CN106702991A - 一种海水拌养混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水拌养混凝土，属于钢筋混凝土技术领域。该海水拌养混凝土包括混凝土拌合物和涂层钢筋，所述混凝土拌合物中涂层钢筋按所需方式进行排布；所述涂层钢筋包括带肋钢筋和环氧涂层，环氧涂层涂装于带肋钢筋表面；带肋钢筋的横肋和纵肋的高度范围为0.6‑3.2mm，横肋顶宽范围为0.4‑2.5mm，纵肋顶宽范围为1.0‑4.0mm。所述环氧涂层为SEBF涂层。所述混凝土拌合物是指用海水拌制的混凝土，混凝土拌合物中氯化物总含量为0.2‑0.5wt.％。本发明将改进钢筋结构和涂装工艺的涂层钢筋用于海水拌养混凝土中，涂层与混凝土之间握箍力大，且有效防护了海水的腐蚀作用。

Description

一种海水拌养混凝土

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土技术领域，具体涉及一种海水拌养混凝土，该混凝土中采用了适合潮湿并含有氯离子环境的耐蚀涂层钢筋。

背景技术

一般情况下，混凝土能够为钢筋提供一种保护性的碱性环境，此时钢筋不会发生腐蚀。随着服役时间增强，混凝土遭受碳化、氯离子侵蚀等破坏过程，逐渐失去对钢筋的保护作用，钢筋的腐蚀慢慢开始发生。在一般的大气环境中，上述腐蚀过程很慢，钢筋混凝土的服役寿命可达50～70年。但是，由于南海环境具有温度高、湿度大、风力强、盐雾浓度高的特点，这些特点能极大地加速上述钢筋混凝土腐蚀失效过程。在这种环境下，常见的混凝土防腐手段不能有效地封闭混凝土中毛细管、小孔及其微小裂缝，对水、氯离子等腐蚀介质的渗透难以产生良好的阻隔效应，导致混凝土结构内部钢筋腐蚀严重。钢筋一旦发生腐蚀就会导致钢筋混凝土结构的抗拉强度、弹性模量等力学性能大幅下降，并且钢筋发生腐蚀的产物会导致混凝土开裂，逐渐使混凝土失去其结构功能。

另外，在远海的建设过程中，利用海水拌养混凝土可以极大地减少施工周期，节约时间和经济成本。海水拌养混凝土也是目前逐渐兴起的一个研究方向，2014年底，发改委、财政部、工信部日前联合印发《关键材料升级换代工程实施方案》，其中，方案提出支持南海岛礁建设用海水拌养型混凝土产业化。目前，海水拌养型混凝土年产能达到20万立方米并在南海岛礁建设中实现示范应用。海水拌养混凝土就是使用海水将骨料和集料进行拌合，但是由于海水中含有浓度较高的盐类，不仅对水泥的水化和硬化都会产生影响，更对钢筋的腐蚀防护提出了极大的挑战。对于原材料中的氯离子浓度，GB50165-1992《混凝土质量控制标准》第2.3.4条规定，“对在潮湿并含有氯离子环境中的钢筋混凝土，混凝土拌合物中氯化物总含量不得超过水泥重量的0.1％”。根据计算，海水拌养混凝土中氯化物的重量占水泥重量的1.2％，大大超过了标准要求值。除此之外，海水拌养混凝土的相关研究才刚刚兴起，必须考察海水拌养混凝土在海水中长期服役时钢筋的腐蚀情况，研究确实可行的腐蚀防护方法。

由此可见，必须针对南海环境下钢筋混凝土结构进行耐久性技术研究，钢筋混凝土的耐久性防护新方法及工程化技术能够延长岛礁结构的维护周期和服役寿命，减少在岛礁服役期间内经济投入。研究钢筋混凝土结构的耐久性方法，虽然在初期的有所投入，但由于服役寿命增加、稳定性增强、维护减少使得钢筋混凝土结构整体的综合成本下降。

我国对南海岛礁的开发相对周边国家较晚，缺乏岛礁基础设施的建设经验，对于如何维护岛礁基础设施的耐久性更应加以重视，而需要的腐蚀防护技术则需要依靠自己加以解决。由于腐蚀问题具有很强的地域性，而根据以往的研究结果对南海环境中的钢筋混凝土结构进行估计和预测，势必与实际情况不符，因此必须对材料在南海海域环境进行有针对性的研究。

