專利名稱：一種表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土阻銹劑，特別是涉及一種表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹齊U，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國家大型工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大以及自然條件的惡化，混凝土中鋼筋的腐蝕現(xiàn)象日益顯現(xiàn)，給國民經(jīng)濟(jì)或人民生命財產(chǎn)安全帶來不可估量的損失。預(yù)防和控制鋼筋的腐蝕是保證混凝土結(jié)構(gòu)安全的保證，其中使用阻銹劑是眾多措施中國最經(jīng)濟(jì)實用的方法之一。目前阻銹劑種類按使用方式分為摻入型和表面涂覆型，摻入型阻銹劑開發(fā)研究較早，應(yīng)用也較廣。最具代表性的為無機(jī)亞硝酸鹽和有機(jī)羧酸胺等。如專利US6340438和US5527388中曾報道亞硝酸鈣與有機(jī)胺及有機(jī)酸的混合物，可以起到協(xié)同阻銹作用；US006174461B1及US006342101B1分別將阻銹劑與硅烷、減水劑復(fù)合，制備成為多功能阻銹劑；ZL20081010234924. 2將葡萄糖酸鋅、硅酸鋰以及苯甲酸銨和低分子量(醇)胺類混合物作為鋼筋阻銹劑；ZL 200610044239. 4將鑰酸鈉與二乙烯三胺丙烯基硫脲以及丁炔二醇混合制得摻入型鋼筋混凝土阻銹劑。由于亞硝酸胺具有致癌性以及低含量會引起局部腐蝕加速，美國及歐洲部分國家已經(jīng)明確禁止使用。而上述有機(jī)摻入型阻銹劑一部分具有較高的飽和蒸汽壓，揮發(fā)性大或是有機(jī)原料非常用化工原料，應(yīng)用成本高，在實際使用中受限。而且，通常氯離子等侵蝕性離子滲透進(jìn)入鋼筋表面時間較長，已摻入阻銹劑在混凝土結(jié)構(gòu)中的有效濃度是否隨時間延長而流失也未成可知。此外，對于已建混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕與防護(hù)，摻入型阻銹劑無法應(yīng)用。為了解決已建結(jié)構(gòu)中鋼筋的阻銹問題，人們也開發(fā)了諸于電化學(xué)除氯、電化學(xué)再堿化、陰極保護(hù)等措施。但由于工程實施難度大，使用和維護(hù)成本高，推廣較慢。而表面涂覆型阻銹劑是解決這一問題簡便有效的方法之一。表面涂覆型阻銹劑最早由美國Cortec公司研究開發(fā)，它可以在多孔混凝土結(jié)構(gòu)中通過遷移滲透到達(dá)鋼筋表面，抑制鋼筋的腐蝕，而且可以根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)中Cl—含量變化，選擇合適的涂覆時間，起到針對性的保護(hù)效果。該公司專利 US 005750053,US 5597514,US 00634210UUS 007125441 以及日本專利 EP34807等報道該類阻銹劑的主要組分為氨基醇和有機(jī)羧酸胺等的混合物。在這之后，瑞士 Sika公司也開發(fā)了幾種表面應(yīng)用型鋼筋混凝土阻銹劑，其在美國申請的專利US 5916483報道該阻銹劑主要組分仍為氨基醇與有機(jī)酸等的混合。此類有機(jī)阻銹劑的最大缺點是揮發(fā)性大，涂覆于混凝土表面后，滲透到鋼筋表面的濃度非常有限，大部分都散失到空氣中。該公司另外一項專利US Pub. No. 2006/0156960A1報道了一種新型表面應(yīng)用型鋼筋混凝土表面處理齊U，主要組成為一種有機(jī)磷酸酯，通過次磷酸與聚醚反應(yīng)生成有機(jī)磷酸酯再與有機(jī)胺、甲醛反應(yīng)生成氨基磷酸酯。分子結(jié)構(gòu)中引入氮原子、磷原子、氧原子等雜原子提高分子的吸附能力，同時聚醚結(jié)構(gòu)增強(qiáng)分子親水性，有利于阻銹劑在混凝土孔隙液中的分散及滲透。