一种用于钢纤维混凝土表层的阻锈强化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种用于钢纤维混凝土表层的阻锈强化 剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 钢纤维混凝土是在普通混凝土基础上掺入一定量的钢纤维使其均匀无序乱向分 布在其中，以阻碍混凝土内部微裂缝扩展和阻滞宏观裂缝发生，从而显著地改善混凝土的 抗拉、抗弯、抗冲击、抗爆和抗疲劳等性能。目前，钢纤维混凝土已在民建、市政、交通、海洋、 隧道和水利等各工程领域得到广泛应用。
[0003] 然而，在混凝土浇筑后，暴露于表面的钢纤维受环境中水分、氧气的作用，常出现 锈蚀现象;此外，混凝土在含氯盐等侵蚀性介质作用的环境中，钢纤维更易发生锈蚀。钢纤 维锈蚀后导致混凝土结构表面外观质量下降，同时随着钢纤维锈蚀向混凝土内部发展，弓丨 起钢纤维-混凝土界面破坏，将严重影响钢纤维混凝土结构的正常服役。因此，钢纤维的防 锈对于保证其对混凝土的增强增韧作用具有重要意义。
[0004] 目前，直接针对钢纤维的防锈处理报道并不多见，对于钢材等金属材料常用的防 锈措施则大多是在其表面涂覆油类保护层，但这种处理方式将严重影响钢纤维与混凝土的 界面粘结性能，因而对于钢纤维防锈并不适用。
[0005] ZL201110245986.5公开了一种用于制造摩擦材料的钢纤维防锈方法，在钢纤维表 层喷洒一层喷氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠的混合水溶液，然后与氢氧化钙粉末混合均匀后 干燥。但由于该方法中所使用的氢氧化钠、硝酸钠和亚硝酸钠等物质对混凝土工作性能、水 化过程产生明显影响，因而无法用于制备钢纤维混凝土;另外，钢纤维在混凝土高碱性条件 下即会自发地生成上述专利中所述的Fe304氧化膜，但仍无法阻止服役于含氯盐环境中的混 凝土内钢纤维锈蚀。因此，该方法仅适用于无氧条件下的树脂等有机材料中钢纤维防锈，不 能满足钢纤维混凝土防锈的需要。
[0006] ZL201410006427.2则公开了一种采用有机硅烷、醇和阻锈组分处理混凝土用钢纤 维的防锈剂。该方法仍然是一种针对钢纤维在制备混凝土前的预先防锈处理，而混凝土中 钢纤维锈蚀往往集中发生在结构与大气或侵蚀性介质接触的暴露面表层，混凝土结构内部 钢纤维发生锈蚀的风险较低，因此对所有钢纤维进行防锈处理既浪费资源，也无必要；此 外，当混凝土结构处于氯盐等侵蚀性介质环境中时，上述专利中所述方法依然无法阻止氯 盐向混凝土内部迀移引起钢筋锈蚀导致混凝土结构服役性能退化。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有技术中的防锈处理不能应对混凝土中钢纤维锈蚀，或现有技术易 造成大量资源、能源的浪费，且无法阻止氯盐等侵蚀介质向混凝土内部迀移造成钢筋锈蚀 等问题，提供一种能够同时实现混凝土结构中钢纤维防锈与表层混凝土强化的阻锈强化剂 及其制备方法，以及所述阻锈强化剂在钢纤维混凝土结构表层的应用。应用该阻锈强化剂 后，不但能实现混凝土结构中钢纤维的防锈，还可实现混凝土结构表层性能强化，极大地降 低侵蚀性介质向内迀移引起的混凝土劣化和钢筋锈蚀风险，提高钢纤维混凝土结构耐久性 与服役寿命。
[0008] 本发明提供了一种用于钢纤维混凝土表层的阻锈强化剂，由以下各组分按重量百 分比混合而成： 渗透反应组分 10-30%, 催化剂组分 0.5-2.0%, 润湿分散组分 0.01-0.05%,
[0009] 阻锈组分 I% 疏水组分 5-10%, 稳定组分 0 5-2%, 水 佘量，
[0010] 总重量以100%计；
[0011] 所述渗透反应组分为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂和硅溶胶中的任意一种；
