一种用于钢筋防腐的韧性涂料及其涂覆方法技术

本发明专利技术公开了一种用于钢筋防腐的韧性涂料，原料包括以下组分：云母粉45-70份、硼砂25-50份、碳化硅晶须0.5-3份、氧化镁3-12份、密着剂1.0-10份、增稠剂0.25-1.8份。本发明专利技术还公开了上述用于钢筋防腐的韧性涂料的涂覆方法，包括以下步骤：1)干混；2)湿混；3)预处理；4)涂覆；5)烘干；6)烧结；7)常温冷却。本发明专利技术工艺简单，强度高、致密性能好、防腐性能佳，同时韧性高，涂层延性高，碳化硅将晶须引入涂料使得防腐涂层在断裂过程中，通过裂纹偏转、纤维断裂和纤维拔出等机理吸收能量，增加涂层的韧性，延缓开裂形成。

【技术实现步骤摘要】
一种用于钢筋防腐的韧性涂料及其涂覆方法
本专利技术属于用于混凝土结构的金属材料领域，尤其是涉及一种用于钢筋防腐的韧性涂料及其涂覆方法。
技术介绍
进入21世纪，我国已经迈入了沿海经济大发展的时代，可以预见未来一段时期内将有大批海港码头、跨海桥梁、隧道、海上采油平台等使用钢筋混凝土结构。混凝土结构中钢筋被锈蚀成为影响钢筋混凝土耐久性的一项主要因素。因此，利用新材料、新技术解决钢筋腐蚀问题是当前土木工程领域科技工作者面临的最紧迫的任务之一。随着钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀和防护机理研究的不断深入，钢筋覆膜技术得到了迅速发展。目前按涂层材料可以将钢筋覆膜技术分为三种：(1)金属材料。如不锈钢热喷涂涂层钢筋、镀锌钢筋等；(2)有机材料。如环氧树脂涂层钢筋；(3)无机材料。如磷酸盐涂层钢筋、瓷釉涂层钢筋等。从工程应用情况分析，采用金属材料对钢筋进行涂层，成本较高，通常达到普通钢筋价格的2-5倍，因此不能大批量的应用于腐蚀严重的沿海大型工程中。采用环氧树脂涂覆钢筋，普遍采用静电喷涂方法，将环氧树脂粉末喷涂在带肋钢筋和光圆钢筋的表面，使其形成一种具有外包层的钢筋。如中国专利号CN201593271公开了《一种环氧树脂涂层钢筋》，在钢筋表面涂覆有环氧树脂涂层，其有效地解决了钢筋结构容易被腐蚀的问题，可以提高建筑物的使用寿命。虽然环氧树脂涂层钢筋有很好的耐蚀性，但与混凝土的粘结强度明显降低，而且环氧树脂涂层暴露在空气中容易被氧化，其防腐性能大受影响。中国专利CN103074960公开了《一种双层环氧树脂涂层钢筋及其制备方法》，其包括基层钢筋，基层钢筋外涂有涂层，内涂层外涂覆有外涂层。外涂层更具有耐磨抗腐蚀性能，能满足在各种恶劣环境下的建设工程的需要。但仍存在以下问题：1、其外层的环氧树脂与混凝土之间粘结力依然薄弱；2、为保证双涂层界面的粘结，需要精密的技术设备支持；3、双涂层使成本翻倍，经济性不佳。中国专利CN104404502公开了《一种磷酸盐基钢筋防腐涂层》，该专利涉及一种用于海洋钢筋混凝土中钢筋的腐蚀涂层材料，该防腐涂层与钢筋表面的结合性能好，结构致密，固化后强度高。但其本质属于粘结剂，可用于混凝土的破损修复，但存在磷酸盐粘结剂在受拉状态，容易开裂的问题。采用有机材料对钢筋进行覆膜防腐保护，由于其主要成分是有机物质，在风水日晒的临海环境中，涂层会随时间发生老化；采用无机材料对钢筋进行覆膜防腐保护，涂层从成分组成上克服了有机类涂层随时间老化的缺点，但是，涂层脆性大大增加，限制了它在建筑钢筋中的应用。在实际使用时，建筑钢筋受力会产生变形，应变值在几百到上千个微应变。涂覆于钢筋外的保护涂层不可避免会随着钢筋发生形变。一旦钢筋在使用时，应变过大达到变形极限，导致涂层开裂，其对钢筋的保护力度大大下降，海水(夹杂着腐蚀钢筋的氯离子)就会沿着涂层的裂缝进入钢筋表面，从而大大降低涂层的防腐蚀性能。这就需要涂层具有相当的延性来维持对钢筋的保护。综上所述，现有的钢筋防腐涂层技术已不能适应高腐蚀环境中的混凝土结构中的钢筋防腐，因此寻找一种低成本、耐久性更好、防腐性能更佳、延性高的防腐涂层及其涂覆方法成为一种急需。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供一种成本低、防腐性能好、延性高的用于钢筋防腐的韧性涂料及其涂覆方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于钢筋防腐的韧性涂料，原料包括以下组分：云母粉45-70份、硼砂25-50份、碳化硅晶须0.5-3份、氧化镁3-12份、密着剂1.0-10份、增稠剂0.25-1.8份。晶须作为增韧材料，具有高弹性模量，高抗拉强度的性质，其可以通过阻断裂纹的扩展、拉结裂纹两端的基体的方式来延缓裂纹的开展。硼砂既是涂料致密结构的重要构成物质，又在涂层烧结过程中，起到降低烧结温度、改善烧结性能的作用，与云母粉协同作用加速涂层的形成。硼砂先于云母粉熔化，并粘结在云母粉周围，与云母粉发生反应，加速云母粉向涂层转化，是涂料的助溶剂和粘结剂，适量使用可以降低涂层的烧结温度。