本发明涉及一种阻锈剂领域，且特别涉及一种钢筋阻锈剂及其制备方法、应用。
背景技术：
：钢筋混凝土结构是当今使用最广泛的建筑材料。因混凝土内钢筋发生锈蚀导致的混凝土结构的过早破坏，已成为影响混凝土结构耐久性的重要因素。钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构性能的影响主要体现在三方面：(1)钢筋锈蚀使钢筋截面减小，从而使钢筋承载能力下降，极限延伸率减小；(2)钢筋锈蚀产物的体积比锈蚀前的体积大得多，一般可达到2～3倍，体积膨胀压力使钢筋周围混凝土产生拉应力，发生顺筋开裂，使结构耐久性能降低；(3)钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降。因此，钢筋锈蚀对结构的承载力和适用性都造成严重影响。在新建钢筋混凝土结构中，如果通过优化混凝土配合比、增加保护层厚度等方法已无法满足混凝土耐久性设计要求，则需要采取附加措施来阻止或延缓钢筋锈蚀。附加的防腐蚀措施有很多种，包括混凝土改性、采用特种钢筋、混凝土外涂层、钢筋阻锈剂等，但对已经使用、内部钢筋已锈蚀的钢筋混凝土结构，采用混凝土改性和特种钢筋是不现实的，而采用混凝土涂层只能保证外部有害离子不进入混凝土内部，混凝土内部原有的有害离子却不能去除。目前，对锈损钢筋混凝土结构的修复措施主要有使用钢筋阻锈剂和阴极保护两种措施，其中掺入钢筋阻锈剂是最简单、经济而有效的方法。阻锈剂一般包括无机阻锈剂和有机阻锈剂。无机阻锈剂包括磷酸盐、硼酸盐和亚硝酸盐等，其中亚硝酸盐在钢筋混凝土中阻锈效果最好，但亚硝酸盐有毒，使用不当时还会加剧钢筋的局部腐蚀，并且可能发生碱集料反应，显著降低混凝土强度。有机阻锈剂通常有胺类、醛类、炔醇类、羧酸及其盐类等，其优点是能够对钢筋混凝土提供防腐蚀保护；环境安全性较好。但发明人发现有机阻锈剂阻锈效果还有待进一步提高。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种钢筋阻锈剂，其对混凝土中的钢筋阻锈效果突出，且成本低。本发明的第二目的在于提供一种钢筋阻锈剂的制备方法，该制备方法操作方便，简单易行。本发明的第三目的在于提供一种钢筋阻锈剂的应用，其既能用作迁移型阻锈剂，又能用作掺入型阻锈剂。本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种钢筋阻锈剂，其原料包括主料和水，按重量份数计，主料包括：三乙醇胺0.2-2份、十二烷基磺酸钠0.5-1.2份和硫酸锌0.1-0.5份，水为95-99份。本发明提出一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将主料混合搅拌均匀后再加入水混合。本发明提出一种钢筋阻锈剂的应用，当钢筋阻锈剂作为掺入型阻锈剂使用时，钢筋阻锈剂在混凝土中的用量为5-11kg/m3；当钢筋阻锈剂作为迁移型阻锈剂使用时，钢筋阻锈剂的用量为0.1-0.8kg/m2。本发明实施例的钢筋阻锈剂及其制备方法、应用的有益效果是：三乙醇胺中的极性基团通过物理化学作用吸附在钢筋表面而形成一层保护膜，增大阳极极化。三乙醇胺能与Fe3+发生化学吸附，形成不溶的保护性螯合膜，螯合物中含有多个螯合环，其通过多个OH-键合而成，可增强化学吸附作用，增大阻锈剂的缓蚀效果。十二烷基磺酸钠作为表面活性剂与三乙醇胺的螯合基复合，发生明显的协同效应，使得缓蚀效果更好。硫酸锌中的Zn2+可在阴极区域与OH-发生反应生成Zn(OH)2沉淀，钢筋的腐蚀是吸氧腐蚀，Zn(OH)2沉淀覆盖在阴极区，隔离了氧气，可抑制阴极反应，从而控制钢筋的腐蚀。且三乙醇胺、十二烷基磺酸钠和硫酸锌都能较好地溶于水，其可降低混凝土的渗透率，减少Cl-引起的腐蚀。该比例的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和水，三乙醇胺和十二烷基磺酸钠的协同作用效果更明显，且阳极和阴极阻锈剂都参加到界面化学反应中，产生协同作用，该比例的原料可同时增强对电化学阴极和阳极的抑制作用，使得缓蚀效果更好。且所选用的原料价格低廉，成本低。制备方法操作方便，简单易行。既能用作迁移型阻锈剂，又能用作掺入型阻锈剂，在用量较少的情况下即能达到很好的阻锈效果。