一种混凝土阻锈剂以及使用这种阻锈剂的预拌混凝土
技术领域
本申请涉及混凝土添加剂的技术领域，尤其是涉及一种混凝土阻锈剂以及使用这种阻锈剂的预拌混凝土。
背景技术
氯盐环境下钢筋锈蚀导致的混凝土性能退化乃至失效破坏，已成为全世界普遍关注且日益突出的一大问题，我国沿海工程由于钢筋锈蚀导致的破坏情况也非常严重。
氯盐环境下提高混凝土结构耐久性的途径包括基本措施和附加措施，基本措施是采用高性能混凝土和提高保护层厚度，附加措施包括耐腐蚀钢筋，环氯涂层钢筋、阴阳极保护、混凝土表面涂层和钢筋阻锈剂等；其中：钢筋阻锈剂是运用最规范的附加措施之一。然而现有的阻锈剂中含有重金属亚硝酸盐，存在易对土壤造成污染的缺陷。
发明内容
为了保证阻锈剂阻锈性能的同时，减少阻锈剂对土壤污染的缺陷，本申请提供一种混凝土阻锈剂以及使用这种阻锈剂的预拌混凝土。
第一方面，本申请提供一种混凝土阻锈剂，采用如下的技术方案：
一种混凝土阻锈剂，包括如下重量份数的原料：钼酸钠0.2～0.6份、苯并三唑10～16份、胶黏剂4～8份、辛基三乙氧基硅烷12～18份及水30～40份。
通过采用上述技术方案，钼酸钠为抑制性缓蚀剂，其能够与钢筋基体发生反应，在钢筋基体的表面形成钝化膜，以此对钢筋形成保护，阻止了氯离子向钢筋基体内渗透，有效地抑制了钢筋的腐蚀过程；苯并三唑易吸附在钢筋表面的钝化膜上，填充在钼酸钠形成的钝化膜之间的微孔内，使钢筋表面的钝化膜更加致密，进一步阻止了氯离子的渗透，对钢筋的抗腐蚀性能有了进一步的提升作用；胶黏剂填充在体系中，能够增强阻锈剂各组件之间的粘接强度，在钢筋的表面形成三维网状钝化膜，增强了对钢筋表面的保护作用；辛基三乙氧基硅烷的化学性质极为稳定，对紫外线辐射、热、化学腐蚀性溶液等具有良好的抵抗性，其次辛基三乙氧基硅烷的分子颗粒较小，能有效渗透至在混凝土孔隙中，形成牢固的稳定层，以此形成阻挡氯离子的屏障，提升钢筋的耐腐蚀性能；该配方中，未使用任何的亚硝酸盐类物质，即可在钢筋表面形成具有保护功能的钝化膜，在能够保证良好的阻锈性能的同时，还表现出环境友好性佳，对土壤的污染性好的优点。
优选的，所述胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。
通过采用上述技术方案，环氧树脂胶黏剂的应用十分广泛，且粘接性能好，尤其对混凝土的粘接效果好；此外，环氧树脂胶黏剂与苯并三唑可协同作用，形成稳固的三维网状结构，包覆在钢筋基体表面上，对钢筋的防腐蚀过程具有良好的促进作用。
优选的，所述苯并三唑为水溶性苯并三唑。
通过采用上述技术方案，选用水溶性苯并三唑一方面能够使苯并三唑快速均匀地溶解在阻锈剂体系中，保障阻锈剂具有良好的阻锈性能；另一方面水溶性苯并三唑与环氧树脂胶黏剂之间的协同作用效果更佳，进一步提升了阻锈剂的阻锈性能。
第二方面，本申请提供一种预拌混凝土，包括如下重量份数的原料：水泥80～90份、砂石110～130份、粉煤灰10～18份、水25～35份、润滑剂4～7份、填料12～16份、阻锈剂0.5～1.5份及减水剂0.5～0.8份；其中：阻锈剂为权利要求1～3中任意一项所述的混凝土阻锈剂。
通过采用上述技术方案，砂石用于提高混凝土中的结构强度，利用水将砂石润湿，并利用润滑剂减少砂石之间的摩擦力，使混凝土搅拌的更加均匀；同时水泥、粉煤灰及水的配合，可形成具有良好粘覆作用的胶黏体系，能够将砂石、填料及阻锈剂粘接在一起，且填料填充在混凝土的孔隙中，提升了混凝土的密实度，进而增强了混凝土的抗压性能；阻锈剂能够对钢筋基材形成保护，减缓钢筋基材的锈蚀速度，进一步提升了混凝土的性能。
优选的，所述润滑剂为芥酸酰胺与硬脂酸镁的混合物。
通过采用上述技术方案，硬脂酸镁为一种内润滑剂，与各组分之间的相容性好，其可均匀分散在分子链中，这样分子链之间的相互作用减弱，以此外润滑剂芥酸酰胺更易迁移至混凝土表面；因此采用硬脂酸镁及芥酸酰胺的配合，可使混凝土体系的内部及外局均具有良好的润滑作用，以此使混凝土各组分之间的混合更加均匀，提升了混凝土质量的均一性。
优选的，所述填料至少由云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物混配而成。
通过采用上述技术方案，云母粉、炭黑均具有良好的机械硬度及耐磨性，将其填充在混凝土的空隙内，可使混凝土更加密实，从而提升了混凝土的抗压强度；苎麻纤维的界面相容性较差，其与各组分之间粘结的强度较差，分散在混凝土中时，可能出现团聚的问题，淀粉具有良好的粘性，且淀粉的界面相容性好，将其与苎麻纤维复配后得到淀粉/苎麻纤维复配物，不仅具有苎麻纤维的耐热性能及机械强度，还改善了苎麻纤维界面相容性差的问题，使淀粉/苎麻纤维复配物能够均匀分散在混凝土各组分中，以此对混凝土抗压强度具有良好的提升作用。
优选的，所述填料中云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物的重量份数之比约为1：(2.5～4.5)：(0.5～1.1)。
