CN110615632B - 一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂及其应用，该阻锈剂包含如下含量的组分：钼酸钠：100‑120g·m‑3；D‑葡萄糖酸钠：1‑2g·m‑3；二乙醇胺：2‑3L·m‑3；石油磺酸钠：1‑2L·m‑3；上述组分的含量以所要制备的钢筋混凝土的量来计算。本发明所公开的阻锈剂缓蚀效率始终大于95％，本阻锈剂具有长效，阻锈效果好，材料易得，环境友好，使用浓度和成本低等优点，是一种很有前途的适用于海洋环境的混凝土钢筋阻锈剂。

Description

一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种钢筋阻锈剂及其应用，特别涉及一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂及其在制备钢筋混凝土中的应用。
背景技术
钢筋混凝土是当今最主要的建筑材料之一，已广泛用于各类大型工程设施中，如桥梁、房屋和港口等。通常环境中，钢筋混凝土结构具有较长的使用寿命，但在海洋环境中，由于海水中的氯离子渗入混凝土结构内部，集聚在钢筋周围破坏钢筋的钝化膜，致使钢筋锈蚀。钢筋的腐蚀产物具有较大的体积，导致混凝土涨裂，从而大大加速了混凝土结构的失效。因此，提高海洋环境中钢筋混凝土结构的使用寿命，关键是要提高钢筋的防腐性能。阻锈剂是用于钢筋防腐的最简单有效的方法之一，目前已广泛应用于石油化工、钢铁、机械、运输等部门。
根据阻锈剂的成分不同，现有的钢筋阻锈剂分为无机类阻锈剂和有机类阻锈剂，无机类阻锈剂包括铬酸盐、锌盐、钼酸盐等，有机类阻锈剂包括羧酸、有机醛类、有机胺、壳聚糖类、纤维素类、淀粉类等。根据作用机理的不同，现有阻锈剂又分为阳极型阻锈剂、阴极型阻锈剂以及混合型阻锈剂。阳极型阻锈剂是通过抑制腐蚀过程的阳极反应来减缓腐蚀，如亚硝酸盐、铬酸盐、钼酸盐等；阴极型阻锈剂是通过抑制腐蚀过程的阴极还原反应而减缓腐蚀，如锌酸盐、脂肪酸类、磷酸盐类等。混合型阻锈剂是指能够同时抑制腐蚀过程的阳极反应和阴极反应的阻锈剂，如ZnO和Ca(OH)2的混合物以及部分有机类阻锈剂。不同种类的阻锈剂的作用机理不同，因此，用两种或两种以上的物质复配得到的复合型阻锈剂往往具有协同作用，阻锈效果更好。
现有的钢筋阻锈剂主要有以下不足：(1)在海洋环境中短期的阻锈效果良好，但长期浸泡时阻锈效果下降较快；(2)对环境有不利的影响；(3)使用浓度和成本较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂及其应用，以达到使用浓度低，长效，环境友好，添加工艺简单，阻锈效率高，对混凝土本体的性能影响小的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂，包含如下含量的组分：
钼酸钠：100-120g·m-3；
D-葡萄糖酸钠：1-2g·m-3；
二乙醇胺：2-3L·m-3；
石油磺酸钠：1-2L·m-3；
上述组分的含量以所要制备的钢筋混凝土的量来计算。
优选地，一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂，包含如下含量的组分：
钼酸钠：100g·m-3；
D-葡萄糖酸钠：2g·m-3；
二乙醇胺：2L·m-3；
石油磺酸钠：1L·m-3；
上述组分的含量以所要制备的钢筋混凝土的量来计算。
优选地，一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂，包含如下含量的组分：
钼酸钠：110g·m-3；
D-葡萄糖酸钠：1.5g·m-3；
