一种多功能钢筋混凝土缓蚀剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢筋混凝土缓蚀剂，尤其是涉及一种多功能钢筋混凝土缓蚀剂的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 钢筋在混凝土中的腐蚀是影响混凝土结构耐久性和安全性的最主要原因之一。在 环境作用下，混凝土的中性化和Cl、SO42等侵蚀性物种的侵蚀是造成钢筋腐蚀的重要因 素。这与混凝土结构的特殊性和复杂性密切相关。混凝土结构是气、液、固三相共存的复杂 体系，内部结构存在纳米至微米级大小不均的孔隙，使得空气中的0 2、H20、C02分子以及环境 介质中Cl、SO42等侵蚀性物种通过混凝土的孔隙和裂纹向内部扩散，直至到达钢筋表面， 引起钢筋腐蚀。钢筋腐蚀发生后，其腐蚀产物在钢筋表面附近累积，体积膨胀引起的应力致 使混凝土进一步开裂，为侵蚀性介质进入混凝土提供通道，造成更加严重的腐蚀。钢筋混凝 土的腐蚀一旦发生，就会引发一系列严重的后果，造成巨大的经济损失，甚至引发严重的突 发事故。发展各种腐蚀防护技术，有效提高钢筋混凝土结构的使用寿命和安全性，对于资源 节约、经济发展都具有重要的意义。
[0003] 混凝土中钢筋的防腐蚀措施主要有使用不锈钢钢筋、涂层钢筋、混凝土表面处理、 使用缓蚀剂、阴极电流保护、电化学处理技术等。其中使用缓蚀剂是一种最经济、应用最广 泛的腐蚀防护技术。
[0004] 近年来，层状双金属氢氧化物（LDHs)在防腐领域的应用成为一个研究热点。 LDHs因其特具有特殊的层状结构和层间可容纳各类阴离子的特点，在防腐领域展现出 巨大的应用前景。M.L.Zeludkevich等人（CorrosionScience52(2010)602 - 611)合 成了载有钒酸根离子的镁铝和锌铝层状双金属氢氧化物，并将其分散于有机涂层中，实 现隹凡酸根离子的可控性释放，取得了良好的防腐效果。王军等人（ProgressinOrganic Coatings71 (2011)302 - 309)合成了载有钨酸根离子的镁铝层状双金属氢氧化物， 不仅可充当涂层中孔隙的填充物，还可充当IC存缓蚀剂的载体。s.K.Poznyak等人 (Appliedmaterials&interfaces10 (2009)2353-2362，Appliedmaterials&interfaces 5(2010) 1528-1535)将多种有机和无机离子嵌入到LDHs层间结构，并应用于有机涂料中， 从而可有效提高提高AA2024铝合金耐腐性能。目前，用于钢筋混凝土的多功能缓蚀剂技术 的报道极少。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种多功能钢筋混凝土缓蚀剂的制备方法。
[0006] 本发明包括以下步骤：
[0007] 1)以层状双金属氢氧化物为前驱体，煅烧；
[0008] 2)将步骤1)煅烧后的产物置于氢氧化钠溶液中，搅拌，过滤，洗涤，得过滤产物 1 ;
[0009] 3)将过滤产物1置于邻苯二甲酸氢钾溶液中，搅拌，过滤，洗涤，得过滤产物2 ;
[0010] 4)将过滤产物2干燥后，研磨成粉体，即得多功能钢筋混凝土缓蚀剂。
[0011] 在步骤1)中，所述层状双金属氢氧化物可选自MgAl-LDHs，或ZnAl-LDHs，或 FeAl-LDHs，或CaAl-LDHs，或其混合物；所述煅烧的温度可为200~700°C，煅烧的时间可为 1 ~7h〇
[0012] 在步骤2)中，所述煅烧后的产物与氢氧化钠溶液的配比可为（0.5~5) g: 100mL，所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度可为0. 01~lmol/L;所述搅拌的温度可为15~ 80°C，搅拌的时间可为2~48h。