通过采用上述技术方案，将云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物的重量份数之比，控制在合理地范围内，具有最佳的协同效果，对与苎麻纤维的团聚改善效果最为显著，另外对混凝土体系的密实度提升更为显著，有效地增强了混凝土的抗压性能。
优选的，所述淀粉/苎麻纤维复配物的制备方法，包括如下步骤：1)、将重量份的淀粉中加入水，形成淀粉乳；2)、向淀粉乳中加入过氧化氢溶液并不断搅拌，搅拌过程中向淀粉乳中滴加氢氧化钠溶液维持PH呈碱性；3)、将苎麻纤维浸渍在步骤2)中的淀粉乳中；4)、将淀粉乳与苎麻纤维浸渍液经过过滤、烘干操作，得淀粉/苎麻纤维复配物。
通过采用上述技术方案，首先对淀粉进行氧化，可使淀粉分子间的化学键断裂，淀粉分子的聚合度降低，从而有利于苎麻纤维进入淀粉分子的内部，使淀粉与苎麻纤维混合更加均匀，以此使得到的淀粉/苎麻纤维复配物的质量更加均一、稳定。
优选的，所述减水剂为聚羧酸型减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸型减水剂是一种高性能减水剂，其掺量低，减水率高，收缩小；同时其与混凝土的相容性好，制备出的混凝土的塌落度保持性好，使得制备出的混凝土的性能更优。
优选的，其制备方法包括如下步骤：1)、将重量份的水泥、砂石、粉煤灰、润滑剂及填料，搅拌混合均匀，得干料混合物；2)将重量份的水及阻锈剂，搅拌混合均匀，得湿料混合物；3)将干料混合物加入到湿料混合物中，搅拌均匀后，得预拌混凝土。
通过采用上述技术方案，首先将各组分分为干料和湿料两部分，然后对干料和湿料进行单独的搅拌混合工作，最后利用干料与湿料搅拌混合均匀，以此得到质量均一的预拌混凝土；同时该制备方法简单，适用于批量生产。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.该配方中，未使用任何的亚硝酸盐类物质，即可在钢筋表面形成具有保护功能的钝化膜，在能够保证良好的阻锈性能的同时，还表现出环境友好性佳，对土壤的污染性好的优点；
2.选用水溶性苯并三唑一方面能够使苯并三唑快速均匀地溶解在阻锈剂体系中，保障阻锈剂具有良好的阻锈性能；另一方面水溶性苯并三唑与环氧树脂胶黏剂之间的协同作用效果更佳，进一步提升了阻锈剂的阻锈性能；
3.采用硬脂酸镁及芥酸酰胺的配合，可使混凝土体系的内部及外局均具有良好的润滑作用，以此使混凝土各组分之间的混合更加均匀，提升了混凝土质量的均一性。
具体实施方式
减水剂选用聚羧酸型减水剂；
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1
取用干净的容器，向其中加入0.4份的钼酸钠、13份的水溶性苯并三唑、6份的环氧树脂胶黏剂、15份的辛基三乙氧基硅烷及35份的水，搅拌均匀后形成混凝土阻锈剂。
实施例2
取用干净的容器，向其中加入0.2份的钼酸钠、10份的水溶性苯并三唑、4份的环氧树脂胶黏剂、12份的辛基三乙氧基硅烷及30份的水，搅拌均匀后形成混凝土阻锈剂。
实施例3
取用干净的容器，向其中加入0.6份的钼酸钠、16份的水溶性苯并三唑、8份的环氧树脂胶黏剂、18份的辛基三乙氧基硅烷及40份的水，搅拌均匀后形成混凝土阻锈剂。
实施例4
取用干净的容器，向其中加入0.4份的钼酸钠、13份的水溶性苯并三唑、6份的聚氨酯胶黏剂、15份的辛基三乙氧基硅烷及35份的水，搅拌均匀后形成混凝土阻锈剂。
实施例5
取用干净的容器，向其中加入0.4份的钼酸钠、13份的油溶性苯并三唑、6份的环氧树脂胶黏剂、15份的辛基三乙氧基硅烷及35份的水，搅拌均匀后形成混凝土阻锈剂。
实施例6
实施例6提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，具体见表1所示。
其中：阻锈剂选用实施例1中的阻锈剂；
填料由重量份数之比约为1：3：0.8的云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物，混配而成；淀粉/苎麻纤维复配物的制备方法，包括如下步骤：
1)、将重量份的淀粉中加入淀粉重量份7倍的水，加热至80℃，搅拌均匀形成形成淀粉乳；
2)、向淀粉乳中加入质量分数为10％的过氧化氢溶液并不断搅拌，搅拌过程中向淀粉乳中滴加5％的氢氧化钠溶液维持PH为8；
3)、将占淀粉重量份的一半的苎麻纤维浸渍在步骤2)中的淀粉乳中；
4)、将淀粉乳与苎麻纤维浸渍液经过过滤、烘干操作，得淀粉/苎麻纤维复配物。
预拌混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1)、将重量份的水泥、砂石、粉煤灰、润滑剂及填料，搅拌混合均匀，得干料混合物；
2)将重量份的水及阻锈剂，搅拌混合均匀，得湿料混合物；
3)将干料混合物加入到湿料混合物中，搅拌均匀后，得预拌混凝土。
实施例7
实施例7提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
其中：预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例8
实施例8提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
