CN112759421A - 一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂及其制备方法和应用，缓蚀剂主要包括以下质量百分比的原料：二乙醇胺10％～20％、乙醇胺5‑15％、硅酸锂25‑40％、余量为水。本发明制备的寒冷条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂，原料来源广，制备简单，施工简便，能用于钢筋混凝土结构修复和保护，不改变混凝土结构外观，长期保护混凝土中的钢筋，延长钢筋使用寿命经济长效。本发明的缓蚀剂涂在混凝土表面后，缓蚀效果明显，基本不会生锈，可以使用在高寒苛刻工况下，对混凝土力学性能没有任何影响，是一种高渗透钢筋混凝土缓蚀剂，可用于港口码头、跨海大桥等钢筋混凝土结构。
Description
技术领域
本发明属于建筑用缓蚀材料，具体涉及一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂及其制备方法和应用。
技术背景
通常，混凝土中的钢筋由于混凝土保护层以及强碱性条件而处于钝化状态。当氯离子含量超过某一阈值和二氧化碳存在条件下，都将导致混凝土中的钢筋活化，从而显著减少钢筋混凝土结构的服务年限。世界范围内，成千上万的桥梁以及其它钢筋混凝土结构由于钢筋的锈蚀，都丞待修复。
氯离子环境、混凝土结构碳化、不合理的混凝土施工工艺以及其它因素都能导致钢筋混凝土中的钢筋锈蚀。混凝土中的氯离子来源于除冰盐、海水的进入以及受污染的骨料和拌和水，氯离子通过混凝土内部孔结构进行扩散；二氧化碳以及空气中的其它酸性腐蚀成分与混凝土中的自由碱反应，一段时间后，将致使表层混凝土的pH值下降，从而导致钢筋混凝土的自我保护能力减弱。
缓蚀剂又称腐蚀抑制剂或阻蚀剂，美国试验与材料协会的ASTM-G15《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中对缓蚀的定义为：“缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存在于环境(介质)时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物质。”。缓蚀剂可以是混合物，也可以是单一的化合物。缓蚀剂逐步被接受并应用十分广泛。广泛应用于冷却设备、管道和中央暖气系统等。
中国专利(CN1418981)公开了一种水性金属阻锈剂，按照重量百分比，该阻锈剂的配方为：三乙醇胺4-6％，苯甲酸钠1.5-3％，NaNO2 10-15％，NaH2PO4 0.15-0.3％，NaHCO30.9-1.1％，丙三醇0.8-1.1％，余量为水。该阻锈剂可直接在钢铁生产线上喷涂，借助钢铁本身的热量参加反应，生成抗腐蚀氧化膜，这样节约大量人力、物力，使钢铁下线就披上一层防护衣，并使钢铁起到美容作用。(Omata,Kazuo，Shimizu,Toshihiko，Ibe,Hiroshi，etal.Processing for inhibiting corrosion of steel materials built in inorganicmaterials：US，06/710830，1986-09-02)介绍了一种应用于无机材料中钢筋防腐的工艺：首先，在材料表面涂刷亚硝酸钙溶液；然后，涂刷硅酸锂溶液；最后，在无机材料表面涂刷聚合物水泥浆。该工艺存在以下缺点：①由于聚合物分散剂的存在，将进一步降低靠离子扩散的无机缓蚀剂的扩散速度；②改变原有结构的外观。很多缓蚀剂都是加在新拌混凝土中，而不能够应用于已硬化的钢筋混凝土表面作为一种修复和保护方法，此外过去通常应用水泥基材料来修复混凝土的劣化，这种方法费用高，劳动强度大，并且影响原有结构的外观。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高寒复杂条件下钢筋混凝土绿色缓蚀剂，本发明的缓蚀剂涂在混凝土(或砂浆)表面后，缓蚀效果明显，基本不会生锈，不会挥发产生异味，可以使用在高寒苛刻工况下，对混凝土力学性能没有任何影响。
本发明还提供所述高寒复杂条件下钢筋混凝土缓蚀剂的制备方法和应用。
技术方案：为了实现上述目的，本发明所述一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂，所述缓蚀剂主要包括以下质量百分比的原料：二乙醇胺10％～20％、乙醇胺5-15％、硅酸锂25-40％、余量为水。
