鋼筋防腐涂料及其涂覆方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于用于混凝土結構的金屬材料領域，尤其是涉及一種鋼筋防腐涂料及其 涂覆方法。
【背景技術】
[0002] 進入21世紀，我國已經邁入了沿海經濟大發展的時代，可以預見未來一段時期內 將有大批海港碼頭、跨海橋梁、隧道、海上采油平臺等使用鋼筋混凝土結構。混凝土結構中 鋼筋被銹蝕成為影響鋼筋混凝土耐久性的一項主要因素。因此，利用新材料、新技術解決鋼 筋腐蝕問題是當前土木工程領域科技工作者面臨的最緊迫的任務之一。
[0003] 隨著鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕和防護機理研究的不斷深入，鋼筋覆膜技術得到 了迅速發展。目前按涂層材料可以將鋼筋覆膜技術分為三種：（1)金屬材料。如不銹鋼熱 噴涂涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋等；（2)有機材料。如環氧樹脂涂層鋼筋；（3)無機材料。如磷酸鹽 涂層鋼筋、瓷釉涂層鋼筋等。
[0004] 從工程應用情況分析，采用金屬材料對鋼筋進行涂層，成本較高，通常達到普通鋼 筋價格的2-5倍，因此不能大批量的應用于腐蝕嚴重的沿海大型工程中。
[0005] 采用環氧樹脂涂覆鋼筋，普遍采用靜電噴涂方法，將環氧樹脂粉末噴涂在帶肋鋼 筋和光圓鋼筋的表面，使其形成一種具有外包層的鋼筋。如中國專利號CN201593271公開 了《一種環氧樹脂涂層鋼筋》，在鋼筋表面涂覆有環氧樹脂涂層，其有效地解決了鋼筋結構 容易被腐蝕的問題，可以提高建筑物的使用壽命。雖然環氧樹脂涂層鋼筋有很好的耐蝕性， 但與混凝土的粘結強度明顯降低，而且環氧樹脂涂層暴露在空氣中容易被氧化，其防腐性 能大受影響。
[0006] 中國專利CN103074960公開了《一種雙層環氧樹脂涂層鋼筋及其制備方法》，其包 括基層鋼筋，基層鋼筋外涂有涂層，內涂層外涂覆有外涂層。外涂層更具有耐磨抗腐蝕性 能，能滿足在各種惡劣環境下的建設工程的需要。但仍存在以下問題：1、其外層的環氧樹 脂與混凝土之間粘結力依然薄弱；2、為保證雙涂層界面的粘結，需要精密的技術設備支持； 3、雙涂層使成本翻倍，經濟性不佳。
[0007] 中國專利CN104404502公開了《一種磷酸鹽基鋼筋防腐涂層》，該專利涉及一種用 于海洋鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕涂層材料，該防腐涂層與鋼筋表面的結合性能好，結構致 密，固化后強度高。但其本質屬于粘結劑，可用于混凝土的破損修復，但存在磷酸鹽粘結劑 在受拉狀態，容易開裂的問題。
[0008] 采用有機材料對鋼筋進行覆膜防腐保護，由于其主要成分是有機物質，在風水日 曬的臨海環境中，涂層會隨時間發生老化；采用無機材料對鋼筋進行覆膜防腐保護，涂層 從成分組成上克服了有機類涂層隨時間老化的缺點，但是，涂層脆性大大增加，限制了它在 建筑鋼筋中的應用。建筑鋼筋一直處于受力變形狀態，防腐涂層不可避免也會跟隨鋼筋發 生一定的變形，一旦涂層達到變形極限，就會發生開裂，導致涂層對鋼筋的保護力度大大下 降，這就需要涂層具有相當的延性來維持對鋼筋的保護。
[0009] 綜上所述，現有的鋼筋防腐涂層技術已不能適應高腐蝕環境中的混凝土結構中的 鋼筋防腐，因此尋找一種低成本、耐久性更好、防腐性能更佳、延性高的防腐涂層極其涂覆 方法成為一種急需。
【發明內容】
[0010] 為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種防腐性能好、粘結性強、具有較好 延性的鋼筋防腐涂料及其噴涂方法。
