CN102674745B

CN102674745B - 海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102674745B
Application number: CN 201110360085
Authority: CN
Inventors: 孙保库; 陆阿定; 孙兆栋; 张海春; 范会生; 郁小芬
Original assignee: Zhejiang Marine Development Research Institute
Current assignee: Zhejiang Marine Development Research Institute
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2031-11-15
Also published as: CN102674745A

Abstract

本发明公开了一种海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂及其制备方法，其目的在于解决现有缓蚀剂存在的不环保、生产成本高的缺陷。本发明所述缓蚀剂由十二烷基二甲基甜菜碱、聚天冬氨酸、十二酰基肌氨酸钠和三乙醇胺混合制成。本发明它的组份为无毒、可生物降解的有机物，环保无污染，各组份易于采购，生产成本低，特别适用于氯离子浓度较高的海洋环境。

Description

海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种缓蚀剂，特别涉及一种海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，造价较低，是工程结构设计的首选形式。上世纪初以来，混凝土结构得到日益广泛的应用，随着时间的推移人们逐渐认识到混凝土结构在很多环境条件下发生劣化难以满足设计要求，1991年在法国召开的第二届混凝土耐久性会议，Mehta教授指出，混凝土破坏的主要原因为钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境下的物理化学作用，其中钢筋腐蚀破坏被确认为第一因素。

针对混凝土中钢筋的腐蚀问题，已发展了多种控制技术。如在钢筋表面施加覆盖层、使用阴极保护或电化学处理、添加缓蚀剂等。其中，缓蚀剂因其价格低廉和使用简便并且效果较好而备受瞩目，得到广泛应用。根据使用方法不同，可分为添加型和迁移型两种，前者主要用于新拌制的混凝土中，后者通常用于现役混凝土的修复工程。目前，以亚硝酸钙为主导的钢筋阻锈剂已在工程上有较长的应用史，但由于其毒性，严重污染环境，许多国家已逐步禁用。因此，研究开发新型绿色缓蚀剂，对降低缓蚀剂用量、减小毒性和改善生产环境均起到积极作用，保证钢筋混凝土结构的长期安全服役具有重要意义。

公开号CN101786823A的发明公开了一种钢筋混凝土复合缓蚀剂及其制备方法，该复合缓蚀剂由以下按重量份计的组分混合得到：钼酸钠0.05~0.25份，二乙烯三胺0.02~0.15份，三乙醇胺0.03~0.15份，水100份。该复合缓蚀剂中钼酸钠起主要作用，钼酸钠是金属盐，不能生物降解，不环保，而且，钼酸钠成本高，钼是贵金属资源有限。

发明内容

本发明的目的在于解决现有缓蚀剂存在的不环保、生产成本高的缺陷，提供一种绿色环保的钢筋混凝土用缓蚀剂，它的组份为无毒、可生物降解的有机物，环保无污染，各组份易于采购，生产成本低，特别适用于氯离子浓度较高的海洋环境。

本发明的另一目的在于提供一种海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂的制备方法，操作简单易行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂，所述缓蚀剂由十二烷基二甲基甜菜碱、聚天冬氨酸、十二酰基肌氨酸钠和三乙醇胺混合制成。

十二烷基二甲基甜菜碱：主要作为表面活性剂（两性离子表面活性剂），在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，配伍性良好。对皮肤刺激性低，生物降解性好，具有优良的去污杀菌、柔软性，抗静电性、耐硬水性和防锈性。

聚天冬氨酸：主要起到缓蚀防锈作用，聚天冬氨酸（PASP）属于聚氨基酸中的一类。聚天冬氨酸因其结构主链上的肽键易受微生物、真菌等作用而断裂，最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水。因此，聚天冬氨酸是生物降解性好的、环境友好型化学品。聚天冬氨酸作为金属缓蚀剂。聚天冬氨酸在pH处于10以上时能得到较好的缓蚀效果。pH处于8～9时较低浓度的聚天冬氨酸在海水中有较好的缓蚀效果。

十二酰基肌氨酸钠：主要起到缓蚀防锈作用，有机缓蚀剂十二酰基肌氨酸钠为吸附性缓蚀剂，分子式为：

Figure 2011103600850100002DEST_PATH_IMAGE002

，其中

Figure 2011103600850100002DEST_PATH_IMAGE004

基团与铁离子有很好的络合能力，它的加入能形成吸附膜，进一步完善钝化膜和沉淀膜所组成的膜层，从而形成完整致密的保护膜层，阻止腐蚀的发生和进行；

三乙醇胺：主要作为溶剂及缓蚀防锈作用。

本发明既可作为添加型缓蚀剂用于新建钢筋混凝土中，也可作为迁移型缓蚀剂用于在役钢筋混凝土结构中。作为添加型缓蚀剂使用时，按照0.1%—0.2%的重量比例加入到混凝土用水中，混合均匀即可；作为迁移型缓蚀剂使用时，钢筋混凝土表面没有保护层，按照500~1000g/m²用量均匀涂抹或者喷涂在钢筋混凝土表面即可，24h后进行第二道操作。可大大提高混凝土钢筋的耐锈蚀能力。