[0012] 所述催化剂组分为氟硅酸镁、氟硅酸钠、氟硅酸铵和聚合磷酸铝中的任意一种； [0013]所述润湿分散组分为在25°C，PH= 8-14范围内，溶液表面张力小于40mN/m的表面 活性剂，其作用是提高碱性溶液润湿铺展能力；
[0014] 所述阻锈组分为亚硝酸钙、钼酸钠、苯甲酸钠、乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺和 N，N-二甲基乙醇胺中的任意一种或二种的组合；
[0015] 所述疏水组分为甲基硅酸钾、甲基硅酸钠和甲基硅醇钠中的任意一种；
[0016] 所述稳定组分为异丙醇、二乙基己醇、二异丁基甲醇中的任意一种。
[0017] 所述的用于钢纤维混凝土表层的阻锈强化剂，所述的润湿分散组分由硬脂酸钠、 十二烷基苯磺酸钠、卵磷脂、三异丙醇胺、全氟表面活性剂、氟碳表面活性剂、有机硅表面活 性剂的任意一种或二种的任意比例的混合物组成。
[0018] 所述的用于钢纤维混凝土表层的阻锈强化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0019] (1)称取一半用量的水置于反应器中，加入渗透反应组分，以60r/min的搅拌速度 搅拌lOmin;
[0020] (2)称取另一半水置于反应器中，依次加入催化剂组分和润湿分散组分，以120r/ min的搅拌速度搅拌30min，溶液充分溶解后自然冷却至室温；
[0021] (3)在搅拌速度为120r/min的搅拌环境下，在步骤（1)配制的溶液中，缓慢加入步 骤(2)配制的溶液、阻锈组分、疏水组分和稳定组分，以120r/min的搅拌速度搅拌30min后静 置，密封制成用于钢纤维混凝土表层的阻锈强化剂。
[0022]本发明所述的用于钢纤维混凝土表层的阻锈强化剂，在钢纤维混凝土拆模后的3 天后均匀涂覆或喷洒于混凝土结构外露面或经常与侵蚀性介质接触表面，所述阻锈强化剂 涂刷用量为2_4kg/m2。
[0023] 上述阻锈强化剂中渗透反应组分、催化剂组分、润湿分散组分、阻锈组分、疏水组 分和稳定组分及其各自质量比例可实现如下综合效果：
[0024]阻锈强化剂涂覆于混凝土表面时，基于毛细孔吸附作用与扩散机制，渗透反应组 分与润湿组分有利于进入混凝土表层与水泥水化产物发生反应，同时渗透反应组分受催化 剂组分作用，自身生成致密的无机聚合物结构填充在混凝土孔隙中，从而改善混凝土表层 致密性并提升抗介质渗透能力；阻锈组分中的防锈分子与钢发生物理化学反应，牢固吸附 在钢纤维表面成膜或促使其钝化，实现对钢纤维的保护;疏水组分在混凝土结构表面形成 "反毛细管效应"的憎水层，减少水分与侵蚀性介质向内部传输;稳定组分通过降低阻锈强 化剂的表面张力，减少或抑制泡沫产生。同时，渗透反应组分与疏水组分协同作用，减少了 混凝土表层阻锈组分被水分等介质稀释、耗散现象，保障了阻锈组分的长效阻锈效果。综上 所述，阻锈强化剂上述物种组分及其配比有利于实现混凝土中钢纤维防锈和提升混凝土表 层抗侵蚀性介质渗透能力，有效提高混凝土结构耐久性与服役寿命。
[0025]本发明的有益效果是：
[0026] (1)本发明所述阻锈强化剂涂覆于钢纤维混凝土结构表面时，实现混凝土表层钢 纤维的防锈；
[0027] (2)本发明所述阻锈强化剂涂覆于钢纤维混凝土结构表面时，提高混凝土表层抗 介质渗透能力，极大地延缓水分、氯离子等易引起钢纤维、钢筋锈蚀的介质向混凝土内迀 移。最终，通过在混凝土结构表面的处理，实现混凝土由表及里钢纤维与钢筋的长效阻锈防 护。
【具体实施方式】
[0028]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0029]为了评价本发明在氯盐侵蚀环境中钢纤维混凝土的长期效果，在混凝土制备养护 28d后，分别将表面涂刷阻锈强化剂的混凝土与空白组混凝土浸没于盐水中。具体操作如 下：
[0030]制备：参照JGJ55中规定的混凝土配合比进行混凝土拌合，胶材选用江南小野田P· 1142.5水泥，用量3801^/1113，砂率42%，钢纤维掺量201^/1113。
[0031] 养护: