高混凝土抗硫酸盐、抗氯盐侵蚀性能的复合阻锈剂势在必行。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种氨基醇复合阻锈剂及其应用，所要解决的技术问题是在混凝土中掺和一定量的所述的氨基醇复合阻锈剂后，使混凝土中的钢筋阻锈性能优异，且能够用于寒冷地区和硫酸盐、氯盐侵蚀环境中的钢筋混凝土的防腐蚀防锈，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种氨基醇复合阻锈剂，以质量份计其包括：

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的氨基醇复合阻锈剂，其中所述的聚合多元氨基醇为由甲氨基、乙二醇、丙二醇和丙三醇聚合而成的聚合物。

优选的，前述的氨基醇复合阻锈剂，其中所述的吸附型缓蚀剂由以下质量份的原料组成：

优选的，前述的氨基醇复合阻锈剂，其中所述的混凝土性能改进剂由以下质量份的原料组成：

优选的，前述的氨基醇复合阻锈剂，其中所述的引气剂选自松香皂角类引气剂、松香树脂类引气剂、烷基磺酸盐类引气剂或皂角苷类引气剂中的至少一种。

优选的，前述的氨基醇复合阻锈剂，其中所述的防沉乳化剂选自焦磷酸钠、硬脂酸钠或月桂基硫酸钠中的至少一种。

优选的，前述的氨基醇复合阻锈剂，其中所述的早期防缩剂选自羧甲基纤维素醚、糊精、多聚糖或丙烯酰胺中的至少一种。

优选的，前述的氨基醇复合阻锈剂，其中所述的粘度改性剂为聚羧酸系增稠剂。

优选的，前述的氨基醇复合阻锈剂，其中所述的塑化剂为聚羧酸减水剂。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种根据前述的氨基醇复合阻锈剂在寒冷地区和硫酸盐和/或氯盐侵蚀环境下混凝土中的应用。

借由上述技术方案，本发明提供的氨基醇复合阻锈剂及其应用至少具有下列优点：

本发明提供的氨基醇复合阻锈剂针对现有无机类阻锈剂污染大，有毒，对混凝土后期强度影响大和性能单一，以及对于特殊环境下适应性较差的实际情况，提供了一种性能可调节的氨基醇复合阻锈剂，其具有以下优点：

1、本发明提供的氨基醇复合阻锈剂主要通过阻锈剂成膜组分和成膜稳定组分以及性能改善组分的科学合理运用的技术手段，从而能够有效提高掺入本阻锈剂的混凝土防渗、阻锈、防腐等性能，并提高钢筋表面的持久防锈性能，使钢筋表面形成的钝化膜不宜被破坏，在不同的环境中能有良好的阻锈效果；

2、本发明提供的氨基醇复合阻锈剂在钢筋耐锈蚀性能影响及耐盐水浸渍性能影响中表现出良好的阻锈性能，可以克服单组分阻锈材料阻锈性能的不足的缺陷；

3、本发明提出的氨基醇复合阻锈剂和其他同类型阻锈剂相比，其阻锈效果增加、防腐作用明显，而且本发明能针对不同使用环境和使用要求进行调整，使之能够达到最好的阻锈效果，尤其在北方寒冷地区以及盐碱地区的钢筋混凝土阻锈有良好的效果；所述的氨基醇复合阻锈剂功能齐全，综合性能好；

4、本发明提出的氨基醇复合阻锈剂生产工艺简单，仅需将所述的组分简单搅拌10min即可得到所述的氨基醇复合阻锈剂；其在混凝土中使用具有掺量低的特点，还具有改善混凝土性能，具有较好的早强效果和后期增强效果，改善混凝土的和易性，减少混凝土收缩和裂缝，提高混凝土的抗渗性和耐久性等；

5、本发明提出的氨基醇复合阻锈剂用于普通硅酸盐水泥时，在水泥中加入本发明的产品后能够达到硫铝酸盐水泥的阻锈效果，可以大幅降低阻锈混凝土的单方造价，材料成本节约达到110元/m³；

6、本发明提供的氨基醇复合阻锈剂适用性广泛，材料性能可根据客户要求和实际应用环境进行调节，尤其对寒冷地区和硫酸盐侵蚀地区环境中钢筋混凝土防腐阻锈效果较好。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的氨基醇复合阻锈剂及其应用其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明提出一种氨基醇复合阻锈剂，以质量份计其包括：