但有機(jī)磷流入水體會促進(jìn)水體富營養(yǎng)化，造成環(huán)境污染，并非屬于環(huán)保型有機(jī)阻銹劑，而且遷移能力也難以保證。為了提高此類遷移型阻銹劑的遷移能力，ZL00134393.9提出利用電滲法使有機(jī)阻銹劑遷入混凝土內(nèi)部的方法。其通過電遷移裝置，在電場作用下將帶負(fù)電性的乙醇胺芳香族有機(jī)酚遷移到鋼筋表面。其中酚類屬于有毒致癌成分，也不屬于環(huán)保型有機(jī)阻銹齊U，而且實際使用中還需要建立大型電遷移裝置，應(yīng)用困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑，使其應(yīng)用于鋼筋混凝土中時，具有優(yōu)良的遷移滲透能力和防腐阻銹效果，并且環(huán)保，不對環(huán)境造成污染。研究表明，有機(jī)阻銹劑主要是通過吸附基團(tuán)與鋼筋表面作用，非極性疏水基團(tuán)作為阻擋層抑制Cl—向鋼筋表面遷移，阻擋層越致密，阻銹效果越明顯。然而此類阻擋層致密的阻銹劑，分子水溶性差，難以通過混凝土孔隙液滲透到達(dá)鋼筋表面，所以如何提高涂覆型混凝土阻銹劑的遷移滲透能力和阻銹效率成為涂覆型阻銹劑的關(guān)鍵問題。本發(fā)明人通過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，微乳液技術(shù)可將此類油溶性高效阻銹劑均勻分散到水中，且形成的微乳液粒徑一般在納米層面，接近于水溶性分子，滲透及擴(kuò)散性非常好。本發(fā)明結(jié)合微乳液的特 點以及水不溶型阻銹劑的優(yōu)良阻銹效果，將水不溶性有機(jī)阻銹劑分散到微乳液體系中，形成水包油型微乳液，提高水不溶性有機(jī)阻銹劑在水中的溶解、擴(kuò)散和滲透能力。應(yīng)用到涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑不但可以提高阻銹劑在混凝土多孔結(jié)構(gòu)中的遷移滲透能力，同時顯著提高阻銹劑的阻銹效率。本發(fā)明的表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑，包括以下組分15-40wt%非離子表面活性劑，5-30wt%助表面活性劑，l-20wt%水不溶性有機(jī)緩蝕劑，20-50wt%水；所述非離子表面活性劑的HLB值大于10 ;所述助表面活性劑選自有機(jī)醇或有機(jī)胺。作為優(yōu)選，本發(fā)明的非離子表面活性劑，選自聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯或聚氧乙烯山梨醇單油酸酯中的一種或兩種以上以任意比例組成的混合物。非離子表面活性劑有利于增加對油相的溶解，更容易形成單相水稀釋區(qū)間，而且無液晶相，兩相區(qū)也明顯較??；相同摻量下，調(diào)節(jié)表面活性劑的HLB值，可以達(dá)到增溶油量增加。本發(fā)明的助表面活性劑選自正戊醇、正十二醇、乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、環(huán)己胺或十二胺中的一種或兩種以上以任意比例組成的混合物。在微乳液體系中，助表面活性劑醇的加入在油-水界面上形成混合膜，改變表面活性劑界面膜的自發(fā)曲率和彈性，進(jìn)一步降低表面張力，利于微乳液的形成。同時降低微乳液粒徑，提高體系穩(wěn)定性。本發(fā)明的水不溶性有機(jī)緩蝕劑在微乳液中作為油相加入，選自1，3-雙-二環(huán)己胺基-2-丙醇、1，3-雙-二正丁氨基-2-丙醇、苯并三唑、I-氨基苯并三唑、肉桂醛或肉桂酸中一種或兩種以上以任意比例組成的混合物。水不溶性有機(jī)阻銹劑一旦吸附于鋼筋表面，可以形成一層致密的疏水層，阻擋水分、CF以及O2對鋼筋的去極化，抑制腐蝕的發(fā)生。本發(fā)明阻銹劑的組分還包括有機(jī)弱酸鹽，選自山梨酸鉀、苯甲酸鈉或葵二酸鈉中的一種或兩種以上以任意比例組成的混合物。添加上述有機(jī)弱酸鹽可以增強(qiáng)非離子表面活性劑的功能，使乳化體系更穩(wěn)定。