相对云母粉，硼砂用量过少，涂层烧结温度过高；硼砂用量过多，过量的硼砂无法与云母粉结合，反而会阻碍云母粉-硼砂主体结构的形成，最终影响涂层结构的强度。碳化硅纤维属于耐高温、高强度的纤维，其添加进防腐涂料能有效增强涂层的韧性，延缓防腐涂层开裂，提高钢筋的使用寿命。作为优选，云母粉和碳化硅晶须的重量比为(20-75):1。碳化硅晶须和云母粉本质上是两种不同形态和体系的物质，相互间的结合是依靠粉料烧结包裹晶须来完成两者的粘结，两者间的粘结力也是晶须能增强涂层延性的部分原因。过多的晶须，导致粉料无法完全包裹纤维，同时也是对晶须的一种浪费。过少的晶须，纤维对涂层延性提高不明显。作为优选，云母粉为绢云母粉或鳞云母粉。作为优选，云母粉过800-1000目筛。作为优选，密着剂为三氧化二镍、钼酸钡、三氧化二锑中的一种或几种。作为优选，增稠剂为木质素/和木质素磺酸钠。增稠剂可以改变涂料在常温下的粘稠程度，而粘稠度会直接影响到涂料浸渍于钢筋表面的难易程度。涂料过于稀薄，不易粘挂于钢筋表面，烧结后涂层厚度也薄，涂层耐腐蚀性不佳；涂料过于粘稠，涂料粘挂于钢筋表面过厚，会改变钢筋的原始形态，并且过厚的涂层会耗费过多粉料，提高了成本。本专利技术还公开了一种用于钢筋防腐的韧性涂料的涂覆方法，包括如下步骤：1)干混：将按组分比例称量的云母粉与硼砂、碳化硅晶须、氧化镁、密着剂、及增稠剂倒入容器中，拌合均匀，置于混料机中充分搅拌得到混合物A；2)湿混：在混合物A中加入水，混合物A与水的重量比为(2-3)：1，置于混料机中充分混合得到浆状涂料B，备用；3)预处理：对钢筋表面进行除锈处理，清洗干净后烘干；4)涂覆：将步骤3)中得到的钢筋浸入步骤2)中得到的混合物B料液中，钢筋被旋转的同时从涂料B中抽出；5)烘干：将步骤4)中被均匀涂覆的钢筋置于90-130℃下烘干；6)烧结：将步骤5)中得到的烧结有涂料B的钢筋置于电炉中以5-8℃/分钟的速度升温至500-650℃，烧结10分钟；7)常温冷却，即得。严格控制烘干温度：过高的烘干温度会使得涂层中的水快速蒸发，造成涂层内部膨胀，影响烧结后涂层的致密性。过低的烘干温度，大大增加了烘干时间，消耗过多能源。本专利技术采用的碳化硅晶须具体参数如下表：从上表可知，碳化硅晶须属于耐高温、高强度的无机纤维，其抗拉强度都是钢筋的2倍以上；密度小，单丝直径细，不仅有利于晶须的分散，而且能大大减少晶须的用量；其中，碳化硅晶须耐热温度2000℃，远高于烧结温度，抗拉强度可达20GPa，在700℃下其抗拉强度不会有明显减小，模量可达500GPa及以上，高温下化学稳定性好。针对建筑钢筋，特别是沿海建筑用钢筋，在使用时拉伸应变大、受力变长和遇水易腐蚀的特性，研发了延性高、耐腐蚀性强的无机碳化硅晶须增韧涂料，常温涂覆于钢筋表面，高温烧结形成涂层。本专利技术以云母粉、硼砂、耐高温碳化硅晶须为主要原料，并掺入几种氧化物，经过优化合理配比，高温熔化后覆在钢筋表面，使其形成一层具有极高韧性和致密三维结构的保护层。作为无机材料的云母粉和硼砂在高温烧结后，将各种组分熔融并紧密结合，形成一道致密的保护层。当钢筋在建筑结构中受力引起变形时，相应的，包裹在钢筋表面的防腐涂层也会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钢筋防腐的韧性涂料，其特征在于：原料包括以下组分：云母粉45‑70份、硼砂25‑50份、碳化硅晶须0.5‑3份、氧化镁3‑12份、密着剂1.0‑10份、增稠剂0.25‑1.8份。

【技术特征摘要】
1.一种用于钢筋防腐的韧性涂料，其特征在于：原料包括以下组分：云母粉45-70份、硼砂25-50份、碳化硅晶须0.5-3份、氧化镁3-12份、密着剂1.0-10份、增稠剂0.25-1.8份。2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述云母粉和碳化硅晶须的重量比为（20-75）:1。3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述云母粉为绢云母粉或鳞云母粉。4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述云母粉过800-1000目筛。5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述密着剂为三氧化二镍、钼酸钡、三氧化二锑中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述增稠剂为木质素或木质素磺酸钠或两者的组合。7.一种如权利要求1-6任...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫东明，刘毅，张洛栋，高海波，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33