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例的钢筋阻锈剂及其制备方法、应用进行具体说明。一种钢筋阻锈剂，其原料包括主料和水，按重量份数计，主料包括：三乙醇胺0.2-2份、十二烷基磺酸钠0.5-1.2份和硫酸锌0.1-0.5份，水为95-99份。三乙醇胺，英文简称为TEOA或TEA，为无色至淡黄色透明粘稠液体，易溶于水、乙醇、丙酮、甘油及乙二醇等；其能与多种金属生成2～4个配位体的螯合物；且价格低廉。十二烷基磺酸钠，为白色或浅黄色结晶或粉末，属于阴离子表面活性剂，具有优异的渗透、洗涤、润湿等作用；且价格低廉。硫酸锌，别名皓矾，为无色无味的白色晶体、颗粒或粉末。易溶于水和甘油；且价格低廉。三乙醇胺中的N、O等元素有未成对电子，且含有多个极性基团OH-，其极性基团通过物理化学作用吸附在钢筋表面而形成一层保护膜，增大阳极极化。三乙醇胺能与Fe3+发生化学吸附，形成不溶的保护性螯合膜，螯合物中含有多个螯合环，其通过多个OH-键合而成，可增强化学吸附作用，增大阻锈剂的缓蚀效果。十二烷基磺酸钠作为表面活性剂与三乙醇胺的螯合基复合，发生明显的协同效应，使得缓蚀效果更好。硫酸锌中的Zn2+可在阴极区域与OH-发生反应生成Zn(OH)2沉淀，钢筋的腐蚀是吸氧腐蚀，Zn(OH)2沉淀覆盖在阴极区，隔离了氧气，可抑制阴极反应，从而控制钢筋的腐蚀。且三乙醇胺、十二烷基磺酸钠和硫酸锌都能较好地溶于水，其可降低混凝土的渗透率，减少Cl-引起的腐蚀。上述比例的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和水，三乙醇胺和十二烷基磺酸钠的协同作用效果更明显，且阳极和阴极阻锈剂都参加到界面化学反应中，产生协同作用，该比例的原料可同时增强对电化学阴极和阳极的抑制作用，使得缓蚀效果更好。优选地，三乙醇胺为0.8-1.6份，十二烷基磺酸钠为0.7-0.9份，硫酸锌为0.2-0.4份，水为96-98份。进一步地，主料还包括葡萄糖酸钙0.2-0.5份。葡萄糖酸钙，为白色结晶性或颗粒性粉末，易溶于水，可作为螯合剂使用。且硫酸锌与葡萄糖酸钙在碱性的环境下可生成Ca(Zn(OH)3)2·2H2O，该产物可以导致混凝土钢筋钝化，并减少混凝土的空隙率。且该比例的葡萄糖酸钙与硫酸锌复配，能够同时增强电化学阴极和阳极的抑制作用，使得缓蚀效果更好。优选地，葡萄糖酸钙为0.3-0.45份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将主料和水混合均匀。优选地，水的温度为40-60℃，在此温度下，能够提高主料中的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和葡糖糖酸钙在水中的溶解率，使得制备得到的阻锈剂更加均匀，使用效果会更好。一种钢筋阻锈剂的应用，其可用作迁移型阻锈剂或掺入型阻锈剂。进一步地，当作为掺入型阻锈剂使用时，将钢筋阻锈剂代替部分混凝土拌合用水加入到混凝土原料中，即混凝土拌合用水应减少相应的量。钢筋阻锈剂在混凝土中的用量为5-11kg/m3，其用量较少即可产生较好的阻锈效果，且成本低。其pH值大于11.5，阻锈剂在钢筋表面形成的保护膜能够稳定存在，保证钢筋不被锈蚀。优选地，钢筋阻锈剂在混凝土中的用量为8-10kg/m3。进一步地，钢筋阻锈剂作为迁移型阻锈剂使用时，对开裂的混凝土表面处理后，将阻锈剂喷涂或滚刷在钢筋或混凝土表面，钢筋阻锈剂的用量为0.1-0.8kg/m2。该钢筋阻锈剂可以穿过混凝土的孔隙到达钢筋表面，在钢筋表面形成保护膜，同时抑制钢筋表面阴极和阳极反应，减小钢筋的腐蚀速度，其用量为0.1-0.8kg/m2即可达到较好的缓蚀效果。优选地，钢筋阻锈剂的用量为0.2-0.5kg/m2。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺1.5份、十二烷基磺酸钠1份、硫酸锌0.3份和水97.2份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠和硫酸锌混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为掺入型阻锈剂使用，将钢筋阻锈剂加入到混凝土原料中，钢筋阻锈剂在混凝土中的用量为8kg/m3，混凝土拌合用水应减少相应的量。