一般来说，钢筋混凝土的腐蚀可分为混凝土素灰的腐蚀和钢筋的腐蚀两部分。但是，后者的腐蚀速率一般大于前者，且其危害性也更大。因此，一般讨论钢筋混凝土的腐蚀主要指钢筋混凝土中裸钢筋的腐蚀。另外，南海大气环境区别于一般环境的特点是大气温度高、湿度大、紫外线足、风力强、空气中含有浓度较大的盐雾，南海海水的特点是海水温度高、流速较大。这些特点主要能够加速钢筋混凝土中钢筋的腐蚀速率。

在正常情况下，混凝土孔隙溶液具有高碱性，钢筋在这种碱性环境中处于钝态，因此不会发生腐蚀。如果由于混凝土碳化等原因破坏了这种碱性环境，钢筋表面就从稳定的钝态转变为不稳定的活化态，腐蚀得以发生。然而，在发生氯离子入侵的情况下，即便混凝土的碱性环境没有破坏，钢筋腐蚀仍然可能发生。

对于一定的钢筋混凝土体系中，只有氯离子浓度达到一定值，且存在水、氧气等必要条件时，腐蚀才会发生。南海海水温度高、流速大，这些因素势必会加速氯离子在混凝土中的扩散过程，加速钢筋腐蚀。

针对氯离子对钢筋混凝土的腐蚀问题，研究人员从不同角度出发，开发出多种防腐方法。例如，增加混凝土的密实度或在混凝土表面涂装防水涂料以增大氯离子的扩散阻力；向混凝土中添加钢筋阻锈剂和缓蚀剂以降低氯离子的作用，改变钢筋腐蚀阳极反应动力学；还可以使用电化学防护以确保钢筋处于钝化不腐蚀态。

采用涂层对钢筋进行防腐已经有较长的应用历史，利用涂层的隔离作用，使钢筋不与腐蚀性介质直接接触，起到保护的作用。涂层对钢筋的保护主要通过隔离作用实现，涂层的存在增加了腐蚀介质达到钢筋表面的阻力。如果涂层发生机械破损使钢筋直接暴露在含有氯离子的混凝土中，或者涂层随时间发生老化导致抗渗透性能下降，这两种情况都会导致涂层失去隔离作用，在这样的情况下钢筋就有可能发生腐蚀。

另外，尽管与裸钢筋相比涂层钢筋本身的力学性能并没有什么变化，但是钢筋涂覆环氧树脂涂层后表面较平滑，与混凝土之间的摩阻力减少，使它们的握固力略有降低。一般通过选用直径较小的钢筋，适当增加混凝土保护层厚度、配置箍筋以及适当延长锚固和绑扎长度等措施来解决。南海环境岛礁建设时会浇筑很多大型的钢筋混凝土结构，如扭王块、工字块等的重量可达数十吨，如果所用钢筋直径较大，相应地，可以使用的环氧涂层厚度值可能有所增加。另外，对于海水拌养混凝土而言，上述标准是否适用不得而知。

关于钢筋发生腐蚀原因的研究表明，对于一般的氯离子浓度来说，钢筋—水泥界面处的孔隙是腐蚀发生的一个必要条件。由于海水拌养混凝土中含有的氯离子会使那些钢筋和混凝土中间存在缝隙的混凝土在浇筑之后立刻发生腐蚀。相同条件下，与自来水混凝土相比，海水拌养混凝土中钢筋腐蚀深度更深。混凝土加速腐蚀实验表明，含有氯离子浓度在允许值以内时，其性能与无氯离子差不多；采用海水时，氯离子浓度为0.3％，腐蚀明显加速。

钢筋混凝土材料是建设远海岛礁用量极大的结构材料。岛礁距离大陆很远，交通不便，碎石和淡水等制备钢混结构的资源非常缺乏。目前的做法是在大陆上预制混凝土结构，然后使用船舶进行运输，建设成本很高。另外，南海岛礁多处于远海地区，专业技术人员对钢筋混凝土的维护不如陆地上方便，维护成本也比陆地上高很多。因此，研究适用于岛礁建设用钢筋混凝土防护技术，进而开展海水拌养混凝土在岛礁上应用的可行性，成为目前亟待解决的技术问题。

