一種用于鋼筋防腐的低通孔率涂層及其涂覆方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于用于混凝±結構的金屬材料領域，尤其是設及一種用于鋼筋防腐的低 通孔率涂層及其涂覆方法。
【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W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±結構。混凝±結構中 鋼筋被誘蝕成為影響鋼筋混凝±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±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±結構中鋼筋誘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W將鋼筋覆膜技術分為Ξ種：（1)金屬材料。如不誘鋼熱噴 涂涂層鋼筋、鍛鋒鋼筋等；（2)有機材料。如環氧樹脂涂層鋼筋；（3)無機材料。如憐酸鹽涂層 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W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±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W下問題：1、其外層的環氧樹脂 與混凝±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《一種憐酸鹽基鋼筋防腐涂層》，該專利設及一種用 于海洋鋼筋混凝±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±的破損修復，但存在憐酸鹽粘結劑 在受拉狀態，容易開裂的問題。
[000引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。
[0009]針對海上、沿海等潮濕環境使用的鋼筋容易被誘蝕的問題，也有專利公開了成本 低，抗腐蝕能力高、初性高及自身耐久性好的涂料及涂覆方法，但是上述專利涂層的內部通 孔率較大，本發明經過試驗，采用不同的配方降低了涂層內部的通孔率，進一步提高涂層的 耐腐蝕性能。
【發明內容】
[0010] 為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種成本低、防腐性能好、初性高的用 于鋼筋防腐的低通孔率涂層及其涂覆方法。
[0011] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于鋼筋防腐的低通孔率涂 層，原料包括W下組分:長石粉45-70份、棚砂15-30份、四棚酸巧10-20份、氣石5-15份、粘± 4-8份、密著劑1.0-10份、增稠劑1.0-1.5份。
[0012] 作為優選，長石粉過800-1000目篩，氣石過500-800目篩。
[0013] 作為優選，棚砂與長石粉的重量比為(0.21 -0.67): 1。
[0014] 作為優選，四棚酸巧與長石粉的重量比為(0.14-0.45) :1。
[0015] 作為優選，長石粉為鐘長石粉。
[0016] 作為優選，長石粉為正長石粉或透長石粉。
[0017] 作為優選，密著劑為Ξ氧化二鉆、二氧化儘、氧化儀中的一種或兩種。
[0018] 作為優選，增稠劑為甲基纖維素、徑甲基纖維素鋼中的一種或兩種。
[0019] 長石多為片狀結構，在燒結過程中，長石粉形成無數片層堆積在鋼筋周圍。同時， 片層狀的晶體在沿著片層面的方向具有極高的初性，使得當鋼筋在縱向拉伸時，晶體可W 跟隨鋼筋發生極大的形變。
[0020] 棚砂既是涂料致密結構的重要構成物質，又在涂層燒結過程中，起到降低燒結溫 度、改善燒結性能的作用，與長石粉協同作用加速涂層的形成。棚砂先于長石粉烙化，并粘 結在長石粉周圍，是涂料的助溶劑和粘結劑，適量使用可W降低涂層的燒結溫度。相對長石 粉，棚砂用量過少，涂層燒結溫度過高；棚砂與長石粉棚砂用量過多，過量的棚砂無法與長 石粉結合，反而會阻礙長石粉-棚砂主體結構的形成，最終影響涂層結構的強度。
[0021] 四棚酸巧作為涂層基體的重要組成物質，在燒結的過程中，與棚砂共同起到降低 燒溫度。并且由于四棚酸巧本身不含結晶水，在涂層燒制時，可W大大減少由于結晶水的蒸 發而造成的涂層通孔現象。即在燒結階段，隨著溫度升高，涂層內的游離水和結晶水不會不 斷蒸發，導致一系列連通外部的空桐形成。
[0022] 增稠劑可W改變涂料在常溫下的粘稠程度，而粘稠度會直接影響到涂料浸潰于鋼 筋表面的難易程度。涂料過于稀薄，不易粘掛于鋼筋表面，燒結后涂層厚度也薄，涂層耐腐 蝕性不佳;涂料過于粘稠，涂料粘掛于鋼筋表面過厚，會改變鋼筋的原始形態，并且過厚的 涂層會耗費過多粉料，提高了成本。
[0023] 粘±本身是一種耐火材料，不易烙化，但是在粉料體系中少量添加，可W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。