[0011] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種鋼筋防腐涂料，其原料包括以 下組分：玻璃粉末45-70份、粘土 2-8份、硼砂25-50份、纖維0. 5-3份、乳濁劑5-15份、密 著劑1_10份、電解質0. 25-2. 8份。粘土本身是一種耐火材料，不易恪化，但是在粉料體系 中少量添加，可以使得原本上下分層的水和粉料混合成漿料，抑制了粉料與水的分層現象。 硼砂既是瓷釉致密結構的重要構成物質，又在瓷釉燒結過程中，起到降低燒結溫度，改善燒 結性能的作用。硼砂先于玻璃粉末熔化，并粘結在玻璃粉末周圍，與玻璃粉末發生復雜化學 反應，加速玻璃粉末向瓷釉轉化。相對玻璃粉，硼砂用量過少，涂層燒結溫度過高，經濟型不 佳；硼砂與玻璃粉硼砂用量過多，過量的硼砂無法與玻璃粉結合，反而會阻礙玻璃粉-硼砂 主體結構的形成，最終影響涂層結構的強度。
[0012] 進一步的，所述纖維為碳化硅纖維和/或玄武巖纖維/或多晶莫來石纖維和/或 氧化鋯纖維。上述纖維都屬于耐高溫、高強度的纖維，其添加進防腐涂料能有效增強涂層的 韌性，延緩防腐涂層開裂，提高鋼筋的使用壽命。
[0013] 進一步的，所述玻璃粉末與纖維的重量比為（15-60) :1。需要控制纖維在玻璃粉 末中的用量，纖維和粉料本質上是兩種不同形態和體系的物質，相互間的結合是依靠粉料 燒結包裹纖維來完成兩者的粘結，兩者間的粘結力也是纖維能增強涂層延性的原因。過多 的纖維，導致粉料無法完全包裹纖維，同時也是對纖維的一種浪費。過少的纖維，纖維對涂 層延性提高不明顯。
[0014] 進一步的，所述玻璃粉末和粘土分別過300-500目篩。
[0015] 進一步的，所述乳濁劑為氟石、二氧化鋯、氧化鈦、氧化錫中的一種或幾種。
[0016] 進一步的，所述密著劑為一氧化亞鈷、一氧化鎳、三氧化鉬、三氧化二鋪、氧化鋁中 的一種或幾種。
[0017] 進一步的，所述電解質為碳酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸二氫鈉中的一種 或幾種。電解質溶于水，能電離出離子，離子是親水性的，又能吸附在氧化鎳等氧化物的周 圍，從而起到幫助氧化物在漿料中分散的作用。合理選擇電解質的種類以及含量能更好的 幫助漿料混合均勻，提高漿料燒結后涂層的性能。
[0018] 本發明還公開了一種鋼筋防腐涂料的涂覆方法，包括如下步驟：
[0019] 1)干混：將按組分比例稱量的玻璃粉末與粘土、硼砂、纖維、乳濁劑、密著劑、電解 質倒入容器中，拌合均勻，置于混料機中充分攪拌得到混合物A;
[0020] 2)濕混：在混合物A中加入7jC，混合物A與水的質量比為（2-3) : 1，置于混料機中 充分混合得到漿狀涂料B，備用；
[0021] 3)預處理：對鋼筋表面進行除銹處理，清洗干凈后烘干；
[0022] 4)涂覆：將步驟3)中得到的鋼筋浸入步驟2)中得到的混合物B料液中，鋼筋被 旋轉的同時從涂料B中抽出；
[0023] 5)烘干：將步驟4)中涂覆的鋼筋置于90_130°C下烘干；
[0024] 6)燒結：將步驟5)中得到的燒結有涂料B的鋼筋置于電爐中以5_8°C/分鐘的速 度升溫至500-650°C，燒結10分鐘；
[0025] 7)常溫冷卻，即得。
[0026] 嚴格控制烘干溫度：過高的烘干溫度會使得涂層中的水快速蒸發，造成涂層內部 膨脹，影響燒結后涂層的致密性。過低的烘干溫度，大大增加了烘干時間，消耗過多能源。
[0027] 本發明以玻璃粉末、硼砂、耐高溫纖維為主要原料，并摻入幾種氧化物高溫熔化后 燒結在鋼筋表面，作為鋼筋的保護層。作為無機材料的玻璃粉末和硼砂可以有效提高建筑 物中鋼筋與混凝土的粘結強度。采用高溫燒結將各種組分熔融后緊密結合形成一道致密的 保護層。當鋼筋在建筑結構中受力引起變形時，相應的，包裹在鋼筋表面的防腐涂層也會產 生一定的形變，而涂層內的耐高溫纖維能利用其自身的高強度特性及韌性，延緩防腐涂層 的開裂過程，進而增強了防腐涂層的延性，提高了鋼筋的使用壽命。
[0028] 碳化硅纖維的最高使用溫度達1200°C，強度達1960_4410MPa，在最高使用溫度下 強度保持率在80%以上，模量為176. 4-294GPa，化學穩定性好。
[0029] 玄武巖纖維耐受760°C高溫，在600°C時其抗拉強度可保持80%以上，其最大抗拉 強度3. 2GPa，模量為90GPa，密度為2. 75g.cm3。
[0030] 本發明采用的纖維具體參數如下：