环氧涂层钢筋防腐技术经过40多年的迅猛发展，涂层钢筋的涂装技术已经十分成熟，在国内近年来逐渐得到广泛的应用。环氧树脂涂层钢筋是一种在普通钢筋的表面制作了一层环氧树脂薄膜保护层的钢筋，涂层国外的大量研究和多年的工程应用表明，采用这种钢筋能有效地防止处于恶劣环境下的钢筋被腐蚀。从而大大提高工程结构的耐久性。涂层一般采用环氧树脂粉末静电喷涂方法制作：将普通钢筋表面除锈、打毛等处理后加热到230多摄氏度的高温，再将带电的环氧树脂粉末喷射到钢筋表面，由于粉末颗粒带有电荷，使吸附在钢筋表面，并与其熔融结合，经过一定养护固化后便形成一层完整、连续、包裹住整个钢筋表面的环氧树脂薄膜保护层。环氧树脂涂层以其不与酸、碱等反应，具有极高的化学稳定性和延性大、干缩小，与金属表面具有极佳的粘附性的特点，在钢筋表面形成了阻隔其与水分、氧、氯化物或侵蚀性介质接触的物理屏障，同时，还因其具有阻隔钢筋与外界电流接触的功能而被认为是化学电离子防腐屏障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水拌养混凝土，该海水拌养混凝土中通过使用具有特定结构的耐蚀涂层钢筋，改变钢筋与混凝土之间的作用方式，减小涂层的引入对握箍力减弱作用；同时通过改变涂层钢筋加工工艺过程，解决边角效应和涂层加工过程产生应力的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种海水拌养混凝土，包括混凝土拌合物和涂层钢筋，所述混凝土拌合物中涂层钢筋按所需方式进行排布；所述涂层钢筋包括带肋钢筋和环氧涂层，环氧涂层涂装于带肋钢筋表面；其中：所述带肋钢筋的横肋和纵肋的高度范围为0.6-3.2mm，横肋顶宽范围为0.4-2.5mm，纵肋顶宽范围为1.0-4.0mm；所述带肋钢筋的直径范围为6-50mm，所述环氧涂层为SEBF涂层。所述混凝土拌合物是指用海水拌制的混凝土，混凝土拌合物中氯化物总含量为0.2-0.5wt.％。

所述带肋钢筋的横肋中心间距范围为3.7-16mm，横肋末端最大间距范围为1.8-15.5mm。

所述环氧涂层为单层或双层，单层厚度为220～350μm，双层总厚度为250-400微米，涂层表面为光滑型或麻砂型。

所述涂层钢筋的端部切角通过打磨处理或锻压去除锐角，使其端部切角成为圆角。

所述涂层钢筋的环氧涂层与混凝土之间的握箍力为5000-10000Kg。

所述海水拌养混凝土的制备过程为：首先生产涂层钢筋，然后将涂层钢筋按所需方式排布成钢筋网结构，最后在钢筋网结构上浇筑混凝土拌合物，获得所述海水拌养混凝土；其中：所述涂层钢筋的生产工艺包括如下步骤：

(1)钢筋原材料选择所需规格的带肋钢筋；

(2)钢筋切割后经弯曲成形成为所需结构的异形件；

(3)将异形件经二次切割至指定尺寸，并将钢筋两端的切角打磨为圆角；

(4)经步骤(3)处理后的异形件经表面处理和预热处理后进行喷涂，喷涂过程采用静电或摩擦枪喷涂或流化床，喷涂后在钢筋表面获得环氧涂层；

(5)加热固化：

(6)固化冷却：根据粉末的固化工艺参数，调整后固化时间和生产线传输速度，控制循环自来水强制冷却的时间，冷却至＜100℃，固化冷却后即获得所述的耐蚀钢筋混凝土用涂层钢筋。

上述步骤(4)中，所述表面处理是指应用化学方法或其它不降低钢筋性能的方法(如抛丸处理)进行净化处理钢筋的表面，钢筋表面不得有肉眼可见的污染物和氧化现象；在涂装前钢筋表面无油脂、无尘和无漆等污物。