其中：预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例9
实施例9提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
其中：预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例10
实施例10提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
其中：预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例11
实施例11提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
填料由重量份数之比约为1：2.5：0.5的云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物，混配而成；
淀粉/苎麻纤维复配物的制备方法，同实施例6。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例12
实施例12提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
填料由重量份数之比约为1：4.5：1.1的云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物，混配而成；
淀粉/苎麻纤维复配物的制备方法，同实施例6。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例13
实施例13提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
填料由重量份数之比约为1：2：1的云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物，混配而成；淀粉/苎麻纤维复配物的制备方法，同实施例6。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例14
实施例14提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
填料由重量份数之比约为1：5：1的云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物，混配而成；淀粉/苎麻纤维复配物的制备方法，同实施例6。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例15
实施例15提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，同实施例6。
其中：填料组成及配比，同实施例6，与实施例6不同的是：
淀粉/苎麻纤维复配物的制备方法，包括如下步骤：
1)、将重量份的淀粉中加入淀粉重量份7倍的水，加热至80℃，搅拌均匀形成形成淀粉乳；
2)、将占淀粉重量份的一半的苎麻纤维浸渍在步骤1)中的淀粉乳中；
3)、将淀粉乳与苎麻纤维浸渍液经过过滤、烘干操作，得淀粉/苎麻纤维复配物。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例16
实施例16提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，同实施例6。
其中：阻锈剂选用实施例2中的阻锈剂。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例17
实施例17提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，同实施例6。
其中：阻锈剂选用实施例3中的阻锈剂。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例18
实施例18提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，同实施例6。
其中：阻锈剂选用实施例4中的阻锈剂。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
实施例19
实施例19提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，同实施例6。
其中：阻锈剂选用实施例5中的阻锈剂。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
对比例1
取用干净的容器，向其中加入0.4份的亚硝酸钠、13份的水溶性苯并三唑、6份的环氧树脂胶黏剂、15份的辛基三乙氧基硅烷及35份的水，搅拌均匀后形成混凝土阻锈剂。
对比例2