本发明直接购买的市售阿拉丁牌聚合多元氨基醇。

本发明提供的氨基醇复合阻锈剂采用聚合多元氨基醇为钢筋钝化膜主要形成组分，能够有效的在钢筋表面形成钝化膜。所述的聚合多元氨基醇化合物，通过物理吸附或化学吸附的方式扩散到达钢筋表面，成膜物质包含的N、S、OH^-等极性基团的疏水基和烃链等有机高分子化合物结合，同时作用于阴极和阳极，通过非共享电子强大的物理吸附力或化学吸附力，在钢筋表面最外层定向排布形成疏水层，生成的鳌合环取代原本吸附在钢筋表面的Cl^-、OH^-以及其他阴离子，在阴极区和阳极区都形成分子钝化膜，从而阻碍了Cl^-、H₂O、O₂等侵蚀介质向钢筋表面的渗透，降低了钢筋锈蚀机会，抑制了钢筋发生锈蚀。

所述的三乙醇胺为市售原料，本发明使用国轩牌三乙醇胺，产地山东。

所述的改性单氰胺为市售原料，本发明使用江苏中如化工生产的改性单氰胺。

所述的聚合多元醇为市售原料，本发明使用山东摩尔化工生产的摩尔牌聚合多元醇，其是由二聚丙三醇、三聚丙三醇和三乙醇胺聚合的混合物。

所述的聚合醇胺为市售原料，本发明使用江阴创林化工有限公司生产的中石化牌聚合醇胺，其是由多元醇及聚合多元醇、聚合醇胺等多种有机物组成的液体混合物。

本发明提供的氨基醇复合阻锈剂通过三乙醇胺、改性单氰胺、聚合多元醇和聚合醇胺等优化组合作为阻锈材料中的吸附型缓蚀剂，也叫做钝化膜稳定组分，其—N＝基团与铁离子有较好的络合能力。此缓蚀剂的加入能在钢筋表面的疏水层内部，钝化膜外部形成新的吸附膜，进一步完善钝化膜的膜层，从而形成更为完整致密的一层二维网络的缓蚀屏障，有效切断Cl^-向膜内渗透的部分扩散通道，并能够有效延缓氯离子对钢筋的破坏作用，提高钢筋表面钝化膜的稳定性，可显著延缓钢筋腐蚀的发生。

本发明提供的氨基醇复合阻锈剂通过采用引气剂、防沉乳化剂、早期防缩剂、粘度改性剂、塑化剂复合优化，可以改善混凝土的性能并阻塞混凝土孔隙，能够有效缓解硫酸盐和氯盐等对钢筋钝化膜的破坏，同时提高混凝土抗氯离子和硫酸根离子渗透性能，增强混凝土抗腐蚀性能，阻锈性能良好。

本发明提供的氨基醇复合阻锈剂的在多种环境中都能得到良好的适应性，很好的抗冻融性能和抗碳化性能，改善混凝土孔结构，提升混凝土的阻锈性能和综合抗腐蚀能力，尤其对寒冷地区和盐碱地区钢筋混凝土阻锈有良好的效果。

所述的防沉乳化剂的粒度为100-140目。

本发明还提出一种根据前述的氨基醇复合阻锈剂在寒冷地区和硫酸盐和/或氯盐侵蚀环境下混凝土中的应用。

本发明主要通过钢筋成膜组分和成膜稳定组分以及性能改善组分的科学合理运用的技术手段，从而能够有效提高掺入本阻锈剂的混凝土防渗、阻锈、防腐等性能，并提高钢筋表面的持久防锈性能，使钢筋表面形成的钝化膜不宜被破坏，在不同的环境中能有良好的阻锈效果。

下面通过具体实施例做更详细的介绍：

本发明的实施例中，试验用的混凝土配合比以C35混凝土配比为例。抗复合盐侵蚀性能和腐蚀电量的影响性能按照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》及GB/T 31296-2014《混凝土防腐阻锈剂》标准要求进行检测，其中抗复合盐侵蚀性能试验采用高浓度复合盐(5％MgSO4+5％NaCl+10％Na2SO4)溶液进行混凝土抗复合盐侵蚀干湿循环试验，加速钢筋的锈蚀，每个循环均检测电流并记录，直至通过基准混凝土试件的平均总的宏电池电流量超过150C或者更大时停止试验。

