抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂，包括作为结构核负载1,6‑已烷二胺的多孔沸石、包覆在负载1,6‑已烷二胺的多孔沸石上的亚硝酸根插层Mg‑Al双金属氧化物，多孔沸石和亚硝酸根插层组成核壳结构。抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂的制备方法，包括以下步骤：将多孔沸石进行预处理；用浸泽法在多孔沸石中装载1,6‑已烷二胺阻锈剂；利用共沉积法在负载阻锈剂的多孔沸石表面上生长亚硝酸根插层的LDHs材料；将沸石@LDHs多功能外加剂在有机溶剂中进行洗涤，并烘干。本发明专利技术既可固化侵蚀性的氯离子，也同时释放阻锈阴离子；提高了混凝土中阻锈剂的含量，也可保护钢筋。

【技术实现步骤摘要】
抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂及其制备方法
本专利技术涉及一种抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂及其制备方法，属于混凝土中钢筋腐蚀防护

技术介绍
钢筋氯离子腐蚀是使混凝土结构耐久性下降与服役寿命缩短的主要原因，给国民经济和人民生命安全造成巨大损害，如国内许多海工混凝土结构工程使用后5-10年就已出现氯离子侵蚀引起的钢筋腐蚀问题。应对这一问题，添加钢筋阻锈剂因具有简便、高效及相对廉价等优点是实际应用极为广泛的一种防护方法。钢筋阻锈剂是与混凝土材料具有良好的相容性，无不良副作用，且能阻止或减缓钢筋腐蚀。前苏联在1958年使用的亚硝酸钠是最早被报道的钢筋阻锈剂。随后，国内外又出现一系列可作为钢筋阻锈剂的无机或有机化合物。但是，传统的阻锈剂通常只是通过抑制混凝土中钢筋电化学腐蚀的阴极反应与阳极反应来起作用，其功能单一，无法固化氯离子，对混凝土氯离子扩散没有阻止作用，其阻锈效率不高。与此同时，阻锈剂需要较高的含量才能有较好的阻锈效果，且还存在与混凝土内外水分、气相的交换而损耗，致使其在混凝土内有效成分降低，最终使其长效性无法得到保证的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的阻锈剂无法固化氯离子，阻锈效率不高的不足，提供一种抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂及其制备方法，抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂，包括作为结构核负载1,6-已烷二胺的多孔沸石、包覆在负载1,6-已烷二胺的多孔沸石上的亚硝酸根插层Mg-Al双金属氧化物，多孔沸石和亚硝酸根插层组成核壳结构。抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂的制备方法，包括以下步骤：将多孔沸石进行预处理；用浸泽法在多孔沸石中装载1,6-已烷二胺阻锈剂；利用共沉积法在负载阻锈剂的多孔沸石表面上生长亚硝酸根插层的LDHs材料；将沸石@LDHs多功能外加剂在有机溶剂中进行洗涤，并烘干。进一步地，制备方法，包括以下步骤：a1：将多孔沸石按固液质量比1:6溶于1mol/L的盐酸溶液中，在10℃-30℃下搅拌1h-3h，经分离处理后，洗涤干净，得沸石固体；a2：将步骤a1中获得的沸石固体按固液质量比1:6溶于1mol/L的NaOH溶液中，在10℃-30℃下搅拌1h-3h，经分离处理后，洗涤干净；a3:将步骤a2中获得的沸石固体按固液质量比1:6溶于饱和的NaCl溶液中，在65℃-90℃下搅拌2h-6h，经分离处理后，洗涤干净；a4:在烘箱中在105℃下烘成恒重，制成经预处理的沸石；b:按固液质量比1:1～1:5将步骤a4中经预处理的沸石溶于0.5mol/L的1,6-已烷二胺溶液中，保持在15℃-45℃下搅拌12h-24h，经分离处理后，真空干燥，得到负载1,6-已烷二胺的多孔沸石，制得负载阻锈剂的沸石；c:在25℃下，将1g负载阻锈剂的沸石溶于200mL去离子水中，超声分散30min-60min后，加入到7.2mmol的NaNO2，超声分散5min-10min，形成溶液A；将192mL的9.6mmol六水硝酸镁和4.8mmol九水硝酸铝的水溶液以50mL/h-70mL/h的速度加入溶液A中，并且剧烈搅拌；在溶液A中加入1mol/L的氢氧化钠溶液，使溶液pH值保持在10左右；滴加结束后，搅拌1h-2h，制得表面生长LDHs的沸石；d.经分离处理后，将表面生长LDHs的沸石分散在300mL-600mL乙醇溶液中，继续搅拌1h-2h；重复步骤d两次后，将所得沸石-乙醇固液混合物继续搅拌8h-16h；最后，经分离处理后，将沉淀置于真空干燥箱在105℃下恒温干燥，制得多功能外加剂。进一步地，多孔沸石为Y、ZSM-5、TS-1型多孔沸石中的一种。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术提供了一种以负载阳离子型、非离子型阻锈剂的多孔沸石为结构核，用阻锈阴离子插层双金属氧化物(LHDs)为包覆在核表面的功能壳的多功能外加剂。其中，以亚硝酸根为代表的具有阻锈特性的阴离子客体组装的插层LHDs材料，既可固化侵蚀性的氯离子，也同时释放阻锈阴离子；负载的多孔沸石可缓释阳离子型、非离子型阻锈剂，由此，不仅提高了混凝土中阻锈剂的含量，也可通过不同类型的阻锈剂协同保护钢筋。此外，该种阻锈材料有智能特性(氯离子响应的LDHs阻锈阴离子控制释放和pH响应的沸石负载阳离子型、非离子型阻锈剂控制释放)，显著提升了阻锈离子作用的长效性。将阻锈阴离子插层双金属氧化物(LHDs)包覆在负载阳离子型、非离子型阻锈剂的多孔沸石上，由此构筑沸石﹫LDHs核壳结构的多功能外加剂，不仅解决了单一LDHs阻锈材料因颗粒团聚程度高致其功能利用率低、阻锈剂负载量不足且单一的缺陷，而且结合有各个组成(负载阻锈剂的沸石结构核和LDHs功能壳)的功能，也有一定的协同效应，如LDHs功能壳对沸石结构核释放阻锈剂的延缓作用，并有望获得pH响应的智能控释性。不仅可以通过LDHs固化氯离子，而且由LDHs缓释阴离子阻锈剂，负载阻锈剂的沸石缓释阳离子型、非离子型阻锈剂，由此联动、互补和协同保护钢筋，实现对单一LDHs阻锈材料抗氯离子侵蚀性的极大提升,是一种极有前途的多功能型、智能型与长效型的高效阻锈材料。制备方法简便、高效，易于推广和产业化，应用前景广阔。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。相关术语释义：本专利技术的实施例中，LDHs指的是：Mg-Al双金属氧化物。﹫LDHs前的“@”是指“加或复合”的意思。现有技术中外加剂有许多种，阻锈剂是其中的一种，本专利技术的实施例中的外加剂就是指的是阻锈剂。为了对本专利技术的实施例1至4中的成品进行测试：预先配置100mlpH＝13的碱性模拟混凝土孔溶液中，添加80mmol/L的氯化钠与制备的1g沸石@LDHs阻锈材料，由此测定所制的沸石@LDHs阻锈材料对氯离子的固化能力；此外，用HPB235钢筋并将钢筋加工成φ15mm×4mm的小圆柱体，除油去污，并在钢筋一端面焊接一根铜导线，将此端面和柱面用环氧树脂固封，将没有环氧树脂固封的一端面钢筋用金相砂纸逐级打磨并抛光至镜面，用丙酮和去离子水清洗并烘干，工作面的面积为1.767cm2，用作腐蚀电化学测试的工作电极，测试时的腐蚀介质为饱和Ca(OH)2溶液配制的3.5％NaCl溶液，沸石@LDHs阻锈材料的填加量为1％，测定沸石@LDHs材料的阻锈性能。实施例1抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂，包括作为结构核负载1,6-已烷二胺的多孔沸石、包覆在负载1,6-已烷二胺的多孔沸石上的亚硝酸根插层Mg-Al双金属氧化物(LDHs)，多孔沸石和亚硝酸根插层组成核壳结构。a1.用商业类ZSM-5型多孔沸石为原料，按固液质量比1:6溶于1mol/L的盐酸溶液中，在25℃下搅拌1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂，其特征在于，包括作为结构核负载1,6-已烷二胺的多孔沸石、包覆在负载1,6-已烷二胺的多孔沸石上的亚硝酸根插层Mg-Al双金属氧化物，所述多孔沸石和所述亚硝酸根插层组成核壳结构。/n