对比例2提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
对比例3
对比例3提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
其中：预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
对比例4
对比例4提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
其中：预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
对比例5
对比例5提供的预拌混凝土的原料组成及配比，按重量份数计，与实施例6有所不同，具体见表1所示。
其中：预拌混凝土的制备方法，同实施例6。
表1实施例6～14及对比例2～5的原料组成和重量份数配比表
性能检测
一、阻锈性能
利用实施例1～5制备得到的混凝土阻锈剂作为外添加剂分别加入到实施例6、16、17、18及19的混凝土中，得到样品Ⅰ～Ⅴ；将实施例1制得的混凝土作为外添加剂加入到对比例1中的混凝土中，得到样品Ⅵ；向10份样品Ⅰ～Ⅵ中，加入1000ml的质量分数为10％的盐水，在5天、15天、25天及35天，分别观测钢筋混凝土中钢筋的锈蚀程度，并将锈蚀程度分为如下等级：
A级：无明显变化；
B级：存在锈蚀，表面锈蚀面积<5％；
C级：存在锈蚀，5％<表面锈蚀面积<15％；
D级：存在锈蚀，表面锈蚀面积>15％；
检测结果记录在表2中。
表2混凝土阻锈剂的阻锈性能检测记录表
对实施例6～19及对比例2～5的配方及制备方法，制备出的预拌混凝土进行取样，并将预拌混凝土制备出边长为70.7mm的立方体试样，对试样进行以下性能检测试验，将检测结果记录在表3中。
二、抗压强度
参照国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，在标准养护条件(温度(20±2)℃、相对湿度为90％以上)下，养护28天后,进行抗压强度试验。
三、抗裂性能
参照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，计算混凝土浇注24h后测量得到单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积。
表3实施例6～19及对比例2～5的性能检测记录表
由性能检测表中的检测结果可知：
1、根据样品Ⅰ及样品Ⅲ的阻锈性能检测结果，可以看出：三组样品的阻锈性能均较优，这说明按照该原料组成进行配比，能够得到性能较好的混凝土阻锈剂。
2、样品Ⅰ～Ⅲ的阻锈性能优于样品Ⅳ的阻锈性能，这可能是因为：环氧树脂胶黏剂与苯并三唑可协同作用，形成稳固的三维网状结构，包覆在钢筋基体表面上，对钢筋的防腐蚀过程具有良好的促进作用。
3、样品Ⅰ～Ⅲ的阻锈性能优于样品Ⅴ的阻锈性能，这可能是因为：水溶性苯并三唑一方面能够使苯并三唑快速均匀地溶解在阻锈剂体系中，能够保障阻锈剂具有良好的阻锈性能。
4、根据样品Ⅰ～Ⅲ及样品Ⅵ的阻锈性能检测结果，可以看出：样品Ⅰ～Ⅲ优于样品Ⅵ的阻锈性能，且样品Ⅰ～Ⅲ中使用的阻锈剂中不包含亚硝酸盐，既能使钢筋基材的阻锈性能得到保障，对土壤无污染，表现出良好的环境友好性。
5、由实施例6～8可知，混凝土的各项性能均较优，这说明按照该原料组成进行配比，能够得到性能较好的混凝土。
6、由实施例9～10可知，实施例1试样的各项性能均优于实施例9～10试样的各项性能，这可能是因为：采用硬脂酸镁及芥酸酰胺的配合，可使混凝土体系的内部及外局均具有良好的润滑作用，以此使混凝土各组分之间的混合更加均匀，提升了混凝土质量的均一性，以此提升了混凝土的机械性能。
7、由实施例11～14可知，实施例1、11及12试样的各项性能均优于实施例13及14试样的各项性能，这可能是因为：将云母粉、炭黑、淀粉/苎麻纤维复配物的重量份数之比，控制在1：(2.5～4.5)：(0.5～1.1)内，具有最佳的协同效果，对与苎麻纤维的团聚改善效果最为显著，另外对混凝土体系的密实度提升更为显著，有效地增强了混凝土的抗压性能。
8、由实施例15可知，实施例1试样的各项性能均优于实施例15试样的各项性能，这可能是因为：首先对淀粉进行氧化，可使淀粉分子间的化学键断裂，淀粉分子的聚合度降低，从而有利于苎麻纤维进入淀粉分子的内部，使淀粉与苎麻纤维混合更加均匀，以此有利于改善混凝土的机械性能。
9、由实施例16～19可知，实施例1试样与实施例16～19试样的各项性能相差不大，这说明：混凝土体系中加入阻锈剂对混凝土的抗压性能及抗裂性能没有显著影响，符合标准。
10、由对比例2～5可知，实施例1试样的各项性能均优于实施例5～6试样的各项性能，这可能是因为：云母粉、炭黑均具有良好的机械硬度及耐磨性，将其填充在混凝土的空隙内，可使混凝土更加密实，从而提升了混凝土的抗压强度；同时云母粉、炭黑及淀粉/苎麻纤维复配物三者混合，能够形成三维网状结构，对混凝土性能的提升效果最为显著。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
