一种钢筋混凝土的阻锈防护方法技术

本发明专利技术申请公开了一种钢筋混凝土的阻锈防护方法，能够在钢筋表面形成均匀密闭的保护膜，混凝土内部紧实抗压而没有空隙，它包括以下步骤：1)将三乙烯四胺和邻苯二甲酸酐投入二甲苯，反应得到化合物1；2)将化合物1和月桂酸投入二甲苯，酰化反应得到化合物2；3)将化合物2和水合肼投入无水乙醇，搅拌得到化合物3；4)将化合物3投入二甲苯，反应得到双环咪唑啉；5)将双环咪唑啉进行活化，得到阳离子型双环咪唑啉；6)以阳离子型双环咪唑啉的水溶液为电解液，以钢筋为阴极，电源连接阴极和阳极，通电即可。

【技术实现步骤摘要】
一种钢筋混凝土的阻锈防护方法
本专利技术涉及钢筋混凝土
，特别涉及一种钢筋混凝土的阻锈防护方法。
技术介绍
在海港码头、滨海设施、水工工程中，钢筋混凝土处在氯盐环境下，引起钢筋锈蚀，腐蚀破坏钢筋混凝土结构，降低混凝土结构的耐久性，造成经济损失惨重。针对钢筋腐蚀问题，工程治理时可采用补丁修复、使用特种钢筋等方法，预防则采用掺入阻锈剂、表面涂层、阴极保护等方法。在众多钢筋阻锈措施当中，钢筋阻锈剂由于环保低毒、经济实用、操作简便而受到了业界的重视。目前国内外钢筋阻锈剂在应用过程中主要采用掺入型，对迁移型钢筋阻锈剂的研究还处于起步阶段，很多问题没有解决。现有混凝土电迁移型阻锈剂主要是胺类或醇胺类有机物，而对其他种类化合物的研究较少，醇胺类有机物虽然很成熟，可以在市场上购买，但是合成的纯度低，使用起来阻锈效果欠佳。主要原因在于，醇胺类在水溶液中解离出的阳离子比较少，故而电迁移能力较弱，不能快速、充分渗透到钢筋表面。由此可见，开展钢筋腐蚀的防治研究，尤其是对服役期间且受氯盐环境侵害的钢筋混凝土，采取经济合理、技术可行、抗蚀优良的阻锈和修复方法，具有重大的社会和经济价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种经济合理、技术可行、抗蚀优良的钢筋混凝土的阻锈防护方法，能够在钢筋表面形成均匀密闭的保护膜。本专利技术对上述技术问题的技术解决方案如下：一种钢筋混凝土的阻锈防护方法，它包括以下步骤：1)将摩尔比例为1:1.5～1:2.5的三乙烯四胺和邻苯二甲酸酐投入二甲苯，130～150℃反应10～15h，除去多余溶剂，得到化合物1；2)将摩尔比例为1:1.5～1:2.5的化合物1和月桂酸投入二甲苯，130～150℃进行酰化反应6～10h，除去多余溶剂，得到化合物2；3)将摩尔比例为1:0.5～1:1.5的化合物2和水合肼投入无水乙醇，常温下搅拌2～4h，除去多余溶剂，得到化合物3；4)将化合物3投入二甲苯，130～150℃反应6～10h，除去多余溶剂，得到双环咪唑啉；5)将双环咪唑啉进行活化，得到阳离子型双环咪唑啉；6)以阳离子型双环咪唑啉的水溶液为电解液，以钢筋混凝土的钢筋为阴极，电源连接阴极和阳极，通电即可。本专利技术一种钢筋混凝土的阻锈防护方法与现有技术相比，具有以下有益效果和显著的进步：步骤1)～步骤4)采用市售廉价的溶剂药品，反应条件无需除氧气，反应时间短，反应结束后除去溶剂，处理简便，即可得到较纯的双环咪唑啉。步骤5)将双环咪唑啉活化后，形成的阳离子型双环咪唑啉是一种咪唑啉季铵盐，易溶于水，有明显的表面活性，能够在水溶液中完全解离出阳离子，在电场作用下电迁移能力显著增强，快速、充分渗透到钢筋表面，应用于钢筋混凝土的阻锈和修复具有优良的技术效果；步骤6)在电场作用下，混凝土中的氯离子等阴离子向电解质溶液中的阳极方向流动而被排出，而溶液中的阳离子型双环咪唑啉作为阻锈剂阳离子，向混凝土中的钢筋流动，并附着在钢筋表面，形成膜层，即“成膜”效果，防止氯离子、氢气等进入钢筋，进而阻止锈蚀、防止氢脆。