二乙醇胺：2.5L·m-3；
石油磺酸钠：1.5L·m-3；
上述组分的含量以所要制备的钢筋混凝土的量来计算。
优选地，一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂，包含如下含量的组分：
钼酸钠：120g·m-3；
D-葡萄糖酸钠：1g·m-3；
二乙醇胺：3L·m-3；
石油磺酸钠：2L·m-3；
上述组分的含量以所要制备的钢筋混凝土的量来计算。
一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂在制备钢筋混凝土中的应用。
进一步的技术方案中，一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂在制备钢筋混凝土中的应用，具体方法如下：
第一步：根据要制备的混凝土的量，按立方米计，按照上述配方分别计算出所需要的钼酸钠、D-葡萄糖酸钠、二乙醇胺和石油磺酸钠的量，分别称取或量取上述四种物质；
第二步：根据要制备的混凝土的量，按体积计，计算和量取制备混凝土所需要添加的水，先将上述称量好的二乙醇胺倒入水中，搅拌均匀；再将石油磺酸钠倒入水中并搅拌均匀；然后再将钼酸钠倒入水中，搅拌，直至完全溶解；最后将D-葡萄糖酸钠倒入水中，搅拌，直至完全溶解；
继续搅拌，直至四种物质完全溶解于水并混合均匀；
第三步：根据要制备的混凝土的量，按立方米计，计算并量取出所需要的混凝土物料，将混凝土物料与第二步制备的四种物质的水溶液混合，搅拌均匀，即可用于制备钢筋混凝土。
钼酸钠是一种氧化膜型阻锈剂，可与钢筋基体发生反应，使钢筋表面钝化，形成一层钝化膜，阻止钢筋的腐蚀。钼酸钠具有低毒、无公害、优异的抗氯离子点蚀等特点。但是钼酸盐价格较贵，单独使用时所需剂量大(一般添加量需要达到500g·m-3以上才会有一定的阻锈效果)，成本高。本发明中钼酸钠与其他组分配合使用，其添加量仅为100-120g·m-3，而缓蚀效率达到95％以上，大大节省了成本，提高了效果。
D-葡萄糖酸钠价格便宜，环保无毒,能够同时抑制腐蚀反应的阴极过程和阳极过程，从而阻止钢筋的腐蚀。但D-葡萄糖酸钠单独使用时添加量很高，往往要达到4000g·m-3以上才会有一定的效果，过高的D-葡萄糖酸钠添加量会影响混凝土的性能。钼酸钠和D-葡萄糖酸钠复配，效果有所改善，但缓蚀效率仅达73％左右，仍然不够理想。
二乙醇胺可以通过混凝土表面毛细孔或者缝隙到达钢筋的表面，吸附在钢筋的表面并形成有机保护膜，抑制钢筋的腐蚀。二乙醇胺在抗CO2、硫化氢、耐酸、抗氯离子等方面具有独特的优点，但是单独使用所需的添加量很高(往往需要10L·m-3以上)，才能有一定的阻锈效果。
石油磺酸钠是一种芳烃化合物的单磺酸盐,具有良好的吸附性能,可以吸附在钢筋表面，抑制腐蚀过程。但是单独使用时所需浓度很高(往往要达到8L·m-3以上)，且阻锈效果不佳，缓蚀效率不足50％。
本发明根据四种物质的不同作用机理，利用他们之间的协同作用，使用较低的浓度，达到优秀的缓蚀效果，并且本阻锈剂配方还具有长效的特点。同时，由于阻锈剂的用量很低，对混凝土本体性能的影响很小。同时，本发明使用的原料易得。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
按照本发明的配方范围和应用工艺，进行了三个实施例的实验：
实施例一：采用的阻锈剂配方为：
钼酸钠：100g·m-3；
D-葡萄糖酸钠：2g·m-3；
二乙醇胺：2L·m-3；
石油磺酸钠：1L·m-3；
水：165kg·m-3。
实施例二：采用的阻锈剂配方为：
钼酸钠：110g·m-3；
D-葡萄糖酸钠：1.5g·m-3；
二乙醇胺：2.5L·m-3；
