一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料及其应用

摘要

本发明涉及建筑材料的技术领域，具体地说是一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料及其应用，该钢筋阻锈材料由固体粉料和混合液体两部分按一定比例混合而成，可以直接作用于混凝土内部的钢筋表面且不影响钢筋与混凝土之间的粘结性，使用方法简单，阻锈作用更直接、防锈效果更长久，同时较强的氯离子固化能力和较强表面碱性的特点，使抗锈蚀能力更强。

权利要求

1.一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料，其特征在于：所述钢筋阻锈材料是由混合液体与固体粉料混合配制而成，其中：所述混合液体由乙醇胺类化合物、二甲基类化合物和溶剂组成；

所述固体粉料由水泥、粉煤灰和煅烧后的层状双金属氢氧化物组成；

所述钢筋阻锈材料用于钢筋表面，使用时膜层厚度为1～2mm。

2.根据权利要求1所述的一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料，其特征在于：所述钢筋阻锈材料中混合液体与固体粉料按照质量比为0.6～0.9:1。

3.根据权利要求1所述的一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料，其特征在于：所述混合液体中各组分的质量百分量为：乙醇胺类化合物20～40％，二甲基类化合物10～25％，溶剂50～70％；所述固体粉料中各组分的质量百分量为：水泥15～20％、粉煤灰15～20％和煅烧后的层状双金属氢氧化物60～70％。

4.根据权利要求1或3所述的一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料，其特征在于：所述乙醇胺类化合物为一乙二醇胺或二乙醇胺或三乙醇胺，所述二甲基类化合物为二甲基乙醇胺，所述乙醇胺类化合物和二甲基类化合物的纯度均大于等于99％。

5.根据权利要求1或3所述的一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料，其特征在于：所述溶剂为饱和氢氧化钙水溶液。

6.根据权利要求1或3所述的一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料，其特征在于：所述层状双金属氢氧化物为镁铝碳酸根水滑石或镁铝硝酸根水滑石。

7.根据权利要求1所述的一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料，其特征在于：所述钢筋阻锈材料通过以下步骤制得：(1)固体粉料制备：将层状双金属氢氧化物在以3.5～4.5℃/min速率升温至450～550℃的环境中煅烧，恒温4.5～5.5h后，自然冷却至室温，破碎，粉磨，过筛，得到煅烧后的粉末，然后分别称取水泥、粉煤灰和煅烧后的粉末，混匀，得到固体粉料；

(2)混合液体制备：分别称取乙醇胺类化合物、二甲基类化合物和溶剂，将该三种物质置于容器中，混合均匀，得到混合液体；

(3)将上述步骤(2)制得的混合液体与上述步骤(1)制得的固体粉料混合，搅拌，得到钢筋阻锈材料。

说明书

一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑材料的技术领域，具体地说是一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料及其应用。

背景技术

[0002] 氯盐侵蚀所引起的钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性劣化最主要原因之一。在沿海，盐碱以及除冰盐使用地区，使用阻锈材料已成为抑制混凝土结构内部钢筋锈蚀的重要技术措施。当前，阻锈剂种类很多，根据其组分的差异，可分为无机型、有机型和复合型。传统的混凝土钢筋阻锈材料使用方式主要有两种，其一为直接掺加到混凝土中，其二为喷涂于混凝土外表面，再渗透至混凝土内部。但是，受阻锈材料的特性及使用方式的限制，阻锈材料难以均匀地附着在混凝土内部的钢筋表面，因此阻锈效果差强人意。另外，虽然现在土木工程中存在多种金属表面阻锈材料，但这些材料多使用于钢结构，即金属材料直接暴露于周围大气环境中，表面除阻锈材料外，无其它覆盖材料，且由于材料特性所限，其无法直接用于混凝土内部的钢筋阻锈。

发明内容

[0003] 本发明目的之一是提供一种具有较强氯离子固化能力，并能维持钢筋表面高碱性环境，同时不影响钢筋与混凝土之间粘结性的钢筋阻锈材料。

[0004] 一种适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料，该钢筋阻锈材料是由混合液体与固体粉料混合配制而成，其中：

[0005] 混合液体由乙醇胺类化合物、二甲基类化合物和溶剂组成；

[0006] 固体粉料由水泥、粉煤灰和煅烧后的层状双金属氢氧化物组成。

[0007] 作为优选，所述钢筋阻锈材料中混合液体与固体粉料的质量比为0.6～0.9:1，使钢筋表面阻锈材料的黏度在10～30mPa·s之间，这样既可以保持阻锈材料的固化氯离子能力、维持钢筋表面碱度，又可以使其具有合适的粘性和流动性，易于涂覆。