实施例2一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺0.2份、十二烷基磺酸钠0.5份、硫酸锌0.3份和水99份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠和硫酸锌混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为掺入型阻锈剂使用，将钢筋阻锈剂加入到混凝土原料中，钢筋阻锈剂在混凝土中的用量为5kg/m3，混凝土拌合用水应减少相应的量。实施例3一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺0.8份、十二烷基磺酸钠1.1份、硫酸锌0.2份和水98.8份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠和硫酸锌混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为掺入型阻锈剂使用，将钢筋阻锈剂加入到混凝土原料中，钢筋阻锈剂在混凝土中的用量为6kg/m3，混凝土拌合用水应减少相应的量。实施例4一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺0.5份、十二烷基磺酸钠0.6份、硫酸锌0.1份、葡萄糖酸钙0.35份和水96份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和葡萄糖酸钙混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为掺入型阻锈剂使用，将钢筋阻锈剂加入到混凝土原料中，钢筋阻锈剂在混凝土中的用量为10kg/m3，混凝土拌合用水应减少相应的量。实施例5一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺1.5份、十二烷基磺酸钠0.9份、硫酸锌0.3份、葡萄糖酸钙0.2份和水97.1份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和葡萄糖酸钙混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为掺入型阻锈剂使用，将钢筋阻锈剂加入到混凝土原料中，钢筋阻锈剂在混凝土中的用量为11kg/m3，混凝土拌合用水应减少相应的量。实施例6一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺1.2份、十二烷基磺酸钠0.7份、硫酸锌0.3份、葡萄糖酸钙0.3份和水99份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和葡萄糖酸钙混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为迁移型阻锈剂使用，对开裂的混凝土表面处理后，将阻锈剂喷涂在混凝土表面，钢筋阻锈剂的用量为0.1kg/m2。实施例7一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺2份、十二烷基磺酸钠1.2份、硫酸锌0.4份、葡萄糖酸钙0.5份和水95份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和葡萄糖酸钙混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为迁移型阻锈剂使用，对开裂的混凝土表面处理后，将阻锈剂喷涂在混凝土表面，钢筋阻锈剂的用量为0.5kg/m2。实施例8一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺1.8份、十二烷基磺酸钠0.8份、硫酸锌0.4份、葡萄糖酸钙0.45份和水96.6份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和葡萄糖酸钙混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为迁移型阻锈剂使用，对开裂的混凝土表面处理后，将阻锈剂喷涂在混凝土表面，钢筋阻锈剂的用量为0.8kg/m2。