МИГРИРУЮЩИЙ ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ В БЕТОНЕ
MIGRATORY INHIBITOR OF STEEL REINFORCEMENTS CORROSION IN CONCRETE

Изобретение относится к технике защиты черных металлов от коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для защиты стальной арматуры железобетонных изделий.
Известно большое количество ингибиторов коррозии стальной арматуры в бетоне /Алексеев С.Н., Ратинов В.Б., Розенталь Н.К., Кашурников Н.М. Ингибиторы коррозии стали в железобетонных конструкциях. М.: Стройиздат, 1985/. Аналогом предлагаемого ингибитора является композиция: соль азотистой кислоты - соль бензойной кислоты или замещенной бензойной кислоты, которая добавляется к бетону на стадии его затворения /Старовойтова Е.В., Гедвилло И.А., Жмакина А.С., Андреев Н.Н. Нитрит - бензоатные ингибиторы для защиты от коррозии стальной арматуры в бетоне // Коррозия: материалы, защита. - 2009. - №6. - С.30-33/. Однако такие композиции не обладают свойствами мигрирующих ингибиторов, т.е. способностью при нанесении на поверхность железобетонного изделия или при добавлении в используемый при ремонтных работах цементный раствор мигрировать вглубь бетонного камня и защищать от коррозии стальную арматуру уже находящихся в эксплуатации железобетонных конструкций.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому ингибитору является композиция: соль азотистой кислоты - соль бензойной кислоты или замещенной бензойной кислоты - поверхностно-активное вещество (прототип). /Андреев Н.Н., Гедвилло И.А., Жмакина А.С., Кузнецов Ю.И., Розенталь Н.К., Старовойтова Е.В., Степанова В.Ф. Мигрирующий ингибитор коррозии стальной арматуры в бетоне. Патент на изобретение №2413038/. Однако прототип не обеспечивает эффективной защиты стальной арматуры при высоком содержании хлоридов в бетоне.
Задачей настоящего изобретения - разработка эффективного мигрирующего ингибитора коррозии стальной арматуры в бетоне с высоким содержанием хлоридов.
Поставленная задача достигается тем, что ингибитор, содержащий соль бензойной кислоты или замещенной бензойной кислоты и поверхностно-активное вещество, дополнительно содержит соль дикарбоновой кислоты, при следующем соотношении компонентов (мас.%.):
соль бензойной кислоты или
замещенной бензойной кислоты
15-75
поверхностно-активное вещество
1-15
соль дикарбоновой кислоты
15-75
2
2
6
4
2
В качестве солей дикарбоновых кислот водорастворимые соли предельных дикарбоновых: (СН)n(СООН), где n=1-8 или ароматических кислот: орто-, мета-, пара- СН(СООН).
Ниже приводятся примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора и подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность.
Для оценки эффективности исследуемых мигрирующих ингибиторов коррозии готовили железобетонные образцы, содержащие хлорид - ионы.
Отрезки арматурной проволоки, Ст3пс диаметром 5 и длиной 50 мм зачищали наждачной бумагой, обезжиривали спиртом, сушили, взвешивали на аналитических весах и размещали по оси цилиндрической опалубки той же длины и диаметром 40 мм, так, чтобы конец проволоки выступал на 7 мм над верхним торцом формы. Опалубку заполняли бетонной массой, изготовленной из портландцемента ПЦ 500 Д0 (Ц), песка (П), просеянного через сито с ячейкой 2 мм, и воды (В) при соотношении Ц:П:В=1:2:0.4. В бетон с водой затворения вводили NaCl (3% от массы цемента в пересчете на хлорид - ионы). Через 5 суток образцы извлекали из опалубки и выдерживали 25 суток на воздухе, периодически смачивая их водой.
2
После выдерживания образцов на воздухе, на их поверхность с помощью кисти, в два слоя наносили 30%-ный водный раствор ингибитора из расчета 0.5 л на 1 м поверхности. Интервал между нанесением слоев ингибитора составлял 30 минут. Обработанные раствором ингибитора, образцы выдерживались в комнатных условиях в течение 7-ми суток.
Далее образцы - торцевой частью, не имеющей выхода арматурной проволоки, помещали в чашки Петри, заполненные на 2-4 мм 3%-ным раствором NaCl и анодно поляризовали сталь от аккумуляторной батареи напряжением 1,25В в течение 60-ти суток. Вспомогательным электродом служил цилиндр из нержавеющей стали /Гедвилло И.А., Жмакина А.С. Коррозия: материалы, защита. 2006. №11. С.20-25/.
1
2
1
2
После завершения поляризации бетон раскалывали, осматривали поверхность металла, при наличии продуктов коррозии их удаляли, металлические образцы обезжиривали спиртом, сушили и взвешивали. Об эффективности мигрирующих ингибиторов судили по величинам коэффициентов защиты (Z%=(1-K/K)100%, где K - скорость коррозии в присутствии ингибитора; К - скорость коррозии в отсутствие его).
Данные табл.1 свидетельствуют, что смесь калиевой соли изофталевой кислоты, натриевой соли бензойной кислоты и синтамида при соблюдении указанных соотношений компонентов (примеры 1.1-1.3, 1.6, 1.7, 1.10, 1.11) синергетически взаимодействуют и обеспечивают более эффективное подавление коррозии в условиях испытаний, чем нитрит - бензоатная композиция (аналог) и нитрит - бензоатная композиция с добавками ПАВ (прототип).
