一种保障钢筋混凝土耐久性的生物质外加剂及其制备方法与应用

本发明涉及一种用于钢筋混凝土的外加剂，特别涉及一种保障钢筋混凝土耐久性的生物质外加剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、钢筋混凝土结构在盐卤环境下服役，例如泵站、水闸、港口码头等。在这种富含氯盐的环境中服役，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构被破坏，耐久性降低的主要原因。钢筋锈蚀引起的过早结构破坏将会严重影响经济效益和社会安全。添加阻锈剂是最为常见的提升钢筋混凝土耐久性的措施之一，但是目前的市场上阻锈剂大多以无机，有机或复合型为主，它们的组成成分大多有一定的毒性，对环境和健康会产生损害，且成本偏高，经济效益差。

技术实现思路

1、发明目的：本发明第一目的为提供一种提升钢筋混凝土耐久性的生物质外加剂；本发明的第二目的提供所述生物质外加剂的制备方法；本发明的第三目的提供所述生物质外加剂的应用。

2、技术方案：本发明的保障钢筋混凝土耐久性的生物质外加剂，包括苍耳子和溶剂。

3、所述苍耳子为苍耳的成熟带总苞的果实。

4、所述溶剂为无水乙醇。无水乙醇作为溶剂具有良好的溶解性和反应活性，能够促进苍耳子粉末中有效成分的发挥。

5、所述溶剂为无水乙醇，干苍耳子与无水乙醇的质量比为1：3～5。

6、所述的生物质外加剂的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)取新鲜苍耳子烘干，然后研磨成粉末；

8、(2)苍耳子粉末与有机溶剂混合搅拌均匀，静置，得到混合液；

9、(3)调节混合液的ph至8.5～12，得到所述生物质外加剂。

10、步骤(1)中，所述苍耳子烘干方法为：在100～110℃下，烘干20～30分钟，再在75～90℃下，烘干3～4小时。

11、步骤(2)中，所述有机溶剂为无水乙醇，静置时间为9～12小时。

12、步骤(3)中，所述调节ph的酸为硝酸或铬酸；调节ph的碱为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钙。碱性环境是保证水泥水化、凝结和硬化的重要条件，碱性阻锈剂能提高混凝土结构的抗碳化性从而防止钢筋的锈蚀。

13、所述生物质外加剂在延缓钢筋腐蚀中的应用。

14、应用方法为：将外加剂掺入到钢筋混凝土试件中。

15、所述生物外加剂中干苍耳子粉末与钢筋混凝土试件中的氯离子浓度的质量比为1：1～3。

16、发明机理：苍耳子中含有1,5-二咖啡酰奎宁酸，1,5-二咖啡酰奎宁酸中有酚羟基氧和羧基氢。1,5-二咖啡酰奎宁酸的吸附活性位点和亲电反应中心为酚羟基氧，在fe(110)表面酚羟基氧易提供电子与基底表面铁的3d空轨道杂化形成共价键；在γ-feooh(010)表面则是1,5-二咖啡酰奎宁酸的羟基氢与基底表面羟基氧之间以氢键的形式相互作用。它们共同作用形成的阻锈剂膜对粒子扩散的抑制作用突出。对于侵蚀性离子(氯离子和硫酸根离子)的抑制作用，能够有效保护混凝土材料，减缓腐蚀。

17、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)该生物外加剂以苍耳子为主要原料，苍耳子中含有的1,5-二咖啡酰奎宁酸有效提高钢筋的阻锈能力，进而提升混凝土的耐久性；(2)该生物外加剂成本低、性价比高、使用方便；(3)制备方法简单，绿色环保。

技术特征：

1.一种保障钢筋混凝土耐久性的生物质外加剂，其特征在于，包括苍耳子和溶剂。

2.根据权利要求1所述的生物质外加剂，其特征在于，所述溶剂为无水乙醇。

3.根据权利要求2所述的生物质外加剂，其特征在于，所述干苍耳子与无水乙醇的质量比为1：3～5。

4.一种权利要求1～3任一所述的生物质外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述生物质外加剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述苍耳子烘干方法为：在100～110℃下，烘干20～30分钟，再在75～90℃下，烘干3～4小时。

6.根据权利要求4所述生物质外加剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述有机溶剂为无水乙醇，静置时间为9～12小时。

7.根据权利要求4所述生物质外加剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述调节ph的酸为硝酸或铬酸；调节ph的碱为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钙。

8.一种权利要求1～3所述生物质外加剂在延缓钢筋腐蚀中的应用。

9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，应用方法为：将外加剂掺入到钢筋混凝土试件中。

10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述生物外加剂中干苍耳子粉末与钢筋混凝土试件中的氯离子的质量比为1：1～3。

技术总结
本发明公开了一种保障钢筋混凝土耐久性的生物质外加剂及其制备方法与应用，所述生物质外加剂包括苍耳子和溶剂；其制备方法为:(1)取新鲜苍耳子烘干，然后研磨成粉末；(2)苍耳子粉末与有机溶剂混合搅拌均匀，静置，得到混合液；(3)调节混合液的pH至8.5～12，得到所述生物质外加剂；该生物外加剂以苍耳子为主要原料，苍耳子中含有的1,5‑二咖啡酰奎宁酸有效提高钢筋的阻锈能力，进而提升混凝土的耐久性。

技术研发人员：刘奇,李禹,强晟
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24