CN1321793A - 渗入型阻锈剂及其电渗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢筋混凝土结构表面处理的一种渗入型阻锈剂及其电渗方法。所述渗入型阻锈剂,涉及一类乙醇胺的芳香族衍生物,用一种无机酸将乙醇胺的芳香族衍生物中和至pH为7,所得的阳离子型铵盐,可以作为渗入性阻锈剂,或作为电渗性阻锈剂进行电渗。其优点在于具有很好的渗透混凝土的能力和抑制氯化物污染混凝土中钢筋锈蚀的功效,在电化学脱盐所采用的直流电场作用下,只需要两天,即可迁移到混凝土保护层厚度为6cm的钢筋表面。是一种可实施、简化、快速,低成本、高功效的电渗脱盐技术。
Description
本发明涉及钢筋混凝土结构表面处理的一种渗入型阻锈剂及其电渗方法。
具有大量氯化物的海洋环境与冷天撒盐化冰雪，都会使钢筋混凝土结构受到严重的氯化物污染，使钢筋的钝化膜过早破坏，从而广泛地引起严重而且是自催化的锈胀破坏，大大缩短工程结构的使用寿命。目前公认能制止氯化物污染钢筋混凝土结构钢筋锈胀破坏的修复技术，唯有阴极保护和电化学脱盐，这两种修复技术在欧美已广泛应用，都可以不必清除已被氯化物污染但尚健全的混凝土保护层。但是，电化学脱盐所采用的直流电场(以被保护钢筋表面积计，电流密度约为1A/m2)，需要维持4～12周才能将钢筋周围的混凝土氯化物含量脱排到引起锈蚀的临界值以下；阴极保护要求被保护结构在使用全寿命期间持续适当通电，虽然电流密度可以大大减少(约0.05A/m2)但需要长期检测与监控。电化学脱盐和阴极保护的费用都比较高。近几年，国外开发了一种渗入型有机阻锈剂专利商品。如美国Cortec公司申请的美国专利申请号为242069号(1994.5.13)批准号5427819号(1995.6.27)和申请号为067511号(1993.5.24)批准号5326529号(1994.7.5)以及瑞士Sika公司申请的欧洲专利申请号为EP957071号(1998.5.13)批准号为EP340807(1999.11.17)(C1.CO4841/62)，并分别开发了称为MCI2020和Ferro-Gard903的迁移型有机阻锈剂的专利商品，它们可以在清除锈胀破坏的混凝土保护层后，直接涂覆于外露的钢筋上和周围外露老混凝土表面上，直接处理这些锈蚀的新病灶；并以掺入修补用优质水泥砂浆(或混凝土)拌合物中的方式，为它们提供储备与屏障；并涂覆于修补处周围氯化物污染但尚健全的老混凝土表面，可以大大简化并显著提高传统的打补丁方法在氯化物污染钢筋混凝土结构修复上的阻锈功效。但是，实际上，靠自然扩散，这些阻锈剂很难渗透到埋置深度较大的钢筋表面。
本发明的目的就是为了解决现有技术的上述缺陷而提供一种具有阳离子特征的可用作渗入性或电渗性的阻锈剂及其电渗方法。
本发明的目的是通过以下技术解决方案来实现的：
本发明的渗入型阻锈剂，涉及一类乙醇胺的芳香族衍生物，用一种无机酸将乙醇胺的芳香族衍生物中和至PH为7，所得该衍生物的铵盐为阳离子型，其中乙醇胺的芳香族衍生物的通式如下：
式中R1=H或OH,R2=H或C1-C9烷基。
前述的一种渗入型阻锈剂的电渗方法，其特征在于用临时性阳极和临时性电解液掺入所述的渗入型阻锈剂，所述的阻锈剂的有效成份占该电解液的10％-50％，以被保护结构中的钢筋接直流电源的负极，临时性阳极接直流电源的正极，施加的电流密度以被保护结构的外层钢筋表面积计为1-3A/m2，持续时间为2-3天。
本发明的目的还可通过以下技术解决措施来进一步实现的：前述的一种渗入型阻锈剂，其中所述的一种无机酸，选自磷酸、亚磷酸或焦磷酸中的一种。
前述的一种渗入型阻锈剂的电渗方法，其中所述的临时性阳极为镀铂钛阳极。
前述的一种渗入型阻锈剂的电渗方法，其中所述的临时性电解液为饱和石灰水溶液。
前述的一种渗入型阻锈剂的电渗方法，其中所述的临时性电解液中渗入的所述的阻锈剂的有效成份最好占该电解液的30％。
本发明的优点在于具有更好的渗透混凝土的能力和抑制氯化物污染混凝土中钢筋锈蚀的功效，更重要的是：本发明的阻锈剂具有优异的阳离子特征，在电化学脱盐所采用的直流电场作用下，只需要两天，即可迁移到混凝土保护层厚度为6cm的钢筋表面。采用本专利发明的渗入型阻锈剂，可实施简化、快速，因而是低成本、高功效的电渗脱盐技术。
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述：
其中下述的BE即为本发明的阻锈剂，SiKa903为瑞士SiKa公司生产的阻锈剂。
图1为水灰比0.55的水泥砂浆硬化后，阻锈剂的阻锈效果(埋入钢筋的阳极极化电位时间曲线，按JTJ270-98试验方法)。
实施例一：