[0008] 作为优选，所述混合液体的混合质量百分量分别为：乙醇胺类化合物20～40％，二甲基类化合物10～25％，溶剂50～70％，混合液体不仅可以进一步提升阻锈效果，同时其成分之间比例关系使阻锈材料具有适当的粘性和流动性，容易涂覆在混凝土内部的钢筋表面， 且不影响钢筋与混凝土之间的粘结性；所述固体粉料的混合质量百分量分别为：水泥15～20％、粉煤灰15～20％和处理后的层状双金属氢氧化物60～70％，固体粉料中适当含量的水泥和粉煤灰等具有增强表面碱性的特点，同时也具有活性效应和微粉填充作用，优化了阻锈材料结构，减少有害孔含量，也可以减少氯离子通道，提高阻锈材料的抗氯离子渗透能力。

[0009] 作为优选，所述的层状双金属氢氧化物为镁铝碳酸根水滑石或镁铝硝酸根水滑石，层状双金属氢氧化物本身具有良好的氧气和二氧化碳等的阻隔性能，同时煅烧后的产物碱性增强，对游离态氯离子固化能力也较强，碱性环境与氯离子固化性能可以阻止或延缓钢筋的锈蚀。

[0010] 作为优选，所述的乙醇胺类化合物为一乙二醇胺或二乙醇胺或三乙醇胺，所述的二甲基类化合物为二甲基乙醇胺，该乙醇胺类化合物和二甲基类化合物的纯度均大于等于99％，两类物质均提升了阻锈效果，同时物质的纯度也可以保证阻锈材料高效的阻锈能力。

[0011] 作为优选，所述的溶剂为饱和氢氧化钙水溶液(由三级纯净水制成)，起到溶解作用，一方面有助于维持阻锈材料的流动性，另一方面也能激发粉煤灰的水化活性，进一步增强材料的阻锈效果。

[0012] 所述的钢筋阻锈材料通过以下方法制得的效果较好，方法步骤如下：

[0013] (1)固体粉料制备：将层状双金属氢氧化物在以3.5～4.5℃/min速率升温至450～550℃的环境中煅烧，恒温4.5～5.5h后，自然冷却至室温，破碎，粉磨，过筛，得到煅烧后的粉末，然后分别称取水泥、粉煤灰和煅烧后的粉末，混匀，得到固体粉料；

[0014] (2)混合液体制备：分别称取乙醇胺类化合物、二甲基类化合物和溶剂，将该三种物质置于容器中，混合均匀，得到混合液体；

[0015] (3)将上述步骤(2)制得的混合液体与上述步骤(1)制得的固体粉料混合，搅拌，得到钢筋阻锈材料。

[0016] 此外，本发明目的之二提供一种上述钢筋阻锈材料的应用：该材料直接作用于混凝土内部的钢筋表面。

[0017] 钢筋阻锈材料的应用方案如下：所述的钢筋阻锈材料直接应用于钢筋表面，膜层厚度控制在1～2mm之间，静置1～1.5h，时间不宜过长，防止阻锈材料自身凝结固化而影响钢筋表面与混凝土的粘结，静置后，再在钢筋表面浇筑混凝土。

[0018] 采用以上方法，本发明的一种钢筋阻锈材料与现有技术相比具有以下优点：

[0019] 首先，阻锈材料对游离态氯离子有较强的固化作用，大大削弱了氯离子对钢筋锈蚀的 诱导作用，提高了混凝土内部的钢筋的抗锈蚀性能；该阻锈材料可以维持混凝土内部钢筋表面的高碱度环境，使其处于惰性状态，不易发生锈蚀。

[0020] 其次，所述的阻锈材料中的固体粉料所包含的适当含量的水泥和粉煤灰不仅具有增强表面碱性的特点，也具有活性效应和微粉填充作用，优化了阻锈材料结构，减少有害孔含量，还可以减少氯离子通道，提高阻锈材料的抗氯离子渗透能力，加之，固体粉料与混凝土组成材料相似，不会影响钢筋与混凝土之间的粘结性；所述的阻锈材料中的混合液体也可以进一步提升阻锈效果，同时固体粉料与混合液体之间比例关系使阻锈材料具有适当的粘性和流动性，容易涂覆在混凝土内部的钢筋表面。

[0021] 再次，所述的钢筋阻锈材料直接作用于混凝土内部的钢筋表面，因此能够均匀分布在钢筋表面，使用方法简单。同时，钢筋阻锈材料的有效成分集中于钢筋表面，能够长久保持钢筋表面较高阻锈材料的浓度状态，使阻锈作用更直接更长久，抗锈蚀能力更强。