Нарушение указанных соотношений компонентов ведет к резкому снижению защитных свойств ингибитора (примеры 1.4, 1.5, 1.8, 1.9, 1.12, 1.13).
2
2
Данные табл. 2 показывают, что отклонение от формулы (CH)n(COOH), где n=1-8, также приводит к снижению защитных свойств ингибитора. Так, при n=11 (пример 2.13), n=13 (пример 2.14) и n=0 (пример 2.15) Z=30-45%.
Природа обнаруженного синергетического эффекта в настоящее время не ясна. Однако установлено, что применение в составе композиции солей замещенных бензойных кислот не ведет к потере эффективности защиты (табл. 2, примеры 2.1-2.12).
Катионная часть солей бензойной (или замещенной бензойной) и дикарбоновых кислот не оказывает на степень защиты существенного влияния.
Данные табл.2 иллюстрируют возможность использования в качестве солей бензойной и замещенных бензойных кислот, кроме натриевых (пример 2.5, 2.6, 2.7, 2.11), аммонийные (пример 2.4, 2.9), калиевые (пример 2.1, 2.2, 2.10), циклогексиламмониевые (пример 2.3, 2.8) и моноэтаноламмониевые (пример 2.12) соли.
В качестве солей дикарбоновых кислот кроме натриевых (пример 2.4, 2.7, 2.11) можно использовать аммонийные (пример 2.3, 2.9), калиевые (пример 2.1, 2.8, 2.10), кальциевые (пример 2.6, 2.12), циклогексиламмониевые (пример 2.5) и моноэтаноламмониевые (пример 2.2) соли.
В качестве поверхностно-активных веществ, кроме синтамида-10, (примеры 1.1-1.3, 1.6, 1.7, 1.10, 1.11) в составе ингибитора могут быть использованы и некоторые другие водорастворимые ПАВ - алкилсульфонаты (пример 2.3), алкилсульфаты (пример 2.11), ОП-7 (пример 2.6), ОП-10 (пример 2.1, 2.9), катамин АБ (пример 2.2), гексилтриметиламмоний хлорид (пример 2.10), дециламмоний хлорид (пример 2.4) и додециламмоний бромид (пример 2.7).
Таким образом, результаты коррозионных испытаний свидетельствуют, что предлагаемый мигрирующий ингибитор превосходит ингибитор-аналог и ингибитор-прототип по своим защитным свойствам.
Использование предлагаемого ингибитора позволит существенно увеличить сроки службы железобетонных конструкций и сооружений и упростит их ремонт.
Мигрирующий ингибитор коррозии стальной арматуры в бетоне
Табл.1.
Влияние соотношения компонентов предлагаемого ингибитора на его защитные свойства
Пример
Ингибитор (мас.%)
Z, %
изофталат натрия
бензоат натрия
синтамид-10
1.1
45
45
10
100
1.2
15
73
12
100
1.3
75
20
5
100
1.4
13
74
13
30
1.5
77
17
6
20
1.6
73
15
12
100
1.7
20
75
5
100
1.8
75
13
12
35
1.9
15
77
8
20
1.10
49
50
1
100
1.11
45
40
15
100
1.12
49.5
50
0.5
25
1.13
42
42
16
40
Нитрит натрия + бензоат натрия при соотношении 1:1 (аналог)
30
нитрит калия + мета - нитробензоат натрия + ОП-7 при соотношении 45:45:10 (мас.%) (прототип)
70
Мигрирующий ингибитор коррозии стальной арматуры в бетоне
Табл.2.
Влияние состава предлагаемого ингибитора на его защитные свойства. Соотношение компонентов: соль дикарбоновой кислоты: соль замещенной бензойной кислоты: поверхностно-активное вещество=50:45:5 (мас.%).
Пример
Ингибитор
Z, %
соль дикарбоновой кислоты
соль замещенной бензойной кислоты
поверхностно-активное вещество
2.1
малоат калия (n=1)
пара-фторбензоат калия
ОП-10
100
2.2.
фталат моноэтаноламина
пара-диметиламинобензоат калия
катамин АБ
100
2.3
адипинат аммония (n=4)
бензоат циклогексиламина
алкил-сульфонаты
100
2.4
изофталат натрия
мета-нитробензоат аммония
дециламмоний хлорид
100
2.5
терефталат циклогексиламина
салицилат натрия
синтамид-10
100
2.6
глутарат кальция (n=3)
пара-толуилат натрия
ОП-7
100
2.7
Фталат натрия
мета-нитробензоат натрия
додециламмоний бромид
100
2.8
изофталат калия
пара-бромбензоат циклогексиламина
синтамид-10
100
2.9
терефталат аммония
мета-аминобензоат аммония
ОП-10
100
2.10
малоат калия (n=1)
бензоат калия
гексилтриметилам моний хлорид
100
2.11
адипинат натрия (n=4)
мета-оксибензоат натрия
алкил-сульфаты
100
2.12
себацинат кальция (n=8)
бензоат моноэтаноламина
синтамид-10
100
2.13
брассилат калия (n=11)
мета-нитробензоат натрия
дециламмоний хлорид
40
2.14
пентадекандиоат натрия (n=13)
бензоат циклогексиламина
алкил-сульфонаты
45
2.15
оксалат циклогексиламина (n=0)
бензоат калия
ОП-7
35
Нитрит натрия + бензоат натрия при соотношении 1:1 (аналог)
30
нитрит калия + мета - нитробензоат натрия + ОП-7 при соотношении 45:45:10 (мас.%) (прототип)
50