实施例9一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺1.6份、十二烷基磺酸钠1.2份、硫酸锌0.5份、葡萄糖酸钙0.4份和水96.3份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和葡萄糖酸钙混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为迁移型阻锈剂使用，对开裂的混凝土表面处理后，将阻锈剂喷涂在混凝土表面，钢筋阻锈剂的用量为0.2kg/m2。实施例10一种钢筋阻锈剂，按重量份数计，其包括三乙醇胺1份、十二烷基磺酸钠1份、硫酸锌0.2份、葡萄糖酸钙0.3份和水98份。一种钢筋阻锈剂的制备方法，其包括以下步骤：将上述的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和葡萄糖酸钙混合均匀后加入水混合得钢筋阻锈剂。一种钢筋阻锈剂的应用，其作为迁移型阻锈剂使用，对开裂的混凝土表面处理后，将阻锈剂喷涂在混凝土表面，钢筋阻锈剂的用量为0.3kg/m2。对比例1一种阻锈剂的制备方法，按重量份数计，将三乙醇胺0.8份、硫酸锌0.2份和水98.8份混合均匀得阻锈剂。对比例2一种阻锈剂的制备方法，按重量份数计，将三乙醇胺0.5份、硫酸锌0.1份、十二烷基磺酸钠3份、葡萄糖酸钙0.35份和水96份混合均匀得阻锈剂。对比例3一种阻锈剂的制备方法，按重量份数计，将三乙醇胺5份、硫酸锌0.2份、十二烷基磺酸钠1.1份和水98.8份混合均匀得阻锈剂。对比例4一种阻锈剂的制备方法，按重量份数计，将三乙醇胺0.8份、硫酸锌1份、十二烷基磺酸钠1.1份和水98.8份混合均匀得阻锈剂。对比例5一种阻锈剂的制备方法，按重量份数计，S1步骤：将二乙醇胺100份、N,N-二甲基乙醇胺150份混合搅拌后再加入六甲基磷酰三胺150份；S2步骤：同时称量450份的水后，将50份的苯甲酸钠和萘磺酸甲醛缩合物依次加入到水中，充分搅拌至固体均匀溶解后，再加入到S1步骤配置的溶液中，搅拌均匀后得阻锈剂。试验例11.制备样品：将实施例1-5的钢筋阻锈剂和对比例1-5的阻锈剂分别按照下述方法使用，以制备编号对应的实验样品1-5和对比样品1-5。(1)将阻锈剂按照10kg/m3的用量和230mL的水放入到搅拌锅里，再加入水泥450g；把搅拌锅放在固定架上，上升至固定位置，然后启动水泥胶砂搅拌机，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀地将一袋标准砂加入到搅拌锅中，机器转至高速再搅拌30s。停止90s，在第一个15s内用抹刀将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间，再高速搅拌60s。(2)将拌好的砂浆迅速地分两次装入固定在ZS-15水泥胶砂振实台上的模内，第一次装至三分之二处，盖上模套振实60下，放入处理好的钢筋，接着装第二层砂浆，同样振实60下。(3)取下模子，用抹刀将表面抹平，得到实验样品1-5和对比样品1-5的半成品。(4)将上述半成品放入恒温养护箱中标准养护7天后取出备用。2.阻锈试验：将上述方法制备的实验样品1-5和对比样品1-5放入3％NaCl溶液浸泡16小时，捞出放入75℃的烘箱中烘4小时，再取出置于室温下停放4小时，24小时为一循环，连续进行30次循环，然后进行破型检查锈蚀情况，其情况记录于表1中。3.性能测试试验：参照YB/T9231(钢筋阻锈剂施工技术规程)对实验样品1-5和对比样品1-5的抗压强度比、凝结时间差和抗渗性进行测试，其测试结果记录于表1。表1实施例1-5和对比例的测试结果由表1中的结果可以看出，使用本发明的钢筋阻锈剂及用量，具有较好的阻锈效果。且实验样品1-5的抗压强度比均大于100％，说明了该钢筋阻锈剂对混凝土的抗压强度影响不大；实验样品1-5的凝结时间差均在标准范围(-120至+120min)内，说明了该钢筋阻锈剂对混凝土的初凝时间无明显影响；且钢筋阻锈剂对实验样品1-5的抗渗性能无明显影响。