[0013] 在步骤3)中，所述邻苯二甲酸氢钾溶液的加入量可为100mL，邻苯二甲酸氢钾溶 液的摩尔浓度可为0. 05~lmol/L，所述邻苯二甲酸氢钾溶液pH值可为7~12 ;所述搅拌 的温度可为15~80°C，搅拌的时间可为2~48h。
[0014] 在步骤4)中，所述干燥的条件可在60~75°C下干燥12~60h。
[0015] 本发明主要功能如下：（1)基于其微纳米级的颗粒尺寸，可填充混凝土孔隙，提高 混凝土的致密性，减缓H20、CO32、Cl等侵蚀性离子的浸入；（2)可释放氢氧根离子，维持混 凝土孔隙液PH值，减缓混凝土的碳化作用；(3)基于其离子交换特性，层间结构中的缓蚀剂 离子与环境中的侵蚀性离子如Cl、SO42等发生离子交换作用，减少环境侵蚀性物种，并释 放出缓蚀剂离子，改善钢筋所处的腐蚀环境，增强钢筋的耐蚀性。
[0016] 本发明基于层状双金属氢氧化物的离子交换特性，在其层间结构载入邻苯二甲酸 根离子（PTL)和氢氧根离子等，获得各种多功能钢筋混凝土缓蚀剂。本发明属于材料腐蚀 防护技术领域。涉及一种混凝土结构中钢筋腐蚀防护的多功能缓蚀剂。本发明提出的多 功能缓蚀剂，是利用改性煅烧重组法在双金属氢氧化物层状结构中负载各种缓蚀剂离子而 制备得到，用于混凝土结构中，可同时降低混凝土中氯离子浓度、释放缓蚀剂离子、维持混 凝土的高pH值、提高混凝土密实性等多重作用，对钢筋混凝土结构具有优异的综合防腐性 能，可实现对埋覆在混凝土中的钢筋的多重有效保护。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例制备的多功能钢筋混凝土缓蚀剂的SEM图。
[0018] 图2为钢筋在混凝土模拟液中的电化学阻抗谱图。
[0019] 图3为电化学阻抗谱的等效电路图。
[0020] 图4为PTL的释放曲线图。
[0021] 图5为Cl浓度随时间的变化图。
[0022] 图6为测试液的pH值随时间的变化图。
【具体实施方式】
[0023] 以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
[0024] 实施例1 :选用镁铝双金属氢氧化物（MgAl-LDHs)为前驱体。将MgAl-LDHs在 500°C下煅烧5h，自然冷却至室温，得到镁铝氧化物（MgAl-CLDHs)。取0.5gMgAl-CLDHs 分散于IOOmL0.lmol/L的NaOH溶液中，室温下剧烈搅拌24h，过滤后的固体产物置于 IOOmLO. 5mol/L、pH为11的邻苯二甲酸氢钾溶液中，温室下搅拌24h。过滤后，固体物在70°C 的烘箱中烘干处理48h，干燥后的产物在研钵中研磨至粉末状，标记为缓蚀剂1。
[0025] 实施例2 :将实施例1中的MgAl-CLDHs变为lg，其余条件相同，标记为缓蚀剂2。
[0026] 实施例3 :将实施例1中的MgAl-CLDHs变为3g，其余条件相同，标记为缓蚀剂3。
[0027] 实施例4 :将实施例1中的MgAl-CLDHs变为5g，其余条件相同，标记为缓蚀剂4。
[0028] 所得多功能缓蚀剂采用电化学方法评价其缓蚀性能，测试方法如下：
[0029] 以pH为11、浓度为0. 3mol/L的NaCl溶液为模拟混凝土孔隙液，将20g/L的多功 能缓蚀剂加入到混凝土模拟液中，搅拌处理〇. 5h，得到测试溶液。钢筋电极测试溶液中进 行电化学阻抗和极化曲线测试。测试采用三电极体系：工作面积为I.Ocm2的Q235钢筋电 极作为工作电极，Pt电极为对电极，甘汞电极为参比电极，测试仪器为AUT0LAB电化学工作 站。电化学阻抗测试在开路电位下完成，频率范围为IO5~10 2HZ,激励信号为振幅IOmV正 弦波交流电信号。极化曲线测试条件为：以10mV/S的扫描速度对钢筋电极施加电位极化， 扫描范围为开路电位-120mV至