在装有搅拌器的三颈瓶中投入辛基酚206g(1mol)，乙醇胺61g(1mol)，在搅拌下滴入36％的甲醛83.3％g(1mol)，将温度保持60-80℃二小时，加热减压脱水，得产物273g，得率为98％。取上述产物30g，加水稀释，在搅拌下加亚磷酸中和至PH为7，补加水至总量100g，即得到30％的渗入型胺基醇类阻锈剂，可用作阳离子型渗入性或电渗性阻绣剂。以有效组分占修补用优质水泥砂浆(或混凝土)的水泥重量的3％掺入前述的阻锈剂，对该砂浆(或混凝土)拌合物及其硬化后的性能无不良影响。对于较密实、较厚的混凝土保护层，采用快速电渗脱盐工艺时，将饱醮该阻锈剂的废纸浆，糊于被保护构件各种混凝土的(侧、顶、底)外表面上，纸浆内埋置两端固定于木板条上的镀铂钛阳极(可反复使用，通电时两端固定于木板条上，或石墨棒状阳极，施加的电流密度以被保护的外层钢筋表面积计，为1A/m2。本发明的阻锈剂可采用各种涂覆法：如低压喷涂、刷涂、辊涂或浸渍均可。可钻孔取不同深度的混凝土粉样，测试其氮含量和氯化物含量、钢筋/混凝土半电池电位与极化电阻无损检测结果，综合判断本发明的阻锈剂的电渗阻剂效果。
本专利所发明的阻锈剂，对环境无污染，对结构外观无影响，对所渗入的老混凝土物理力学性能、耐久性能无不良影响，可直接涂覆于被氯化物污染并已发生腐蚀的钢筋上和被氯化物污染的老混凝土外露面上，也可掺入修补用的优质水泥砂浆(如聚合物改性水泥砂浆或喷射水泥砂浆或混凝土)拌合物中，(以有效组分占修补用优质水泥砂浆或混凝土的水泥重量的3％掺入)。该阻锈剂经多遍涂覆，在表层中达饱和状态后，可迅速渗入老混凝土和(或)修补用的优质水泥砂浆(或混凝土)中，并渗透钢筋上的锈层，而迁移到钢筋表面，在钢筋表面排代氯离子，形成一层能使钢筋再钝化的保护膜，从而抑制钢筋的继续腐蚀，制止氯化物污染的钢筋混凝土结构的继续锈胀破坏。如下所示，图1为水灰比0.55的水泥砂浆先掺入或硬化后涂履本发明阻锈剂(BE)和瑞士的Sika903型阻锈剂的阻锈效果(埋入钢筋阳极极化电位时间曲线的测试，按JTJ270-98规定的试验方法)；其中表1为涂刷于两种水灰比的混凝土表面的渗入型阻锈剂渗入量的对比(％)；表2为A3钢筋在掺0.5％Nacl的水灰比0.55混凝土中，盐水浸烘3次后，再在混凝土浇制底面(保护层原3cm)涂两种阻锈剂六道，再继续盐水浸烘3次的阻锈效果(按JTJ270-98规定的试验方法)。表1 涂刷于两种水灰比的混凝土表面的渗入型阻锈剂渗入量的对比* (％)[注]*以硫酸---焦硫酸钾---重铬酸钾消化、碱蒸镏法测砂浆粉中N元素含量(重量％)。水灰比为0.45和0.60的混凝土，涂阻锈剂时的含水率分别为4.85％和4.64％。表2 A3钢筋在掺0.5％NaCl的水灰比0.55混凝土中，盐水浸烘锈蚀3次后，再在
混凝土浇制底面(保护层原3cm)涂两种阻锈剂六道，再继续盐水浸烘3次的
阻锈效果(按JTJ270-98)
| 继续浸烘次数 | 1 | 3 | ||
| 钢筋腐蚀率的增量 | 失重率 | 锈蚀面积率 | 失重率 | 锈蚀面积率 |
| 未涂 | 0.27/50 | 6.23/8 | 0.72/50 | 8086/13 |
| 涂903 | 0/0 | 0.55/3 | 0.26/18 | 12.37/19 |
| 涂BE | 0/0 | 0.15/0 | 0.13/9 | 7.89/12 |
本发明可广泛应用于跨海大桥、海港码头、海底隧道、离岸平台、挡潮水闸、北方的高速公路桥梁上部结构等钢筋混凝土结构。
Claims (6)
1．一种渗入型阻锈剂，涉及一类乙醇胺的芳香族衍生物，用一种无机酸将乙醇胺的芳香族衍生物中和为至PH为7的铵盐，该铵盐为阳离子型，其中乙醇胺的芳香族衍生物的通式如下：
式中R1=H或OH,R2=H或C1-C9烷基。
2．根据权利要求1所述的一种渗入型阻锈剂，其特征在于所述的一种无机酸，选自磷酸、亚磷酸或焦磷酸中的一种。
3．根据权利要求1所述的一种渗入型阻锈剂的电渗方法，其特征在于用临时性阳极和临时性电解液掺入所述的渗入型阻锈剂，所述的阻锈剂的有效成份占该电解液的10％-50％，以被保护结构中的钢筋接直流电源的负极，临时性阳极接直流电源的正极，施加的电流密度以被保护结构的外层钢筋表面积计为1-3A/m2，持续时间为2-3天。
4．根据权利要求3所述的一种渗入型阻锈剂的电渗方法，其特征在于用临时性阳极为镀铂钛阳极。
5．根据权利要求3所述的一种渗入型阻锈剂的电渗方法，其特征在于临时性电解液为饱和石灰水溶液。
6．根据权利要求所述的一种渗入型阻锈剂的电渗方法，其特征在于临时性电解液中渗入的所述的阻锈剂的有效成份最好占该电解液的30％。
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