下述的实施例中所使用的原料均为市售采购。

实施例1：

按下述的质量份比例称量氨基醇复合阻锈剂的原料，将原料混合搅拌，控制搅拌时间10分钟。

聚合多元氨基醇8份、三乙醇胺10份、改性单氰胺12份、聚合多元醇8份、聚合醇胺11份、引气剂采用松香皂角类引气剂0.025份、防沉乳化剂采用焦磷酸钠0.1份、早期防缩剂采用羧甲基纤维素醚0.01份、粘度改性剂采用聚羧酸系增稠剂3份、塑化剂采用聚羧酸减水剂)8份，加入水40份。

按C35混凝土配比混配制基准混凝土。

将本实施例所配制的氨基醇复合阻锈剂按质量百分比掺量为胶凝材料的5％(外掺法)，其阻锈剂性能测试数据如表1和表2所示。

实施例2：

聚合多元氨基醇10份、三乙醇胺13份、改性单氰胺10份、聚合多元醇6份、聚合醇胺16份、引气剂采用烷基磺酸盐类引气剂0.01份、防沉乳化剂采用硬脂酸钠0.2份、早期防缩剂采用糊精0.015份、粘度改性剂采用聚羧酸系增稠剂5份、塑化剂采用聚羧酸减水剂10份，加入水30份。

按C35混凝土配比混配制基准混凝土。

实施例3：

聚合多元氨基醇8.5份、三乙醇胺14份、改性单氰胺15份、聚合多元醇5份、聚合醇胺10份、引气剂采用松香树脂类引气剂0.03份、防沉乳化剂采用月桂基硫酸钠0.2份、早期防缩剂采用多聚糖0.02份、粘度改性剂采用聚羧酸系增稠剂5份、塑化剂采用聚羧酸减水剂10份，加入水33份。

按C35混凝土配比混配制基准混凝土。

实施例4：

聚合多元氨基醇10份、三乙醇胺14份、改性单氰胺11份、聚合多元醇7份、聚合醇胺12份、引气剂采用皂角苷类引气剂0.04份、防沉乳化剂采用焦磷酸钠)0.1份、早期防缩剂采用丙烯酰胺0.02份、粘度改性剂采用聚羧酸系增稠剂4份、塑化剂采用聚羧酸减水剂9份，加入水33份。

按C35混凝土配比混配制基准混凝土。

对比例：

选用山东产的氨基醇类阻锈剂。

按C35混凝土配比混配制基准混凝土。

基准混凝土：

按C35混凝土配比混配制基准混凝土。不掺和任何阻锈剂，其性能测试数据如表1和表2所示。

表1阻锈剂对混凝土抗复合盐侵蚀性能影响的测试数据

注：①标准养护试件与侵蚀试件的龄期相同；

②30次、60次、90次表示侵蚀循环的次数；

③复合盐侵蚀系数比按下述方法计算获得：R＝Kt/Kc，Kt为受检混凝土90次干湿循环的复合盐侵蚀系数，Kc为基准混凝土90次干湿循环的复合盐侵蚀系数；

④所述的钢筋锈蚀情况为90次干湿循环之后的钢筋表面情况。

由上述表1的测试数据可以看出，随着侵蚀次数的增加，混凝土抗压强度逐渐减小，说明混凝土受到了侵蚀溶液的侵蚀作用。掺本发明实施例1至实施例4的阻锈剂的混凝土于30次、60次和90次干湿循环后的抗压强度均大于基准混凝土，复合盐侵蚀系数明显高于基准混凝土，复合侵蚀系数比明显高于规范规定的115的限值，说明了本发明的防腐阻锈材料抗侵蚀性能优良。掺入适量防腐阻锈材料后，其中引气剂、防沉乳化剂、早期防缩剂、粘度改性剂、塑化剂等组分可将水泥水化析出的大量氢氧化钙、高碱性铝酸钙等不稳定或亚稳定状态的物质转变成稳定的有利于均质、密实的水泥石结构，有效改善了混凝土的孔隙结构、提高了混凝土的密实度，进而提高了混凝土的抗侵蚀性能。由于基准混凝土和掺山东生产的氨基醇类阻锈剂组成和功能单一，使混凝土孔隙较大，侵蚀介质复合盐容易进入到混凝土内部，从而使混凝土结构变得更加松散，故抗侵蚀阻锈性能效果不明显。