[0024] 本發明還公開了一種用于鋼筋防腐的低通孔率涂層的涂覆方法，包括如下步驟：
[0025] 1)干混:將按組分比例稱量的長石粉與棚砂、四棚酸巧、氣石、粘±、密著劑及增稠 劑倒入容器中，拌合均勻，置于混料機中充分攬拌得到混合物A;
[00%] 2)濕混：在混合物A中加入水，混合物A與水的重量比為（2-5): 1，置于混料機中充 分混合得到漿狀涂料B，備用；
[0027] 3)預處理:對鋼筋表面進行除誘處理，清洗干凈后烘干；
[002引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；
[0029] 5)烘烤:將步驟4)中被均勻涂覆的鋼筋置于90-130°C下，烘烤20-40分鐘；
[0030] 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W3-10°C/分鐘的速度 升溫至550-700°C，燒結10分鐘；
[00川 7)常溫冷卻，即得。
[0032] 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。
[0033] 燒結溫度控制在550-700°C，可W在較低的溫度下有效降低通孔率，當燒結溫度到 達55(TC時，涂層內部水分和氣體散失基本完成，在氣體和水分散失的過程中會留下空桐， 連續的空桐相連則構成了通孔。當達到55(TCW上后，涂層基體開始軟化，涂層內部呈現收 縮趨勢，內部的通孔在收縮過程中慢慢閉合，形成獨立的孔桐。
[0034] 針對建筑鋼筋受力變長和遇水易腐蝕的特性，本發明W長石粉、棚砂及四棚酸巧 為主要原料，并滲入微量的其它化學成份，經過優化合理配比，高溫烙化后覆在鋼筋表面， 使其形成一層具有極高初性和致密Ξ維結構的保護層。對處于海水浪瓣區的混凝±結構 物，使用經過燒結的涂層鋼筋，相對于有機環氧涂層在耐久性方面將更勝一籌;致密的燒結 涂層相對于普通金屬(鍛鋒等)材質涂層，其不會隨時間變化而被海水中的離子分解消耗， 即能更長久保護建筑物中的鋼筋。經過改進涂料配方，本發明涂層的內部空隙結構趨于致 密化，通孔現象得到明顯改善，耐腐蝕性能得到明顯提升。本發明的初性涂層可W跟隨鋼筋 協同伸長，保證涂層在鋼筋使用時的完整性，并且致密的防腐涂層可W長久阻隔外部腐蝕 物的滲入和腐蝕。
[0035] 本發明具有的優點和積極效果是（1)突出的抗腐蝕能力。由高溫涂料燒制的鋼筋 防腐涂層能夠大幅度提升鋼筋的耐腐蝕能力，達到普通鋼筋耐腐蝕能力的4-6倍，而且燒結 溫度適當提高，涂層內部的通孔減少，通孔率降低，提高了涂層的耐腐蝕性；（2)極高的初 性，可W隨同建筑鋼筋拉伸變形，保證涂層鋼筋在正常使用時的完整性；（3)材料自身耐久 性強。高溫涂料是無機材料，自身具有較強的耐久性，可W長久、有效地發揮作用。
[0036] 綜上所述，本發明的有益效果是，工藝簡單，成本低，強度高、致密性能好，防腐性 能好，同時初性高，涂層通孔率低，耐腐蝕性能好。
【附圖說明】
[0037] 圖1為普通防腐涂層內部的掃描電鏡圖。
[0038] 圖2為本發明涂層內部的掃描電鏡圖。
[0039] 圖3為A處結構放大圖。
【具體實施方式】
[0040] 為了使本技術領域的人員更好的理解本發明方案，下面將對發明實施例中的技術 方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是 全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提 下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0041 ] 實施例1
[0042] 預處理：取一段鋼筋，用磨砂紙除誘之后再用5 %的稀硫酸沖洗表面除誘，然后用 清水沖洗干凈，烘干備用。
[0043] 制取涂料:將正長石粉過800目篩，氣石過500目篩，取45份過篩后的正長石粉、28 份棚砂、12份四棚酸巧、5份過篩后的氣石、5份粘±、3.8份Ξ氧化二鉆及1.2份甲基纖維素， 其中棚砂與長石粉的重量比為0.62:1，四棚酸巧與長石粉的重量比為0.27:1，加入混料罐 中用攬拌棒拌合30秒，再將混料罐置于混料機中進行干混3-5分鐘，充分混合得到混合物A。 干混完畢后在混合物A中加入50份水，其中混合物A與水的重量比為2:1，將其攬拌直到呈漿 狀，置入混料機中進行濕混5-7分鐘，充分混合得到涂料B，取出涂料B置于容器中靜置10分 鐘，觀察到涂料B無分層、表層無水層即可。將涂料B倒入儲蓄罐中備用。
[0044] 涂覆：用鐵夾夾住預處理過的鋼筋，把鋼筋浸入涂料B中，緩慢旋轉鋼筋的同時把 鋼筋從涂料B中抽出，涂料B均勻涂覆于鋼筋表面。
[0045] 烘烤:在烘箱中放置兩塊耐火墊塊，把從涂料B中抽出的鋼筋架立于兩塊耐火墊塊 上，在90°C下烘烤20分鐘。
[0046] 燒結:將從烘箱中取出的干燥鋼筋放入電爐中W5TV分鐘的速度升溫，直到溫度 達到，560°C，保溫