一种赤泥基复合陶瓷涂层材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种赤泥基复合陶瓷涂层材料及其制备方法与应用，该材料以重量份数计包括以下组分的原材料：20～30份赤泥、2～5份重烧氧化镁、1～2份酸式磷酸盐、20～30份氧化钛、5～10份氧化镍、2.5～5份氧化锆、2.5～5份石英砂、26～33份水，各组分重量之和为100份。其制法为：将赤泥磨成粉料后与其他各组分混合搅拌，即得。将该材料应用于钢筋混凝土涂层，步骤为：将普通碳钢表面进行喷砂处理；将喷砂处理后的碳钢表面涂覆混合料浆体，烘干；将烘干后的涂覆有涂层的碳钢，高温煅烧，即得。本发明专利技术制备的钢筋涂层，高温煅烧后，涂层变得更加密实，有更高的抗锈蚀性和强度。有更高的抗锈蚀性和强度。有更高的抗锈蚀性和强度。

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥基复合陶瓷涂层材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种陶瓷材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种赤泥基复合陶瓷涂层材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]钢筋混凝土结构是现代社会中最为广泛的建筑结构形式，被广泛应用在港口码头、道路交通、桥梁隧道工程中。但是，在高温高湿、浪溅冲刷、高盐高碱等严酷环境中，钢筋的锈蚀能够造成钢筋混凝土结构耐久性的降低和服役年限的缩短。因此，提升钢筋混凝土中钢筋的抗锈蚀性能已经成为业内关注的严峻问题。
[0003]现在增强钢筋抗锈蚀性能的方法主要有阴极保护、阻锈剂防护以及钢筋表面涂层防护等。钢筋表面涂层防护对钢筋混凝土来讲，是最为经济、有效的方法，然而现有的钢筋表面涂层存在易老化、易损伤、化学稳定性差、与钢筋和混凝土之间粘结力差等问题。陶瓷材料目前作为一种新型的钢筋防护涂层材料，有耐高温、耐磨蚀、耐腐蚀、化学性能稳定等显著优点，在钢筋表面防护领域有广阔的应用前景。但是，目前纯陶瓷材料存在脆性大、易损伤断裂、与钢筋及混凝土粘结力差等缺点。
[0004]专利CN111574186A公开了一种桥梁伸缩缝用快速修复材料及其制备方法，该专利中虽然含有赤泥、氧化镁、磷酸二氢铵、石英砂，然而该专利并未得到陶瓷材料。专利CN113307602A公开了一种赤泥建筑材料的制备方法，然而该专利并不能得到一种兼具水泥及陶瓷特性的材料。
[0005]针对目前纯陶瓷存在的问题，亟需研发一种复合陶瓷涂层材料，抑制各类侵蚀性离子对钢筋的腐蚀，提升钢筋的防护能力，从而提高钢筋混凝土结构的耐久性和服役寿命。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种脆性小、与钢筋及混凝土粘结力强、抗腐蚀能力强的赤泥基复合陶瓷涂层材料；
[0007]本专利技术的第二个目的是提供上述的赤泥基复合陶瓷涂层材料的制备方法；
[0008]本专利技术的第三个目的是提供上述的赤泥基复合陶瓷涂层材料在钢筋混凝土涂层中的应用。
[0009]技术方案：本专利技术所述的赤泥基复合陶瓷涂层材料，以重量份数计，包括以下组分的原材料：20～30份赤泥、2～5份重烧氧化镁、1～2份酸式磷酸盐、20～30份氧化钛、5～10份氧化镍、2.5～5份氧化锆、2.5～5份石英砂、26～33份水，各组分重量之和为100份。
[0010]优选地，所述赤泥为铝厂的拜耳法赤泥，密度为2.7～2.9g/cm3。
[0011]优选地，所述石英砂粒径为0.38～0.83mm。
[0012]优选地，重烧氧化镁为MgO，分析纯，纯度≥98％；酸式磷酸盐为NH4H2PO4，化学纯，纯度≥99％；氧化钛为TiO2，化学纯，纯度≥99％；氧化镍为NiO，化学纯，纯度≥98％；氧化锆为ZrO，化学纯，纯度≥98％。本专利技术的氧化物组分主要的作用是提高陶瓷的密实度，从而
提升陶瓷的耐腐蚀性和强度。
[0013]上述的赤泥基复合陶瓷涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)取赤泥，粉磨，得到粉料；
[0015](2)取赤泥粉、重烧氧化镁、酸式磷酸盐、氧化钛、氧化镍、氧化锆、石英砂混合，搅拌均匀，得到混合料；
[0016](3)将水加入到混合料中，搅拌均匀，即得。
[0017]其中，步骤(1)中采用球磨机粉磨，球磨时间为4～5h，球磨机的转子转速为100～120r/min。
[0018]优选地，步骤(2)中采用旋转式混合搅拌机搅拌，搅拌时间为100～120s，转速为150～170r/min。
[0019]优选地，步骤(3)中采用旋转式混合搅拌机搅拌，搅拌时间为150～200s，转速为200～230r/min。
