[发明专利]一种具有自防锈功能的混凝土用钢纤维防锈剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土用钢纤维领域，更具体地，本申请涉及一种能够自防锈的钢纤维及其制备方法。

背景技术

混凝土用钢纤维的应用环境特殊，在混凝土拌合过程中与水泥、石子、砂、水等原材料拌合，随着水泥水化反应的进行与混凝土基体粘结并形成一个整体，从而起到提高混凝土强度、防止混凝土开裂（即增强、阻裂）等作用，因而钢纤维与混凝土基体的粘结性能极为重要。

钢纤维在应用之前长期储存通常会出现表面锈蚀，拌合进入混凝土中会直接影响其阻裂、增强作用的发挥；浇筑于混凝土中后，暴露在混凝土表面的钢纤维受环境中水分、氧气的作用也常出现锈蚀，生成黄色锈蚀产物，影响结构美观；此外，在含钢纤维的混凝土结构若在含氯盐的侵蚀环境中服役，也可能因为氯盐的侵入而出现锈蚀。钢纤维的防锈对于保证其对混凝土的增强、阻裂作用具有重要意义。

金属，尤其是钢铁的防锈早已受到广泛重视。最常见且简便的防锈大多通过在钢材表面涂覆油类物质实现，但这种处理方法会严重破坏两者间的粘结性能，因而无法用于钢纤维的防锈处理。

ZL200810054643.9公开了采用丙烯酸酯乳液或水性聚氨脂乳液为成膜物配以缓蚀剂和助剂等组分的水性防锈剂。尽管经过短期试验证实涂覆后螺纹钢与混凝土的握裹强度大于未涂覆的，但在混凝土pH>13的强碱性环境中，上述乳液形成的保护薄膜极易发生水解而导致其保护作用失效。

ZL200710010247.1公开了羧酸盐、乙醇胺、硼酸类与聚乙二醇组成的防锈剂。但由于混凝土中存在大量的Ca²⁺，会羧酸盐中的羧酸根发生化学反应而沉淀，从而严重影响防锈剂的作用效果。

ZL200810101779.0也提出由混合醇胺、无机碱、防锈剂、铜合金缓蚀剂、杀菌防腐剂、消泡剂、去离子水等组成的水基金属防锈剂组合物。该发明主要应用于钢材加工工序间的防锈。

ZL201010579818.5发明了一种在钢板表面短期防锈蚀覆膜的工艺方法。将0.5%~5%草酸钾、1.2%~5.5%甘氨酸锌、1.5%~3%EDTA、0.3%~2.5%钛螯合剂、15%~20%聚氧乙烯醚乳液配制成环保型有机水溶性防锈剂，涂覆在刚生产的钢板表面，防止钢板在库存和运输过程中因为气候变化而发生锈蚀。   

混凝土通常需要长期服役，因而其中钢纤维防锈的长期效果是核心和关键。上述两专利中所述的防锈处理作用周期较短，因而在混凝土用钢纤维的防锈中难以应用。

ZL201110245986.5中公开了一种钢纤维的防锈方法，主要通过氢氧化钠 、硝酸钠、亚硝酸钠的氧化还原反应，在钢纤维表面形成Fe₃O₄的氧化膜，然后通过与氢氧化钙混合、干燥后在钢纤维表面覆盖CaCO₃保护膜，将其用于摩擦材料的制备中，取得显著的防锈效果。事实上，由于混凝土内部本身具有较高的碱性，钢纤维在混凝土中会自动形成上述专利中所述的Fe₃O₄氧化膜，但实际应用过程中仍会出现受氯盐污染的混凝土内部钢纤维锈蚀的现象，说明该发明中所陈述的防锈方法在无氧存在的树脂等有机材料中适用，但在混凝土用钢纤维中应用效果不佳。

发明内容

本发明针对现有技术中的钢材防锈剂不能应对受氯盐污染的混凝土中钢纤维防锈问题，提供一种能够实现自身防锈的混凝土用钢纤维的防锈剂及其制备方法，以及所述钢纤维防锈剂在钢纤维制备过程中的应用。应用该防锈剂后，不但能实现钢纤维在大气环境中（如储存、运输过程）的防锈，还可实现其在受氯盐污染的混凝土中的自防锈，且不影响钢纤维与混凝土基体间的粘结力，确保其在混凝土中使用时对混凝土的增强和阻裂效果。

本发明所述的具有自防锈功能的混凝土用钢纤维防锈剂的组成包括：有机硅烷、醇、阻锈组分和水，其质量组成比例如下，以重量百分数计：

有机硅烷         5-10%

醇               20-30%，

阻锈组分         0.2-0.5%，

水         余量。

其中，有机硅烷为两种硅烷的混合物，可为以下组合中的任意一种，且每种组合中的两种物质的质量比为2:1~4:1：

氨丙基三乙氧基硅烷与丙基三乙氧基硅烷

氨丙基三乙氧基硅烷与乙烯基三乙氧基硅烷

二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺与丙基三乙氧基硅烷

二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺与乙烯基三乙氧基硅烷