上述步骤(4)中，所述预热处理是指，在涂层涂覆前，钢材表面预热150-350℃，使用红外线测温仪或测温笔进行测量。

上述步骤(6)进行固化冷却后，对所得涂层钢筋进行钢筋漏点和厚度检测，检测过程中采用直流低压67.5V或高压电火花检漏测试仪进行检测，固化后的涂层厚度应在设计的范围之间。

本发明海水拌养混凝土具有以下优点和有益效果：

1、涂层钢筋体系不仅需要满足在服役的腐蚀环境中的防护性能，还需要兼顾涂层钢筋与混凝土之间的握箍力，使二者达到很好的平衡配合。研究结果表明，涂环氧涂层钢筋握箍力较普通钢筋有所下降，构成握箍力的主要要素有以下三方面：钢筋与混凝土之间的机械互锁力、化学粘结力以及摩擦力。本发明从改进机械互锁力入手，改进钢筋钢肋尺寸并优化钢筋参数，从而有效解决涂层钢筋与混凝土之间握箍力下降的问题，使之达到工程应用标准。

2、本发明钢筋原材料先弯曲成型后再进行二次切割至指定尺寸，然后表面处理、加热喷涂，从而避免了原工艺中由于二次切割带来涂层补口问题，大大减少了涂层缺陷，涂装质量得到显著提升。

3、现有技术中涂层钢筋的生产是先粉末喷涂后进行弯曲成型，本发明新工艺中则是先弯曲变形后再进行加热喷涂，该新工艺大大弥补原工艺中的不足，有效避免弯曲处涂层开裂问题：弯曲钢筋有应力，原工艺中钢筋应力无法得到释放，在涂层钢筋服役过程中，弯曲处成为最易腐蚀部位；同时原工艺中存在钢筋与涂层的协同变形问题，当二者变形程度不一致，将导致涂层开裂或者脱粘，这都必须重新进行喷涂，也即需要进行涂层修补，现场施工使得涂层质量无法保证，在最易腐蚀部位防护措施也最薄弱，这将大大缩短涂层钢筋使用寿命，造成资源、人力、财力的巨大浪费。而本发明采用的新工艺有效避免了以上不足，大大提高涂层钢筋使用寿命。