作为优选，所述缓蚀剂主要包括以下质量分数的原料：二乙醇胺15％～18％、乙醇胺10-15％、硅酸锂30-35％、余量为水。
本发明所述的寒复杂条件下钢筋混凝土外涂绿色缓蚀剂的制备方法，包括如下步骤：
按比例称取硅酸锂加入水搅拌混匀，然后再加入二乙醇胺、乙醇胺混合均匀即可。
本发明所述的寒冷条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂在钢筋混凝土内部钢筋防锈中的应用。
作为优选，所述寒冷条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂在钢筋混凝土结构表面，防止氯离子等锈蚀混凝土内部钢筋中的应用。
进一步地，所述外涂的具体过程为：外涂过程为首先对应用的基面进行预处理，待处理的基面干燥，且保证混凝土基面无污物、杂物；然后，采用涂刷、喷洒的施工方式将缓蚀剂应用到混凝土基面，重复涂刷或喷涂2～3遍，干燥养护24h或以上即可。
其中，所述缓蚀剂的用量为300-600g每平方米。
本发明的反应机理：由于本发明产品能与水泥水化产物反应，生成难溶性盐，堵塞了混凝土表面基体中的部分孔道，从而减少了Cl-进入混凝土内部的数量；同时一定量碱金属离子的带入，提高了钢筋附近孔液的pH值，有利于钢筋钝化膜的维持，而且缓蚀剂中的缓蚀组分在钢筋表面形成保护膜，从而增强了其在侵蚀环境中的抗腐蚀能力。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明制备的寒冷条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂，原料来源广，制备简单，施工简便，经济，方便复涂，能用于钢筋混凝土结构修复和保护，不改变混凝土结构外观，长期保护混凝土中的钢筋，延长钢筋使用寿命经济长效。本发明的寒冷条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂是一种高渗透钢筋混凝土缓蚀剂，可用于港口码头、跨海大桥等钢筋混凝土结构。
附图说明
图1为盐水浸渍试验钢筋自然单位-时间曲线分析图。
图2为砂浆试样表面涂刷缓蚀剂干湿冷热循环腐蚀试验后钢筋表面锈蚀状况图，其中(a)为对照组，(b)为表面涂刷缓蚀剂组。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明用以下具体实施例进行说明，但本发明绝非仅限于这些例子。
下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂家建议的条件。
实施例1
一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂
组分按质量百分比：
二乙醇胺15％、乙醇胺10％、硅酸锂35％、余量为水。
制备：
按比例称取硅酸锂加入水搅拌混匀，然后加入二乙醇胺、乙醇胺混合均匀。
实施例2
一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂
组分按质量百分比：
二乙醇胺10％、乙醇胺5％、硅酸锂25％、余量为水。
制备：
按比例称取硅酸锂加入水搅拌混匀，然后加入二乙醇胺、乙醇胺混合均匀。
实施例3
一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂
组分按质量百分比：
二乙醇胺20％、乙醇胺15％、硅酸锂40％、余量为水。
制备：
按比例称取硅酸锂加入水搅拌混匀，然后加入二乙醇胺、乙醇胺混合均匀。
实施例4
一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂
组分按质量百分比：
二乙醇胺15％、乙醇胺10％、硅酸锂30％、余量为水。
制备：
按比例称取硅酸锂加入水搅拌混匀，然后加入二乙醇胺、乙醇胺混合均匀。
实施例5
一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂
组分按质量百分比：
二乙醇胺18％、乙醇胺15％、硅酸锂35％、余量为水。
制备：
按比例称取硅酸锂加入水搅拌混匀，然后加入二乙醇胺、乙醇胺混合均匀。
实施例6