同时，阳离子型双环咪唑啉在迁移过程中，迁到混凝土内的孔隙时，会填充于孔内，即“塞孔”效果，进而增加混凝土的强度，延长钢筋混凝土的使用寿命。本专利技术对钢筋混凝土的阻锈防护过程中，钢筋表面形成均匀密闭的保护膜，混凝土内部紧实抗压而没有空隙。上述钢筋混凝土的阻锈防护方法经济合理、技术可行、抗蚀优良。优选地，所述步骤5)的活化方法为：向双环咪唑啉中引入阳离子季胺化试剂，溶于甲苯，在60～90℃的温度下反应10～20h，反应完毕后除掉溶剂，得到阳离子型双环咪唑啉。进一步优选地，所述双环咪唑啉在甲苯中的浓度为0.04～0.06mol/L；所述阳离子季胺化试剂与所述双环咪唑啉的物质的量之比为2:0.5～2:1.5。优选地，所述阳离子季胺化试剂为氯乙酸钠、溴乙酸钠、碘乙酸钠中的一种。优选地，所述阳极为石墨、不锈钢网、钛网、铁丝网中的一种。进一步优选地，阳极部分或全部浸没于电解液。阳极紧贴钢筋混凝土。优选地，所述电解液的浓度为0.01～2mol/L。优选地，通电后钢筋的电流密度在0.1～10A/m2。优选地，所述双环咪唑啉的分子结构如下：所述双环咪唑啉包含两个咪唑啉杂环和两个月桂酸的烷基长链，两个咪唑啉杂环外端连接月桂酸的烷基长链，两个咪唑啉杂环中间连接两个碳原子。一方面，咪唑啉杂环含有两个N原子，对过渡金属的吸附能力较单独的两个N原子强，且N原子对整个杂环的供电子效应，显著增大了咪唑啉杂环上电子云密度，使咪唑啉杂环能够提供足够的电子与过渡金属原子未占据的空d轨道牢固结合。双环咪唑啉的两个五元杂环中间仅连接两个碳原子，间距小，两个五元杂环整体具有一定的共轭效应，进一步增大了咪唑杂环上电子云密度，使咪唑啉杂环能够提供足够的电子与过渡金属原子中未被电子占据或未被电子完全占据的d轨道牢固结合。另一方面，月桂酸的烷基长链由11个碳原子直链链接，具备良好的疏水性，由其形成的疏水膜能够保证在金属表面的全方向、全区域的高度覆盖，且此膜层相当牢固与致密，对溶液中腐蚀介质向金属表面的扩散具有非常高效的物理阻隔能力。上述双环咪唑啉化学性能稳定，不易变质，非常有利于应用在阻锈剂领域，尤其适用于对钢筋的阻锈维护。优选地，所述阳离子型双环咪唑啉的分子结构如下：所述阳离子型双环咪唑啉是一种咪唑啉季铵盐，易溶于水，有明显的表面活性，能够在水溶液中完全解离出阳离子，在电场作用下电迁移能力显著增强，快速、充分渗透到钢筋表面，既能用于新建的混凝土结构，又能用于钢筋混凝土的阻锈和修复，提升已建混凝土结构的耐久性。优选地，所述步骤1)～步骤4)双环咪唑啉的合成路径如下：上述双环咪唑啉的合成路径设计合理，可操作性强，处理简便，产物纯，产率高。制得的双环咪唑啉化学性能稳定，不易变质。另外，采用市售廉价的溶剂药品，反应条件无需除氧气，反应时间短，反应结束后处理简便，反应产率高，利于工业化生产。优选地，步骤1)中，所述邻苯二甲酸酐的物质的量不小于所述三乙烯四胺的物质的量。所述三乙烯四胺和邻苯二甲酸酐反应的理论摩尔比为1:2，二甲苯作为携水剂，将反应产生的水与二甲苯共沸经冷凝后排出，反应生成化合物1。优选地，步骤2)中，所述月桂酸的物质的量不小于所述化合物1的物质的量。