而且所選有機(jī)弱酸也是常用的有機(jī)酸型阻銹劑，可與水不溶性有機(jī)阻銹劑起協(xié)同阻銹效果。此外，有機(jī)弱酸鹽可以增大0/W型微乳區(qū)域，即在一定油、表面活性劑和助表面活性劑溶液體系中，滴加水，溶液由渾濁變?yōu)榍宄簳r用水量和繼續(xù)滴加溶液又由清澈變?yōu)闇啙釙r用水量的差值。有機(jī)弱酸鹽的用量優(yōu)選為阻銹劑總質(zhì)量的5-15%。用量控制在這個范圍內(nèi)，得到的阻銹劑微乳液性能更佳。本發(fā)明的表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑的制備方法將非離子表面活性劑、助表面活性劑和水不溶性有機(jī)緩蝕劑混合,邊攪拌邊加熱,待混合物全部融化后,再邊攪拌邊加入水,直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄?，即得本產(chǎn)品。當(dāng)本發(fā)明的表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑中包括有機(jī)弱酸鹽組分時，制備方法為將非離子表面活性劑、助表面活性劑、水不溶性有機(jī)緩蝕劑和有機(jī)弱酸鹽混合，邊攪拌邊加熱，待混合物全部融化后,再邊攪拌邊加入水,直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄?，即得?br> 女口
廣叩o
上述兩種制備方法中，均優(yōu)選加熱溫度為45_85°C，在此溫度范圍內(nèi)，可以促進(jìn)固體在溶液中的融化和微乳液微粒形成更加均勻。本發(fā)明所選表面活性劑，助表面活性劑和水不溶性有機(jī)阻銹劑比例適宜，制備過程中攪拌充分，形成的微乳液體系穩(wěn)定。微乳液形成粒徑細(xì)小，擴(kuò)散及滲透能力強(qiáng)，作為表面涂覆型阻銹劑應(yīng)用，可以明顯提高阻銹劑在多孔混凝土結(jié)構(gòu)中遷移滲透能力，同時水不溶性阻銹劑在鋼筋表面的吸附可以形成更為致密的阻擋層，防止和抑制鋼筋腐蝕。本發(fā)明的特點在于，所形成的微乳液具有較高的熱力學(xué)穩(wěn)定性，分散顆粒直徑達(dá)到1-lOOnm，久置不分相。在混凝土孔隙液中分散及滲透能力強(qiáng)，穿過混凝土多孔結(jié)構(gòu)時間短。到達(dá)鋼筋表面后，由于受到水不溶性有機(jī)緩蝕劑中雜原子吸附基團(tuán)的作用，水不溶性有機(jī)緩蝕劑脫離水包油(0/W)型微乳液，吸附于鋼筋表面，形成一層吸附膜。由于吸附膜難以水溶，會排斥水分以及侵蝕性離子向鋼筋表面遷移，從而抑制腐蝕的發(fā)生。本發(fā)明的制備工藝簡單、實施方便，結(jié)構(gòu)翻新過程中不需要徹底破壞混凝土結(jié)構(gòu)。作為涂覆型阻銹劑，可以直接涂覆于新建和已建老舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面。局部混凝土表層修補(bǔ)過程中，可將本品涂覆于鑿開的鋼筋表面，再進(jìn)行砂漿等修補(bǔ)。為確保本產(chǎn)品能良好的滲透到達(dá)鋼筋表面，使用前混凝土表層含有的油污或涂層應(yīng)清理干凈。普通混凝土結(jié)構(gòu)中，涂覆量為6-10m2/L，應(yīng)用于老化混凝土結(jié)構(gòu)中，一般涂覆量為4-8m2/L。此外，本產(chǎn)品為無堿非亞硝酸鹽鋼筋混凝土表面涂覆型阻銹劑，無毒，無污染，符合環(huán)保型有機(jī)混凝土阻銹劑指標(biāo)。