附图说明

图1为本发明海水拌养混凝土结构示意图；图中：(a)海水拌养混凝土切面图；(b)涂层钢筋截面图；(c)带肋钢筋。

图2为现有涂层钢筋生产工艺流程图。

图3为表1中各组钢筋试样在高氯高碱介质中浸泡9天后钢筋外观图。

图4为表1中各钢筋试样浸泡4天后钢筋极化曲线图；图中：(a)B1，H1，XB1，XH1；(b)B2，H2，XB2，XH2；(c)B3，H3，XB3，XH3。

图5为表1中各钢筋试样浸泡9天后钢筋电化学阻抗图；图中：(a)B1，H1，XB1，XH1；(b)B2，H2，XB2，XH2；(c)B3，H3，XB3，XH3。

图6为本发明涂装生产线示意图。

图7为本发明涂层钢筋生产工艺流程图。

图8为本发明涂层钢筋在岛礁环境下的寿命预测模型。

图9为本发明涂层钢筋耐盐水性的浸泡试验；其中：(a)为192天时效后；(b)为85天时效后。

图10为实施例1中混凝土中钢棒表面涂层。

图11为实施例1中混凝土中钢棒表面涂层附着力实验图。

图12为珊瑚礁砂土壤颗粒形貌。

图13为海水拌养混凝土(左)和淡水拌养混凝土(右)形貌图。

图14为涂层钢筋在90℃海水拌养模拟混凝土溶液中浸泡4天附着力试验照片；其中：(a)现有涂层钢筋；(b)本发明涂层钢筋。

图中：100-涂层钢筋；300-混凝土拌合物；1-环氧涂层；2-带肋钢筋；21-纵肋；22-横肋。

具体实施方式

以下结合附图及实施例详述本发明。

本发明海水拌养混凝土的结构如图1所示，海水拌养混凝土包括混凝土拌合物300和涂层钢筋100，所述混凝土拌合物300中涂层钢筋100按所需方式进行排布；所述涂层钢筋100包括带肋钢筋2和环氧涂层1，环氧涂层1涂装于带肋钢筋2表面；所述带肋钢筋2的横肋22和纵肋21的高度范围为0.6-3.2mm，横肋22顶宽范围为0.4-2.5mm，纵肋21顶宽范围为1.0-4.0mm；所述带肋钢筋2的直径范围为6-50mm，所述环氧涂层1为SEBF涂层。所述混凝土拌合物是指用海水拌制的混凝土，混凝土拌合物中氯化物总含量为0.2-0.5wt.％。

所述带肋钢筋的横肋中心间距范围为3.7-16mm，横肋末端最大间距范围为1.8-15.5mm。所述环氧涂层为单层或双层。单层厚度为220～350μm，双层总厚度为250-400微米，涂层表面为光滑型或麻砂型。所述涂层钢筋的端部切角通过打磨处理或锻压去除锐角，使其端部切角成为圆角。

以下对比例与实施例中钢筋原材料的选择均按上述带肋钢筋规格。

对比例1

本例环氧树脂涂层钢筋的生产工艺流程如图2所示，工艺过程为：钢筋原材料选择→切割→钢筋表面处理(喷砂净化、“打毛”)→预热处理→静电喷涂→加热固化→固化冷却→弯曲成型→二次切割→裸露金属修补(钢筋切割端口、弯角处涂层破损)→实际应用。

以上工艺中，存在一些不足：(1)采用先喷涂环氧树脂涂层，然后进行弯曲加工，这使得涂层钢筋性能不能很好地保证，弯曲处涂层易开裂、钢筋有应力，使得服役过程中，弯曲处成为防护性能最薄弱环节，有如下实验为证。

为对比先喷涂后弯曲与弯曲后喷涂涂层对钢筋的保护作用，进行了如下实验：选择弯曲处外观相近的涂层钢筋，即在放大镜和显微镜下弯曲处涂层完好的钢筋为研究对象，见下表1，研究二者在高氯高碱介质中的耐蚀性。

表1 不同生产工艺和涂层厚度的涂层钢筋试样

将表1中四组钢筋端部连接铜导线，弯曲处浸泡于引入氯离子的混凝土模拟液中。定期对钢筋试样的极化曲线、开路电位、阻抗等电化学性能进行测试，测试的实验数据结果如图3所示。

通过对钢筋试样的弯曲部分外观进行观察，从外观上二者区分不大，但在显微镜下却可以发现先喷涂再弯曲处理的钢筋涂层表面均出现了不同程度的破裂，而先弯曲再喷涂钢筋试样其表面涂层未出现明显的裂痕。从涂层连续性方面证明了先弯曲后喷涂工艺不易使涂层开裂。

极化曲线是评估金属材料腐蚀性最基础的方法，通过腐蚀电位和交换电流密度来评估，交换电流密度越小耐蚀性越强。对表1中各钢筋试样进行了极化曲线的测量，图4为两类涂层钢筋的极化曲线结果。通过对钢筋试样的极化曲线分析，可以发现交换电流密度沿B组→H组→XB组→XH组依次减小，腐蚀电位逐渐正移，这说明通过先弯曲后喷涂工艺制备的涂层的钢筋防腐蚀性能更好；而相对于同种工艺，涂层加厚有助于腐蚀性能提高。

电化学阻抗谱能有效地分析涂层钢筋失效的形式，包括能反映出腐蚀介质渗入涂层后引起涂层钢筋腐蚀的状态。对表1中两类涂层钢筋的电化学阻抗谱(EIS)也进行了测试，测试结果见图5。通过对钢筋的电化学阻抗图谱分析，可以看到，XH组的钢筋试样的电化学阻抗图谱明显不同于其他3组，XH组的相位角图谱维持了涂层钢筋体系浸泡初期的特征，代表此时水分未渗透到涂层/基底界面，钢筋表面未腐蚀。由此说明先弯曲后喷涂的涂层钢筋对腐蚀介质的屏蔽作用较好。

