[發明專利]有機復合納米直徑海泡石纖維鋼筋混凝土阻銹劑、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201110271403.6
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102295426A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 何忠茂;王巖
• 申請（專利權）人: 甘肅土木工程科學研究院
• 主分類號: C04B24/12
• 分類號: C04B24/12;C04B24/16;C04B103/61
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技術領域

本發明涉及一種有機復合納米直徑海泡石纖維鋼筋混凝土阻銹劑、制備方法及其應用。

背景技術

鋼筋混凝土結構是國家基礎建設中最主要的結構形式，被廣泛應用于交通、水利、工業、農業、國防等各領域。然而，因鋼筋銹蝕導致混凝土結構的服役性能劣化，工程使用壽命達不到設計要求而過早破壞，，這已經成為全世界日益關注的一大災害和土木工程界的重大科技難題，鋼筋腐蝕破壞已經成為世界性問題。在眾多影響混凝土耐久性的因素之中，鋼筋腐蝕被排在第一位。

混凝土中鋼筋腐蝕主要為電化學反應，包括陽極和陰極兩種反應。阻銹劑的作用機理是能優先參與并阻止這兩種或其中一種反應，且能長期保持穩定狀態，從而有效的阻止鋼筋的腐蝕。

陽極型阻銹劑能夠抑制腐蝕電池陽極反應的阻銹劑。使陽極極化增大，降低了陽極反應速度，是金屬的腐蝕受到強烈的抑制。磷酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽、苯甲酸鹽、肉桂酸鹽等對金屬的腐蝕都有緩蝕作用，但他們本身并沒有氧化性，要起緩蝕作用，溶液中必須要有溶解氧。這些陰離子阻銹劑多為強堿弱酸鹽，在水中水解產生氫氧根離子并在金屬表面形成鈍化氧化物，利用它們有效阻止鐵及其合金腐蝕。當OH^-濃度足夠時，僅依靠OH^-中的氧就可以形成鈍化氧化物。

陰極型阻銹劑在腐蝕介質中對金屬的緩蝕作用重要是增大電化學腐蝕中餓陰極極化，阻礙陰極過程的進行，使腐蝕電位向負方向移動，降低腐蝕速度。國外已用的陰極阻銹劑有：胺基醇、烷氨基乙醇、脂肪酸酯。

鋼筋阻銹劑是減少和阻止鋼筋銹蝕的一種外加劑，通過摻加到混凝土中或涂抹在混凝土表面起作用，它越來越成為當今防止鋼筋銹蝕的一種手段。1973年日本開始在大型工程中使用鋼筋阻銹劑來抵御海洋工程中氯鹽對鋼筋的損害。在美國，70年代初的時候，大量使用環氧樹脂涂層鋼筋，然而由于其工業的經濟指標和環保指標不能令人滿意，在70年代末，開始使用阻銹劑，到80年代時大量使用在各個工程。鋼筋阻銹劑的分類方式有許多種，按化學成分不同可分為無機型、有機型和復合型；按作用機理可分為陽極型、陰極型和兩者的混合型；根據在使用時的方式可分為滲入型(DCI)和滲透型(MCI)。

早期的鋼筋阻銹劑產品主要包括亞硝酸鈉，鉻酸鹽和苯甲酸鈉，但是它們對混凝土凝結時間、早晚期強度都有不同程度負面影響。美國70年代中期，通過大量實驗證明亞硝酸鈣的優越阻銹性能，但是其對人體的危害作用(致癌)，使得某些國家如德國等國家禁止使用。早期常用亞硝酸鹽來做鋼筋阻銹劑的主要成份。亞硝酸鹽是典型的陽極阻銹劑，其作用是通過與金屬反應，在金屬表面生成鈍化膜，保護鋼筋不被銹蝕。

進入九十年代，一些發達國家相續開發了諸如單氟磷酸鈉(Na₂PO₃F)等新型阻銹劑。Hansson等調查了Na₂PO₃F添加在混凝土中對鋼筋的阻銹效果，表明Na₂PO₃F可以顯著提高鋼筋對氯離子的腐蝕抑制作用。Ngala等考察了Na₂PO₃F溶液作為混凝土表面滲透型阻銹劑的作用，結果表明Na₂PO₃F在混凝土中不能很好的擴散，因而作為混凝土結果修復時，對鋼筋的抑制沒有很好的效果。張大全等人通過對Na₂PO₃F在混凝土孔溶液中的緩蝕特性研究，認為Na₂PO₃F是一種混合阻銹劑，對腐蝕電化學的陽極和陰極過程均有阻滯作用。他它能形成沉淀性保護膜，在堿性條件下能夠抑制氯離子引起的鋼筋腐蝕。

目前國際及國內研究有機阻銹劑主要包括胺類、醛類、炔醇類、有機磷化物、有機硫化物、羧酸及其鹽、磺酸及其鹽類、雜環化合物等。主流產品都屬于摻入型(MCI)，遷移型鋼筋阻銹劑是近年提出的一種全新概念，它是直接涂覆于混凝土表面，通過自發的滲透過程達到混凝土鋼筋表面，最終在鋼筋表面成膜實現對鋼筋的保護。相比于摻入型鋼筋阻銹劑，遷移鋼筋表面具有諸多優點，被譽為混凝土結構修復領域最具前景的新技術。目前全世界對遷移型鋼筋阻銹劑的研究還處于起步階段。

以有機物為組分的復合型阻銹劑不僅能夠有效地保護鋼筋，更重要的是阻止水性介質進入混凝土內部，大大提高了混凝土抗滲透能力。這樣可以大大延緩混凝土的本身老化過程，使混凝土的耐候性、耐腐蝕性、抗凍性等耐久性指標都得到提高。這種外加劑不僅可以作為鋼筋阻銹劑，同時又是混凝土的防腐劑。

發明內容