具體實施例方式實施例I按重量稱取15g聚氧乙烯(15)山梨醇酐單月桂酸酯、15g聚氧乙烯(30)山梨醇酐單油酸酯、7g 1，3-雙-二正丁胺基-2-丙醇、16g正戊醇、12g正十二醇和35g水，先將聚氧乙烯(15)山梨醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯(30)山梨醇酐單油酸酯、1，3-二正丁胺基-2-丙醇、正戊醇和正十二醇在45°C溫度下攪拌混合，待此混合物全部融化后，再慢慢滴加水,邊加邊攪拌,直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄簽橹?。實施?按重量稱取38g聚氧乙烯(20)山梨醇酐單硬脂酸酯、IOg十二胺、5g苯并三唑、5gl-氨基苯并三唑和42g水，先將聚氧乙烯(20)山梨醇酐硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、十二胺、苯并三唑和I-氨基-苯并三唑在85°C溫度下攪拌混合，待此混合物全部融化后，再慢慢滴加水，邊加邊攪拌，直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄簽橹埂嵤├?按重量稱取30g聚氧乙烯(30)山梨醇酐單油酸酯、20g肉桂酸、16g 二甲基乙醇胺、5g葵二酸鈉和29g水，先將聚氧乙烯(30)山梨醇酐單油酸酯、肉桂酸、二甲基乙醇胺和葵二酸鈉在60°C溫度下攪拌混合，待此混合物全部融化后,再慢慢滴加水,邊加邊攪拌,直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄簽橹?。實施?按重量稱取40g聚氧乙烯(20)山梨醇酐單棕櫚酸酯、8gl，3_雙-二環(huán)己胺基-2-丙醇、Ilg環(huán)己胺、12g十二胺和29g水，先將聚氧乙烯(20)山梨醇酐棕櫚酸酯、1，3- 二環(huán)己胺基-2-丙醇、環(huán)己胺和十二胺在45°C溫度下攪拌混合，待此混合物全部融化 后，再慢慢滴加水，邊加邊攪拌，直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄簽橹?。實施?按重量稱取20g聚氧乙烯(20)山梨醇酐單硬脂酸酯、5g苯并三唑、5gl_氨基苯并三唑，15g環(huán)己胺、5g山梨酸鉀、5g苯甲酸鈉和45g水，先將聚氧乙烯(20)山梨醇酐單硬脂酸酯、苯并三唑、I-氨基苯并三唑，環(huán)己胺在85°C溫度下攪拌混合，待此混合物全部溶解后,加入山梨酸鉀和苯甲酸鈉,融化后,再慢慢滴加水,邊加邊攪拌,直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄簽橹埂嵤├?按重量稱取30g聚氧乙烯(15)山梨醇酐月桂酸酯、IOg肉桂醛、12g乙醇胺、7g苯 甲鈉和41g水，先將聚氧乙烯(15)山梨醇酐單油酸酯攪拌均勻，后加肉桂醛、二甲基乙醇胺邊攪拌邊加熱到60°C，待此混合物全部融化后，加入苯甲酸鈉，融化后，再慢慢滴加水，邊加邊攪拌，直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄簽橹埂Ｐ阅軠y試I、鋼筋腐蝕試驗為了快速檢測實施例對鋼筋的阻銹效果，進(jìn)行了電化學(xué)測試。電化學(xué)測試在三電極體系中進(jìn)行，工作電極為環(huán)氧樹脂包封的Q235鋼圓柱，露出工作面積lcm2，尾端用銅導(dǎo)線導(dǎo)出，飽和甘汞電極為參比電極，鉬電極為對電極。模擬液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)3. 5%NaCl和飽和氫氧化鈣溶液組成，模擬完全海水浸泡后鋼筋腐蝕情況。采用電化學(xué)工作站273A (普林斯頓生產(chǎn))記錄基準(zhǔn)和添加阻銹劑后鋼筋的腐蝕電位、極化電阻和腐蝕電流密度等相關(guān)電化學(xué)參數(shù)變化。阻銹劑添加濃度相對模擬液1%。實驗結(jié)果見表I表I鋼筋腐蝕試驗
權(quán)利要求
1.一種表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑，其特征在于，包括如下組分15-40wt%非離子表面活性劑、5-30wt%助表面活性劑、1_20被％水不溶性有機(jī)緩蝕劑和20-50被％水；所述非離子表面活性劑的HLB值大于10 ;所述助表面活性劑選自有機(jī)醇或有機(jī)胺。
2.如權(quán)利要求I所述的表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑，其特征在于，所述非離子表面活性劑選自聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯或聚氧乙烯山梨醇單油酸酯中的一種或兩種以上任意比例組成的混合物。