【技术特征摘要】
1.抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂，其特征在于，包括作为结构核负载1,6-已烷二胺的多孔沸石、包覆在负载1,6-已烷二胺的多孔沸石上的亚硝酸根插层Mg-Al双金属氧化物，所述多孔沸石和所述亚硝酸根插层组成核壳结构。


2.抑制混凝土中氯离子扩散及钢筋腐蚀的多功能外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多孔沸石进行预处理；
用浸泽法在所述多孔沸石中装载1,6-已烷二胺阻锈剂；
利用共沉积法在负载阻锈剂的所述多孔沸石表面上生长亚硝酸根插层的LDHs材料；
将沸石@LDHs多功能外加剂在有机溶剂中进行洗涤，并烘干。


3.根据权利要求2所述的多功能外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1：将多孔沸石按固液质量比1:6溶于1mol/L的盐酸溶液中，在10℃-30℃下搅拌1h-3h，经分离处理后，洗涤干净，得沸石固体；
a2：将步骤a1中获得的所述沸石固体按固液质量比1:6溶于1mol/L的NaOH溶液中，在10℃-30℃下搅拌1h-3h，经分离处理后，洗涤干净；
a3:将步骤a2中获得的所述沸石固体按固液质量比1:6溶于饱和的NaCl溶液中，在65℃-90℃下搅拌2h-6h，经分离处理后，洗涤干净；
a4:在烘箱中在105℃下烘成恒重，制成经预处理的沸石；
b:按固液质量比1:1~1:5将步骤a4中经预...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金霞，王序晖，马郭栩，蒋林华，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32