通过对比实验样品3和对比样品1的测试结果发现，在不加十二磺基硫酸钠的对比样品1中，出现了浮锈，抗压强度和抗渗性能均出现降低，且不在标准范围内。通过对比实验样品4和对比样品2的测试结果发现，十二磺基硫酸钠的比例超出本发明的范围会造成抗压强度比、凝结时间差和抗渗性都会不在标准范围；通过将实验样品3和对比样品3、4的实验结果对比发现，三乙醇胺或硫酸锌的比例超出本发明的范围，阻锈剂的阻锈效果下降，且抗压强度比、凝结时间差和抗渗性都会不在标准范围；通过对比实验样品1-5和对比样品5发现，本发明的阻锈剂其阻锈效果比加了有机阻锈剂的对比样品5好。综上，利用本发明的原料、配比及用量可以达到较好的阻锈效果。试验例2(1)将230mL的水放入到搅拌锅里，再加入水泥450g；把搅拌锅放在固定架上，上升至固定位置，然后启动水泥胶砂搅拌机，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀地将一袋标准砂加入到搅拌锅中，机器转至高速再搅拌30s。停止90s，在第一个15s内用抹刀将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间，再高速搅拌60s。(2)将拌好的砂浆迅速地分两次装入固定在ZS-15水泥胶砂振实台上的模内，第一次装至三分之二处，盖上模套振实60下，放入处理好的钢筋，接着装第二层砂浆，同样振实60下。(3)取下模子，用抹刀将表面抹平，得到对比样品6。(4)将对比样品5放入恒温养护箱中标准养护7天后取出。(5)取6块对比样品6分别标记为样品6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6-6，将其放入恒温养护箱中标准养护7天后取出。将实施例6-10的钢筋阻锈剂按照0.5kg/m2的用量分别涂抹在样品6-1、6-2、6-3、6-4和6-5的样品表面上，将对比例5的阻锈剂以0.5kg/m2的用量涂抹在对比样品6-6表面。将上述6块样品放入3％NaCl溶液浸泡16小时，捞出放入75℃的烘箱中烘4小时，再取出置于室温下停放4小时，24小时为一循环，连续进行30次循环，然后进行破型检查锈蚀情况，其情况记录于表2中。表2实施例6-10和对比例的测试情况样品6-1样品6-2样品6-3样品6-4样品6-5样品6-6锈蚀情况无绣无绣无绣无绣无绣有浮绣由表2可以看出，使用本发明的钢筋阻锈剂并按照本发明的用量进行使用的样品6-1、6-2、6-3、6-4和样品6-5均基本无锈，而使用对比例6-6的钢筋阻锈剂却发现有明显的浮锈，这说明了，将本发明的阻锈剂作为迁移型阻锈剂使用，并按照本发明的使用量对钢筋混凝土进行处理，可明显地对钢筋进行保护，减少锈蚀。综上所述，本发明实施例的钢筋阻锈剂及其制备方法、应用：原料中的三乙醇胺中的极性基团通过物理化学作用吸附在钢筋表面而形成一层保护膜，增大阳极极化；其非极性基团垂直排列在钢筋表面，组合成致密的网从而形成对H2O、O2、Cl-及其他侵蚀性介质的屏障。三乙醇胺能与Fe3+发生化学吸附，形成不溶的保护性螯合膜，螯合物中含有多个螯合环，其通过多个OH-键合而成，可增强化学吸附作用，增大阻锈剂的缓蚀效果。十二烷基磺酸钠作为表面活性剂与三乙醇胺的螯合基复合，发生明显的协同效应，使得缓蚀效果更好。硫酸锌中的Zn2+可在阴极区域与OH-发生反应生成Zn(OH)2沉淀，钢筋的腐蚀是吸氧腐蚀，Zn(OH)2沉淀覆盖在阴极区，隔离了氧气，可抑制阴极反应，从而控制钢筋的腐蚀。且三乙醇胺、十二烷基磺酸钠和硫酸锌都能较好地溶于水，其可降低混凝土的渗透率，减少Cl-引起的腐蚀。该比例的三乙醇胺、十二烷基磺酸钠、硫酸锌和水，三乙醇胺和十二烷基磺酸钠的协同作用效果更明显，且阳极和阴极阻锈剂都参加到界面化学反应中，产生协同作用，该比例的原料可同时增强对电化学阴极和阳极的抑制作用，使得缓蚀效果更好。且所选用的原料价格低廉，成本低。制备方法操作方便，简单易行。既能用作迁移型阻锈剂，又能用作掺入型阻锈剂。以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页1 2 3