3.如權(quán)利要求I所述的表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑，其特征在于，所述助表面活性劑選自正戊醇、正十二醇、乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、環(huán)己胺或十二胺中的一種或兩種以上任意比例組成的混合物。
4.如權(quán)利要求I所述的表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑，其特征在于，所述水不溶性有機(jī)緩蝕劑選自1，3-雙-二環(huán)己胺基-2-丙醇、1，3-雙-二正丁氨基-2-丙醇、苯并三唑、I-氨基苯并三唑、肉桂醛或肉桂酸中一種或兩種以上任意比例組成的混合物。
5.如權(quán)利要求I至4任一項所述的表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑，其特征在于，所述阻銹劑的組分還包括有機(jī)弱酸鹽，其用量為阻銹劑總質(zhì)量的5-15% ;所述有機(jī)弱酸鹽選自山梨酸鉀、苯甲酸鈉或葵二酸鈉中的一種或兩種以上任意比例組成的混合物。
6.權(quán)利要求I至4任一項所述表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑的制備方法，其特征在于，將非離子表面活性劑、助表面活性劑和水不溶性有機(jī)緩蝕劑混合，邊攪拌邊加熱，待混合物全部融化后,再邊攪拌邊加入水,直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄海吹帽井a(chǎn)品。
7.如權(quán)利要求6所述表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑的制備方法，其特征在于，加熱溫度為 45-85°C。
8.權(quán)利要求5所述表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑的制備方法，其特征在于，將非離子表面活性劑、助表面活性劑、水不溶性有機(jī)緩蝕劑和有機(jī)弱酸鹽混合,邊攪拌邊加熱,待混合物全部融化后,再邊攪拌邊加入水,直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄海吹帽井a(chǎn)品。
9.如權(quán)利要求8所述表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑的制備方法，其特征在于，加熱溫度為 45-85°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表面涂覆型鋼筋混凝土阻銹劑，其包括如下組分15-40wt%HLB值大于10的非離子表面活性劑、5-30wt%助表面活性劑、1-20wt%水不溶性有機(jī)緩蝕劑和20-50wt%水，所述助表面活性劑選自有機(jī)醇或有機(jī)胺。制備方法將非離子表面活性劑、助表面活性劑和水不溶性有機(jī)緩蝕劑混合，邊攪拌邊加熱，待混合物全部融化后，再邊攪拌邊加入水，直到混合液體由渾濁變?yōu)榍宄?，即得本產(chǎn)品。本發(fā)明制備方法簡單，所得產(chǎn)品可用于已建混凝土結(jié)構(gòu)表面處理中，具有非常優(yōu)異的滲透能力，可有效阻止氯鹽、硫酸鹽對鋼筋表面的侵蝕，且對混凝土性能沒有任何不利影響。
文檔編號C04B24/28GK102757197SQ20121021315
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者劉加平, 劉建忠, 繆昌文, 蔡景順, 陳翠翠 申請人:博特建材(天津)有限公司, 江蘇博特新材料有限公司, 江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司