负载型月桂酸咪唑啉阻锈剂的制备及其对钢筋增强水泥基材料防护性能的研究

发布时间：2020-09-25 07:41

　　钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性,缩短其服役寿命的主要原因之一。在钢筋混凝土的防护技术中,内掺有机阻锈剂是钢筋锈蚀防护的有效方法之一。但是,传统有机阻锈剂存在易挥发、毒性、污染环境和对混凝土凝结时间、强度和耐久性产生负面影响等问题。本课题组前期开发的月桂酸咪唑啉阻锈剂是一种绿色环保、阻锈性能优异的有机钢筋阻锈剂。本论文在课题组前期研究的基础上进一步系统研究月桂酸咪唑啉对水泥基材料和钢筋性能的影响,为其在钢筋混凝土中的应用提供理论指导和技术支撑。围绕月桂酸咪唑啉阻锈剂对水泥基材料宏观、微观性能的影响及作用机理等问题展开了系统研究,主要内容包括:月桂酸咪唑啉对硬化水泥浆体、新拌水泥浆体宏观和微观性能的影响,阐明了月桂酸咪唑啉对水泥基材料性能的影响及作用机理;在此基础上,通过改性沸石对月桂酸咪唑啉进行负载制备出适用于内掺且对水泥基材料无负面影响的月桂酸咪唑啉阻锈剂,研究了月桂酸咪唑啉浓度、沸石粒径、沸石改性条件对孔结构和负载效果的影响;最后,对负载后的月桂酸咪唑啉在钢筋砂浆中对钢筋锈蚀的防护效果进行了研究,具体研究内容和取得的成果主要包括:(1)在水泥净浆中研究了月桂酸咪唑啉对新拌浆体早期性能和硬化浆体性能的影响。研究结果表面,一方面月桂酸咪唑啉可以促进水泥中C_3A早期水化反应;另一方面,月桂酸咪唑啉可在新拌浆体中引入大量气泡,使新拌浆体的流动度增加、凝结时间延长,同时大量气泡的存在使硬化水泥浆体的力学性能显著降低。(2)采用沸石负载月桂酸咪唑啉,通过工艺参数优化,制备负载效率高的负载型月桂酸咪唑啉阻锈剂。月桂酸咪唑啉丙酮溶液的浓度及沸石粒径对负载效果存在一定程度的影响,当月桂酸咪唑啉丙酮溶液质量分数为2.0%、沸石粒径在0.0385 mm-0.074 mm范围时,天然沸石对月桂酸咪唑啉的负载效果最好,负载量可达2.39%;经过酸碱盐综合改性后制得的钙综合改性沸石(Ca-Zeolite)、钠综合改性沸石(Na-Zeolite)、钾综合改性沸石(K-Zeolite)孔结构得到显著改善,负载效果明显增强,对月桂酸咪唑啉的负载量分别为14.09%、12.23%和7.40%,与未改性沸石相比负载量分别提高了5.90、5.12和3.10倍;真空负载环境也有利于沸石对月桂酸咪唑啉的负载,如钙综合改性沸石(Ca-Zeolite)在真空条件下负载量为16.40%,与常压下的14.09%相比提高了近2.31%。(3)研究负载后月桂酸咪唑啉对钢筋锈蚀防护行为的影响。埋置于水泥砂浆中的钢筋在3.5%NaCl溶液中浸泡时,和参比样品相比,当月桂酸咪唑啉的掺量为1%时,负载后月桂酸咪唑啉可使钢筋锈蚀诱发的时间延后约86%,降低腐蚀电流密度,在142d时,经负载后的月桂酸咪唑啉仍具有90%的阻锈效率。(4)通过电化学方法,研究了负载后月桂酸咪唑啉对钢筋锈蚀的阻锈机理。在水泥砂浆中,负载后月桂酸咪唑啉的阻锈机理可以认为基于:(a)孔结构的改善作用。一方面月桂酸咪唑啉经沸石负载后避免了直接内掺的引气现象;另一方面沸石作为一种微细集料的掺入可以改善砂浆孔结构,使浆体致密性提高,氯离子的迁移速率降低性,延缓钢筋的锈蚀。(b)月桂酸咪唑啉的吸附作用。月桂酸咪唑啉可迁移到达钢筋表面,使钢筋表面钝化,从而抑制钢筋的锈蚀。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG174.42
【部分图文】：

示意图,除盐,电化学,示意图

钢筋表面涂层和特种钢筋筋表面涂层[28]。是指在钢筋表面涂覆一层保护膜，达到隔离钢筋和侵从而达到防止钢筋锈蚀、延长建筑物结构服役寿命的目的。其防护机性类似，也是建立在隔离钢筋和锈蚀介质接触的基础上。常用的涂层水泥基等无机涂层、聚合物涂层、硅烷等树脂类涂层[29]。钢筋表面涂界的 Cl-、CO2等侵蚀性介质与钢筋接触，但也存在易老化、寿命不钢筋进行修复等问题[30]。种钢筋则采用合金钢或对普通钢筋进行电镀处理制得，主要包括不[31]。但镀层钢筋在施工过程中如果镀层破损后会在钢筋内部不同部位图 1-1 电化学除盐示意图Fig.1-1 The schematic diagram of electrochemical chloride extraction

流变试验,剪切速率,净浆

八通道微量热计(Isothermal calorimeter, TAM Air 314究月桂酸咪唑啉对水泥浆体水化进程的影响。正式测实验用的工具放在 20℃的恒温环境下储存过夜，目响。测试时，现场将水泥与配置好的搅拌水混合并迅速加入量热计的容器中，记录水泥浆体的水化放热量水泥浆体流变性能测试速率控制仪(R/Splus,Brookfield)对新拌水泥净浆的屈过程中剪切速率的变化过程如图 2-3[74]所示。测试时用宾汉姆模型如式（2-1），计算新拌水泥净浆的屈服净浆的剪切应力（Pa）； 0为净浆的屈服剪切应力（P 为净浆的剪切变形速率（s-1）。

分子结构图,咪唑啉,月桂酸,流动度

啉阻锈剂对新拌浆体流动度的影响对水泥净浆流动度的影响如图 3-3 所示。和空初始流动度均增加。空白样 W 的初始流动度流动度分别为 112.5、105 和 115mm，与空白20mm，增加约 10.53%-21.05%。因此，月桂动度。图 3-2 月桂酸咪唑啉的分子结构图Fig 3-2 Molecular structure of the lauric acid-imidaz

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