石油磺酸钠：1.5L·m-3；
水：165kg·m-3。
实施例三：采用的阻锈剂配方为：
钼酸钠：120g·m-3；
D-葡萄糖酸钠：1g·m-3；
二乙醇胺：3L·m-3；
石油磺酸钠：2L·m-3；
水：165kg·m-3。
第一步：根据要制备的混凝土的量，按立方米计，按照上述配方分别计算出所需要的钼酸钠、D-葡萄糖酸钠、二乙醇胺和石油磺酸钠的量，分别称取或量取上述四种物质；
第二步：根据要制备的混凝土的量，按体积计，计算和量取制备混凝土所需要添加的水，先将上述称量好的二乙醇胺倒入水中，搅拌均匀；再将石油磺酸钠倒入水中并搅拌均匀；然后再将钼酸钠倒入水中，搅拌，直至完全溶解；最后将D-葡萄糖酸钠倒入水中，搅拌，直至完全溶解；
继续搅拌，直至四种物质完全溶解于水并混合均匀；
第三步：根据要制备的混凝土的量，按立方米计，计算并量取出所需要的混凝土物料，将混凝土物料与第二步制备的四种物质的水溶液混合，搅拌均匀，即可用于制备钢筋混凝土。
按照上述方法在实验室制备了钢筋混凝土试块，同时，制备了未添加阻锈剂的钢筋混凝土试块作为对比，用于计算实施例的缓蚀效率。将钢筋混凝土试块置于天然海水中浸泡，利用电化学方法评价钢筋阻锈剂的阻锈效果，每月监测一次缓蚀效率，连续监测1年。
阻锈剂的防腐效果用缓蚀效率η来衡量，计算公式如下：
η＝(1－I/I0)×100％
其中：η-阻锈剂的缓蚀效率；
I-添加钢筋阻锈剂的混凝土块中钢筋的腐蚀电流密度，mA/cm2；
I0-未添加钢筋阻锈剂的混凝土块中钢筋的腐蚀电流密度，mA/cm2。
三个实施例的缓蚀效率如表1所示：
表1缓蚀效率
Figure BDA0002249093920000051
实验结果显示，本发明实施例在浸泡的前三个月内，阻锈剂的缓蚀效率逐渐提高；在4-8月内，缓蚀效率基本稳定；在9-12月内，缓蚀效率略有下降。但在连续1年的时间内，阻锈剂的缓蚀效率始终大于95％。与对比例相比，效果明显提高。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种用于海洋环境的复合型钢筋阻锈剂，其特征在于，包含如下含量的组分：钼酸钠：120g·m-3；D-葡萄糖酸钠：1g·m-3；二乙醇胺：3L·m-3；石油磺酸钠：2L·m-3；水：165kg·m-3,
第一步：根据要制备的混凝土的量，按立方米计，按照上述配方分别计算出所需要的钼酸钠、D-葡萄糖酸钠、二乙醇胺和石油磺酸钠的量，分别称取或量取上述四种物质；
第二步：根据要制备的混凝土的量，按体积计，计算和量取制备混凝土所需要添加的水，先将称量好的二乙醇胺倒入水中，搅拌均匀；再将石油磺酸钠倒入水中并搅拌均匀；然后再将钼酸钠倒入水中，搅拌，直至完全溶解；最后将D-葡萄糖酸钠倒入水中，搅拌，直至完全溶解；继续搅拌，直至四种物质完全溶解于水并混合均匀；
第三步：根据要制备的混凝土的量，按立方米计，计算并量取出所需要的混凝土物料，将混凝土物料与第二步制备的四种物质的水溶液混合，搅拌均匀，即可用于制备钢筋混凝土, 按照上述方法在实验室制备了钢筋混凝土试块，同时，制备了未添加阻锈剂的钢筋混凝土试块作为对比，用于计算实施例的缓蚀效率，钢筋混凝土试块置于天然海水中浸泡，利用电化学方法评价钢筋阻锈剂的阻锈效果，每月监测一次缓蚀效率，连续监测1年，阻锈剂的防腐效果用缓蚀效率η来衡量，计算公式如下：η＝(1－I/I0)×100％
其中：η-阻锈剂的缓蚀效率；
I-添加钢筋阻锈剂的混凝土块中钢筋的腐蚀电流密度，mA/cm2；I0-未添加钢筋阻锈剂的混凝土块中钢筋的腐蚀电流密度，mA/cm2。
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