步骤2)为酰化反应，化合物1和月桂酸反应的理论摩尔比为1:2；使用二甲苯作为携水剂，更有利于化合物1和月桂酸反应，将反应产生的水与二甲苯共沸经冷凝后排出，产率更高。优选地，步骤3)中，所述水合肼的物质的量不小于所述化合物2的物质的量。进一步优选地，所述水合肼的物质的量与所述化合物2的物质的量之比大于3。使用水合肼和无水乙醇，常温下即可脱去化合物2两边的环化物。优选地，步骤4)中，使用二甲苯作为携水剂，进一步脱水环化，产物双环咪唑啉在温度较高(高于50℃)时为淡黄色流动油状液体，呈较强碱性(pH为10～11)。产物双环咪唑啉冷却由液体变稠凝固成淡黄色固体。附图说明图1为本专利技术双环咪唑啉的合成路径。图2为本专利技术双环咪唑啉的氢谱。图3为本专利技术钢筋混凝土的阻锈防护方法的装置示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术不仅局限于以下具体实施例。双环咪唑啉的分子结构如下：图2为双环咪唑啉的氢谱，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢筋混凝土的阻锈防护方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)将摩尔比例为1:1.5～1:2.5的三乙烯四胺和邻苯二甲酸酐投入二甲苯，130～150℃反应10～15h，除去多余溶剂，得到化合物1；2)将摩尔比例为1:1.5～1:2.5的化合物1和月桂酸投入二甲苯，130～150℃进行酰化反应6～10h，除去多余溶剂，得到化合物2；3)将摩尔比例为1:0.5～1:1.5的化合物2和水合肼投入无水乙醇，常温下搅拌2～4h，除去多余溶剂，得到化合物3；4)将化合物3投入二甲苯，130～150℃反应6～10h，除去多余溶剂，得到双环咪唑啉；5)将双环咪唑啉进行活化，得到阳离子型双环咪唑啉；6)以阳离子型双环咪唑啉的水溶液为电解液，以钢筋混凝土的钢筋为阴极，电源连接阴极和阳极，通电即可。

【技术特征摘要】
1.一种钢筋混凝土的阻锈防护方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)将摩尔比例为1:1.5～1:2.5的三乙烯四胺和邻苯二甲酸酐投入二甲苯，130～150℃反应10～15h，除去多余溶剂，得到化合物1；2)将摩尔比例为1:1.5～1:2.5的化合物1和月桂酸投入二甲苯，130～150℃进行酰化反应6～10h，除去多余溶剂，得到化合物2；3)将摩尔比例为1:0.5～1:1.5的化合物2和水合肼投入无水乙醇，常温下搅拌2～4h，除去多余溶剂，得到化合物3；4)将化合物3投入二甲苯，130～150℃反应6～10h，除去多余溶剂，得到双环咪唑啉；5)将双环咪唑啉进行活化，得到阳离子型双环咪唑啉；6)以阳离子型双环咪唑啉的水溶液为电解液，以钢筋混凝土的钢筋为阴极，电源连接阴极和阳极，通电即可。2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土的阻锈防护方法，其特征在于，所述步骤5)的活化方法为：向双环咪...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘崇根，金伟良，毛江鸿，骆成才，魏冬，潘志纲，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33