[0020]上述的赤泥基复合陶瓷涂层材料在钢筋混凝土涂层中的应用方法，包括以下步骤：
[0021](1)将普通碳钢表面进行喷砂处理；
[0022](2)将喷砂处理后的碳钢表面涂覆混合料浆体，烘干；
[0023](3)将烘干后的涂覆涂层钢筋，高温煅烧。
[0024]优选地，步骤(1)中喷砂等级为Sa 2.5级。
[0025]优选地，步骤(2)中在高温炉中烘干，烘干温度为150～200℃，时间为10～20min。
[0026]优选地，步骤(3)中在高温炉中煅烧，煅烧温度900～1000℃，温升速率为10～15℃/min，时间为20～30min。
[0027]专利技术原理：赤泥与氧化镁、磷酸盐混合得到磷酸镁水泥，赤泥和氧化物在高温下煅烧得到陶瓷材料，因此，本专利技术的原料经煅烧之后实现了两种物质的掺杂。而石英砂、赤泥、氧化物高温煅烧后得到的是陶瓷和部分石英砂，产生了硬性的突起，增加了陶瓷和钢筋的握裹力，和喷砂处理后的碳钢，生成了类似咬合的结构，从而实现了较高的抗锈蚀性和强度。
[0028]有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)与现有涂层相比，制备的钢筋涂层，高温煅烧后，涂层变得更加密实，有更高的抗锈蚀性和强度；(2)与现有涂层相比，赤泥、重烧氧化镁、酸式磷酸盐反应生成了磷酸铵镁水硬性胶凝材料，兼有水泥和陶瓷特性，能够更好增加陶瓷和混凝土的粘结强度；石英砂的掺入增加了陶瓷和钢筋的粘结强度；(3)赤泥为工业废渣，廉价易得，符合国家对建材行业绿色环保、可持续发展的要求。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例1
‑
3及对比例1的钢筋的EIS测试结果。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术作进一步详细描述。
[0031]实施例1
[0032]一种赤泥基复合陶瓷涂层材料，以重量份数计，包括下述原材料：
[0033]20份赤泥、2份重烧氧化镁、1份酸式磷酸盐、30份氧化钛、10份氧化镍、5份氧化锆、5份石英砂、26份水；其中，赤泥的密度为2.7g/cm3；石英砂的粒径范围在0.38～0.83mm。
[0034]其制备及应用方法，包括以下步骤：
[0035](1)取赤泥，利用球磨机粉磨，球磨时间4h，球磨机的转子转速100r/min，得到赤泥粉料；
[0036](2)取赤泥粉、重烧氧化镁、酸式磷酸盐、氧化钛、氧化镍、氧化锆、石英砂混合，采用旋转式混合搅拌机搅拌，搅拌时间100s，转速150r/min，得到混合料；
[0037](3)将水加入到混合料中，采用旋转式混合搅拌机搅拌，搅拌时间150s，转速200r/min，得到涂料；
[0038](4)将普通碳钢表面进行喷砂处理，喷砂等级为Sa 2.5级；
[0039](5)将喷砂处理后的碳钢表面均匀的涂覆一层混合料浆体，在高温炉中烘干，烘干温度150℃，时间20min；
[0040](6)将烘干后的涂覆有涂层的碳钢，在高温炉中煅烧，煅烧温度900℃，温升速率15℃/min，时间20min。
[0041]实施例2
[0042]一种赤泥基复合陶瓷涂层材料，以重量份数计，包括下述原材料：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种赤泥基复合陶瓷涂层材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分的原材料：20～30份赤泥、2～5份重烧氧化镁、1～2份酸式磷酸盐、20～30份氧化钛、5～10份氧化镍、2.5～5份氧化锆、2.5～5份石英砂、26～33份水，各组分重量之和为100份。2.根据权利要求1所述的赤泥基复合陶瓷涂层材料，其特征在于，所述赤泥为铝厂的拜耳法赤泥，密度为2.7～2.9g/cm3。3.根据权利要求1所述的赤泥基复合陶瓷涂层材料，其特征在于，所述石英砂粒径为0.38～0.83mm。4.一种权利要求1所述的赤泥基复合陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将赤泥粉磨，得到赤泥粉；(2)取赤泥粉、重烧氧化镁、酸式磷酸盐、氧化钛、氧化镍、氧化锆、石英砂混合，搅拌均匀，得到混合料；(3)将水加入到混合料中，搅拌均匀，即得。5.根据权利要求4所述的赤泥基复合陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中采用球磨机粉磨，球磨时间为4～5h，球磨转速为100～120r/min。6.根据权利要求4所述的赤泥基...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏飞，余熠，石研然，何旸，徐天磊，彭涛，冯龙海，贾宇，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：