作为优选，按重量百分比计，十二烷基二甲基甜菜碱10~15%，聚天冬氨酸20~30%，十二酰基肌氨酸钠20~25%，三乙醇胺30~50%。各组份百分含量之和为100%。

一种海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂的制备方法，按重量百分比配比，将十二烷基二甲基甜菜碱10~15%、聚天冬氨酸20~30%、十二酰基肌氨酸钠20~25%和三乙醇胺30~50%混合均匀即得海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂。

本发明的有益效果是：

1、本发明防蚀效果好，能有效防止钢筋的锈蚀，保证混凝土结构长期安全服役；

2、本发明符合绿色环保要求，各组分无毒、且具有良好的生物降解性；

3、本发明原料成本低、易于采购，且生产工艺、技术操作简单。

附图说明

图1是R235钢筋在空白模拟液和含有1.2%浓度本发明缓蚀剂的模拟液中的动电位极化曲线；

图2是R235钢筋在空白模拟液和含有1.2%浓度本发明缓蚀剂的模拟液中的线性极化曲线。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

按重量百分比配比，将十二烷基二甲基甜菜碱12%、聚天冬氨酸25%、十二酰基肌氨酸钠20%和三乙醇胺43%混合均匀即得海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂。

实施例2~4的制备方法同实施例1，具体配方见表1。

本发明作为添加型缓蚀剂，采用模拟混凝土孔隙液法测定缓蚀效果，参照海水环境中氯离子浓度，选择氯离子摩尔浓度为0.5mol/L饱和氢氧化钙溶液作为模拟液。采用经典三电极体系，用2273电化学工作站分别测试R235钢筋在空白模拟液和含有1.2%浓度本发明缓蚀剂的模拟液中的动电位极化曲线和线性极化曲线，对电极为Pt电极，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为R235钢筋。工作电极在使用前用水磨砂纸逐级打磨至1200#，丙酮除油，水洗后立即放入模拟液中，稳定1h后进行电化学测试。

由图1可看出，模拟液中加入缓蚀剂后，R235钢筋动电位极化曲线钝化区明显增宽，过钝化电位由-0.3V正移至0.6V，即R235钢筋的钝化性能增强，耐腐蚀能力增加。

对图2中线性极化曲线进行拟合，结果如表2所示。添加本发明的缓蚀剂后，R235钢筋在模拟液中的自然腐蚀电位由-0.4931V正移至-0.4238V，极化阻力由12723 Rp/Ω??cm^-2增加至63618 Rp/Ω??cm^-2，即R235钢筋的钝化性能增强，耐腐蚀能力增加。

本发明的缓蚀剂对R235钢筋的缓蚀效果高达92%，且可明显降低Cl^-侵蚀，钢筋点蚀的发生。

Figure 2011103600850100002DEST_PATH_IMAGE006

本发明作为迁移型缓蚀剂使用，以C35强度钢筋混凝土为例，开展渗透速率测试（见表3）。

混凝土机械搅拌混合好后，机械振动成型为150×150×150mm的试样块，然后在标准养护室中养护28天，然后在大气中暴晒30天后，进行试验。把本发明缓蚀剂涂刷在试样块表面（刷涂量大约800g/m²），3天后刨开，测定渗透深度。通过混凝土内的微孔和毛细管作用，以气相和液相交替扩散方式向内渗透，在C35强度混凝土中渗透速率约为18mm·d^-1。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂，其特征在于：所述缓蚀剂由十二烷基二甲基甜菜碱、聚天冬氨酸、十二酰基肌氨酸钠和三乙醇胺混合制成；按重量百分比计，十二烷基二甲基甜菜碱10~15%，聚天冬氨酸20~30%，十二酰基肌氨酸钠20~25%，三乙醇胺30~50%。

2.一种如权利要求1所述的海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂的制备方法，其特征在于：按重量百分比配比，将十二烷基二甲基甜菜碱10~15%、聚天冬氨酸20~30%、十二酰基肌氨酸钠20~25%和三乙醇胺30~50%混合均匀即得海洋环境钢筋混凝土用缓蚀剂。