具体实施方式

[0022] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0023] 实施例中水泥为市售42.5级普通硅酸盐水泥；粉煤灰为国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰(GB/T1596-2005)》中所述二级粉煤灰；试验过程所用化学试剂均为分析级试剂；试验过程中所用的水为三级纯净水。

[0024] 实施例一：

[0025] 将镁铝碳酸根水滑石在550℃的环境中煅烧。以3.5℃/min的速率升温，恒温4.5h后，自然冷却至室温，破碎和粉磨，过200目筛，得到煅烧后的镁铝碳酸根水滑石；

[0026] 固体粉料制备：分别称取水泥、粉煤灰和煅烧后的镁铝碳酸根水滑石，并在搅拌机中搅拌混匀，得到固体粉料，其中固体粉料的混合质量百分量分别为：水泥15％、粉煤灰20％和煅烧后的镁铝碳酸根水滑石65％；

[0027] 混合液体制备：分别称取二乙醇胺、二甲基乙醇胺和饱和氢氧化钙水溶液，将该三种物质置于容器中，用搅拌机混匀，得到混合液体，其中混合液体的混合质量百分量分别为：二乙醇胺20％，二甲基乙醇胺10％，饱和氢氧化钙水溶液70％；

[0028] 将上述步骤制得的混合液体注入上述步骤制得的固体粉料中，其中混合液体与固体粉料的质量比为0.7:1，并持续搅拌混匀，使其黏度达到25mPa·s，得到钢筋阻锈材料。

[0029] 将制得的钢筋阻锈材料均匀涂抹在钢筋表面，涂膜层厚度控制在1～2mm，静置1h后，在其表面浇筑混凝土。

[0030] 实施例二：

[0031] 将镁铝水滑石在500℃的环境中煅烧。以4℃/min的速率升温，恒温5h后，自然冷却至室温，破碎和粉磨，过270目筛，得到煅烧后的镁铝硝酸根水滑石；

[0032] 固体粉料制备：分别称取水泥、粉煤灰和煅烧后的镁铝硝酸根水滑石，并在搅拌机中搅拌混匀，得到固体粉料，其中固体粉料的混合质量百分量分别为：水泥20％、粉煤灰20％和煅烧后的镁铝硝酸根水滑石60％；

[0033] 混合液体制备：分别称取二乙醇胺、二甲基乙醇胺和饱和氢氧化钙水溶液，将该三种物质置于容器中，用搅拌机混匀，得到混合液体，其中混合液体的混合质量百分量分别为：二乙醇胺30％，二甲基乙醇胺20％，饱和氢氧化钙水溶液50％；

[0034] 将上述步骤制得的混合液体注入上述步骤制得的固体粉料中，其中混合液体与固体粉料的质量比为0.6:1，并持续搅拌混匀，使其黏度达到20mPa·s，得到钢筋阻锈材料。

[0035] 将制得的钢筋阻锈材料均匀涂抹在钢筋表面，涂膜层厚度控制在1～2mm，静置1h后，在其表面浇筑混凝土。

[0036] 实施例三：

[0037] 将镁铝水滑石在450℃的环境中煅烧。以4.5℃/min的速率升温，恒温5.5h后，自然冷却至室温，破碎和粉磨，过270目筛，得到煅烧后的镁铝硝酸根水滑石；

[0038] 固体粉料制备：分别称取水泥、粉煤灰和煅烧后的镁铝硝酸根水滑石，并在搅拌机中搅拌混匀，得到固体粉料，其中固体粉料的混合质量百分量分别为：水泥20％、粉煤灰15％和煅烧后的镁铝硝酸根水滑石65％；

[0039] 混合液体制备：分别称取二乙醇胺、二甲基乙醇胺和饱和氢氧化钙水溶液，将该三种物质置于容器中，用搅拌机混匀，得到混合液体，其中混合液体的混合质量百分量分别为：二乙醇胺30％，二甲基乙醇胺15％，饱和氢氧化钙水溶液55％；

[0040] 将上述步骤制得的混合液体注入上述步骤制得的固体粉料中，其中混合液体与固体粉料的质量比为0.9:1，并持续搅拌混匀，使其黏度达到28mPa·s，得到钢筋阻锈材料。

[0041] 将制得的钢筋表面阻锈材料均匀涂抹在钢筋表面，涂膜层厚度控制在1～2mm，静置1.5h后，在其表面浇筑混凝土。

[0042] 实施例四：

[0043] 将镁铝水滑石在500℃的环境中煅烧。以4℃/min的速率升温，恒温5h后，自然冷却至室温，破碎和粉磨，过250目筛，得到煅烧后的镁铝碳酸根水滑石；

[0044] 固体粉料制备：分别称取水泥、粉煤灰和煅烧后的镁铝水滑石，并在搅拌机中搅拌混匀，得到固体粉料，其中固体粉料的混合质量百分量分别为：水泥16％、粉煤灰15％和煅 烧后的镁铝碳酸根水滑石69％；