表2阻锈剂对钢筋腐蚀电量的影响的测试数据(单位/C)

由上述表2的测试数据可以看出，掺入实施例1至实施例4的阻锈剂的混凝土在受复合盐(5％MgSO4+5％NaCl+10％Na2SO4)侵蚀早期(≤36d)时，钢筋表面受钝化膜保护，氯离子未能渗透到钢筋表面，混凝土内部未产生腐蚀原电池，所测得的腐蚀电流均小于10μA，故未发生腐蚀现象，而基准混凝土和掺山东产的阻锈剂的混凝土在36d时，腐蚀电流已超过10μA，分别达到22.3μA和12.2μA，腐蚀已经开始萌发。随着侵蚀时间的延长，高浓度氯离子逐渐对混凝土内部钢筋表面钝化膜产生破坏作用，钢筋逐渐开始锈蚀，混凝土产生的腐蚀电流、腐蚀电量逐渐增大。掺入实施例1至实施例4的阻锈剂的混凝土各侵蚀龄期的腐蚀电量明显低于未掺阻锈剂的基准混凝土，说明了本发明提供的氨基醇复合阻锈剂具有良好的抗氯盐侵蚀锈蚀性能。

由于基准混凝土和掺山东产的阻锈剂的混凝土孔隙较大，外界复合盐侵蚀溶液(5％MgSO4+5％NaCl+10％Na2SO4)更容易进入混凝土内部，随着时间的延长，混凝土内部孔结构中盐结晶量逐渐增加，盐结晶产生的膨胀压对孔壁的破坏作用逐渐增大，致使混凝土内部联通孔逐渐增多，氯盐更易渗透到钢筋表面，为钢筋腐蚀创造了前提条件，加速了钢筋的锈蚀。

掺入实施例1至实施例4的阻锈剂的混凝土，防腐蚀组分使其内部孔隙结构得到改善，密实度增大，混凝土的抗氯离子渗透性能得到提高，外界侵蚀溶液中的氯离子进入混凝土内部速率较为缓慢，阻锈组分使得钢筋表面产生较厚、较稳定的钝化膜保护钢筋免受氯离子破坏，二者共同作用，故钢筋锈蚀程度浅，产生的腐蚀电量较小，因而本发明的阻锈材料能够有效防止混凝土内部钢筋的锈蚀，具有良好的抗氯盐侵蚀锈蚀性能。

本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种氨基醇复合阻锈剂，其特征在于，以质量份计其包括：

其中，所述的吸附型缓蚀剂由以下质量份的原料组成：

2.根据权利要求1所述的氨基醇复合阻锈剂，其特征在于，

所述的聚合多元氨基醇为由甲氨基、乙二醇、丙二醇和丙三醇聚合而成的聚合物。

3.根据权利要求1或2所述的氨基醇复合阻锈剂，其特征在于，

所述的混凝土性能改进剂由以下质量份的原料组成：

4.根据权利要求3所述的氨基醇复合阻锈剂，其特征在于，

所述的引气剂选自松香皂角类引气剂、松香树脂类引气剂、烷基磺酸盐类引气剂或皂角苷类引气剂中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的氨基醇复合阻锈剂，其特征在于，

所述的防沉乳化剂选自焦磷酸钠、硬脂酸钠或月桂基硫酸钠中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的氨基醇复合阻锈剂，其特征在于，

所述的早期防缩剂选自羧甲基纤维素醚、糊精、多聚糖或丙烯酰胺中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的氨基醇复合阻锈剂，其特征在于，

所述的粘度改性剂为聚羧酸系增稠剂。

8.根据权利要求3所述的氨基醇复合阻锈剂，其特征在于，

所述的塑化剂为聚羧酸减水剂。

9.一种根据权利要求1至8任一项所述的氨基醇复合阻锈剂在寒冷地区和硫酸盐和/或氯盐侵蚀环境下混凝土中的应用。