高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂外涂过程为首先对应用的基面进行预处理，待处理的基面干燥，且保证混凝土基面无污物、杂物；然后，采用涂刷、喷洒的施工方式将缓蚀剂应用到混凝土基面，重复涂刷或喷涂2～6遍，干燥养护24h或以上即可，缓蚀剂的用量为300-600g每平方米。
试验例1
缓蚀剂对钢筋防腐蚀效果盐水浸渍试验
钢筋：
采用直径10mm，长50mm钢筋，用水砂纸打磨至表面粗糙度的最大允许值为6.3μm，然后水洗，用丙酮脱脂，干燥，放入干燥器中备用。
试验溶液：
饱和氢氧化钙溶液100ml加入1.15gNaCl，再按溶液质量分数4％加入实施例1制备的缓蚀剂；以不含缓蚀剂相同试验溶液进行浸泡。
盐水浸渍试验项目和方法参照《钢筋混凝土阻锈剂耐蚀应用技术规范》(GBT33803-2017))进行测试。
由图1可知，168h后钢筋的自然电位处于-250～-200mv之间，可认为其不腐蚀，而使用不含缓蚀剂的试验溶液浸泡的钢筋自然电位始终小于-350mv，说明其处于腐蚀状态。说明本发明实施例1制备的缓蚀剂具有良好的缓蚀效果。
试验例2
外涂缓蚀剂对氯盐环境下砂浆中钢筋缓蚀效果加速试验
砂浆试件制作：
砂浆成型前，应对钢筋进行表面处理和称重，水泥：标准砂：水＝450：1350：270。试件尺寸为40mm×40mm×160mm，钢筋预埋正中央。砂浆拆模后标养7d，待表面晾干后，采用本发明实施例1制备的外涂型缓蚀剂进行表面涂刷，每4h涂刷一遍，共刷6遍，且每次涂刷后，用封口塑料袋对试件密封，涂刷完毕干燥24h，使用量按500g每平方米换算；并将其与未加表面处理的砂浆进行盐水(3％)浸烘加速腐蚀性能对比试验。
砂浆试样干湿冷热循环试验方法参照《钢筋混凝土阻锈剂耐蚀应用技术规范》(GBT 33803-2017)进行测试。测试结果见表1和图2。
表1砂浆试样表面涂刷缓蚀剂干湿冷热循环腐蚀试验结果
在干湿冷热循环加速腐蚀试验中，40个循环后，结合表1和图2发现，涂刷缓蚀剂提高了砂浆抵抗氯离子渗透的能力，说明本发明的缓蚀剂具有良好的缓蚀效果。而表面未涂刷缓蚀剂的对比试样，全部发生锈蚀，并且锈积率高，失重率大。同时本发明在低温下进行上述相同的测试，使用本发明的缓蚀剂仍然可以达到很好的防锈效果，说明本发明的缓蚀剂可以使用在高寒苛刻工况下。
此外，使用本发明的缓蚀剂涂刷砂浆试样表面后，砂浆试样抗折强度比和抗压强度比，与未涂刷的相比基本不会发生变化，所以本发明的缓蚀剂对混凝土力学性能没有任何影响。
Claims (7)
1.一种高寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂主要包括以下质量百分比的原料：二乙醇胺10％～20％、乙醇胺5-15％、硅酸锂25-40％、余量为水。
2.根据权利要求1所述的寒复杂条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂主要包括以下质量百分比的原料：二乙醇胺15％～18％、乙醇胺10-15％、硅酸锂30-35％、余量为水。
3.一种权利要求1所述的寒复杂条件下钢筋混凝土外涂绿色缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按比例称取硅酸锂加入水搅拌混匀，然后再加入二乙醇胺、乙醇胺混合均匀即可。
4.一种权利要求1所述的寒冷条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂在钢筋混凝土内部钢筋防锈中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述寒冷条件下钢筋混凝土外涂缓蚀剂在钢筋混凝土结构表面，防止氯离子等锈蚀混凝土内部钢筋中的应用。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述外涂的具体过程为：外涂过程为首先对应用的基面进行预处理，待处理的基面干燥，且保证混凝土基面无污物、杂物；然后，采用涂刷、喷洒的施工方式将缓蚀剂应用到混凝土基面，重复涂刷或喷涂2～6遍，干燥养护24h或以上即可。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述缓蚀剂的用量优选为300-600g每平方米。
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