[0045] 混合液体制备：分别称取二乙醇胺、二甲基乙醇胺和饱和氢氧化钙水溶液，将该三种物质置于容器中，用搅拌机混匀，得到混合液体，其中混合液体的混合质量百分量分别为：二乙醇胺40％，二甲基乙醇胺10％，饱和氢氧化钙水溶液50％；

[0046] 将上述步骤制得的混合液体注入上述步骤制得的固体粉料中，其中混合液体与固体粉料的质量比为0.9:1，并持续搅拌混匀，使其黏度达到28mPa·s，得到钢筋表面阻锈材料。

[0047] 将制得的钢筋表面阻锈材料均匀涂抹在钢筋表面，涂膜层厚度控制在1～2mm，静置1.5h后，在其表面浇筑混凝土。

[0048] 下面通过相关的试验验证本发明适用于混凝土内部的钢筋阻锈材料的阻锈效果。

[0049] 实验一，电化学实验：依据YBT 9231-2009《钢筋阻锈应用技术规程》中附录A.2电化学试验方法对本专利的阻锈材料进行性能检测，试验试件为砂浆试件。检测样品有五组，分别为不掺阻锈材料的空白样，掺加本发明专利所涉及的实施例一、实施例二、实施例三、实施例四中钢筋阻锈材料的检测样，通电168h后的电流测试结果如表1所示。

[0050] 表1阻锈性能检测的电流测试结果

[0051]试样 空白样 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
电流强度μA 168 95 100 83 80

[0052] 根据YBT 9231-2009《钢筋阻锈应用技术规程》相关要求，本发明专利所涉及的实施例一、实施例二、实施例三、实施例四中钢筋阻锈材料的检测样通电168h的电流强度远远小于150μA的规定值，这说明本发明所述的钢筋阻锈材料具有很好地阻锈效果。

[0053] 实验二，氯离子吸附试验：本实验采用内掺氯化钠的方式测定阻锈剂对氯离子的固化效果，所用测试样为40×40×160mm的水泥净浆试样。所用水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，拌合水为0.5mol/L氯化钠溶液，其由分析纯氯化钠和纯净水配制而成，水泥和氯化钠溶液的质量比为1:0.5。所用钢筋为HPB235，钢筋直径为10mm，长度100mm。将钢筋表面涂覆本产品后，静止1h，浇入水泥净浆，并使钢筋位于所成试件的正中间位置。在室温养护1d后拆模，同时将试样至于20±2℃，95％RH的环境中养护28d。然后取出试件，并取钢筋表面处的硬化水泥石进行氯离子浓度测定。依据JTJ270-1998《水运工程混凝土试验规程》中相关方法对水溶性氯离子量(CF)进行测试，而氯离子总量(CT)，由于本实验采用内掺氯化钠的方-1法，因此固定为8.863mg.g 。则固化氯离子量(CB)＝CT-CF。检测样品有五组，分别为不掺阻锈材料的空白样，掺加本发明专利所涉及的实施例一、实施例二、实施例三、实施例四中钢筋阻锈材料的检测样，固化氯离子浓度测试结果如表2所示。

[0054] 表2氯离子吸附量的测试结果

[0055]

[0056] 由表中的结果可知，本发明所述的实施例一、实施例二、实施例三、实施例四中钢筋阻锈材料的固化氯离子量均明显高于空白样，说明其具有较好的氯离子固化效果。

[0057] 实验三，混凝土与钢筋握裹力试验：依据JTJ 270-1998《水运工程混凝土试验规程》中6.8混凝土与钢筋握裹力试验方法对本专利的阻锈材料进行性能检测。检测样品有五组，分别为不掺阻锈材料的空白样，掺加本发明专利所涉及的实施例一、实施例二、实施例三、实施例四中钢筋阻锈材料的检测样，测试结果如表3所示。

[0058] 表3混凝土与钢筋握裹力试验结果

[0059]试样 空白样 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
握裹强度MPa 11.2 11.0 10.9 10.8 11.0

[0060] 由表中的结果可知，本发明所述的实施例一、实施例二、实施例三、实施例四中混凝土与钢筋握裹力十分接近于空白样，相差较小，这说明本专利的阻锈材料对混凝土与钢筋之间的粘结力无不良影响。

[0061] 以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体参数允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。