(2)弯曲后对于成形尺寸把握不好，需要进行二次切割试件，一方面，二次切割造成原材料损失；另一方面破坏了涂层，新修补涂层在现场完成，涂装质量无法保证，涂层缺陷成为隐患。

实施例1

本实施例为海水拌养混凝土中使用的涂层钢筋及该涂层钢筋的制备过程，通过改进涂层钢筋结构并建立了新的涂装生产线，该生产线将对传统涂层钢筋生产方式进行变革，克服生产过程中对涂层钢筋带来缺陷的影响因素。主要革新路线是，从调整钢筋钢肋结构入手，改变钢筋与混凝土之间的作用方式，减小涂层的引入对握箍力的减弱作用；改变钢筋加工工艺过程，解决边角效应和涂层加工过程产生应力的问题；建立环保、高效的涂装工艺。新型涂层钢筋工程化技术路线见图6。

本发明制定环氧涂层钢筋新工艺如图7所示，工艺过程为：钢筋原材料选择→切割→弯曲成形→二次切割至指定尺寸→异形件表面处理→预热处理→喷涂(流化床、静电喷涂)→加热固化→固化冷却→实际应用；该工艺具体过程如下：

(1)钢筋原材料的选择：

涂层钢筋的原材料为带肋钢筋，横肋和纵肋的高度范围为0.6-3.2mm，横肋顶宽范围为0.4-2.5mm，纵肋顶宽范围为1.0-4.0mm，横肋中心间距范围为3.7-16mm，横肋末端最大间距范围为1.8-15.5mm；带肋钢筋的直径范围为6-50mm。

(2)钢筋的表面处理：

应用化学方法或其它不降低钢筋性能的方法(如抛丸处理)进行净化处理钢筋的表面，钢筋表面不得有肉眼可见的污染物和氧化现象。在涂装前钢筋表面无油脂、无尘和无漆等污物。

(3)钢筋预热：

涂层涂覆前，钢材表面预热到指定温度范围，使用红外线测温仪或测温笔进行测量。

(4)钢筋涂装：

用静电或摩擦枪喷涂或流化床，单层成膜厚度单层：220～350μm(最小厚度≮200μm)，双层：250～400μm(最小厚度≮220μm)，涂层表面可应为光滑型或麻砂型。

(5)钢筋后固化和强制冷却：

根据粉末的固化工艺参数，调整后固化时间和生产线传输速度，控制循环自来水强制冷却的时间，冷却至＜100℃。

(6)钢筋漏点和厚度检测：

采用直流低压67.5V或高压电火花检漏测试仪进行检测，在线进行快速工艺参数的调整，固化后的涂层厚度应在设计的范围之间。

性能检测：

评估涂层在海水拌养混凝土中的失效行为是探讨海水拌养混凝土在南海岛礁应用基本途径。本发明前期对海水拌养混凝土进行过部分工作，发现只能用于无钢筋结构，且存在返盐现象，限制了其应用范围，如果其中钢筋能满足长期使用的防腐要求，将大大增加应用可行性，同时，从外观考虑也需要解决返盐问题。本发明选择不同防护等级的涂层钢筋为研究对象，采用高温、干湿循环加速实验方法，对比在高碱性和高氯离子浓度混凝土溶液中涂层钢筋失效行为，据此建立涂层钢筋在岛礁环境下的寿命预测模型，判别海水拌养混凝土在岛礁应用可行性。基本路线见图8。

本实施例的钢筋涂层性能测试如下：

(1)无工艺缺陷，无针孔，厚度均匀，厚度不小于300μm；

(2)具有高的长期湿态附着力的涂层，浸泡在NaCl溶液中90℃/15天为一级；蒸馏水，15d，1～2级；

(3)涂层抗Cl^-渗透性，45d，3mol/L NaCl，24℃，＜1×10^-4M；

(4)盐雾试验，5wt.％NaCl，35℃，800h；

(5)阴极剥离，168h－1.5V 3wt.％NaCl，24℃，剥离半径＜3mm；

(6)粘结强度，≥50MPa；

达到以上要求可以采用充分固化涂层，提高交联密度方式，因为采用本发明的钢筋生产工艺，对涂层的抗弯曲性要求下降。需要提高涂层固化阶段流变性能，减少涂层形成过程中的流动性。

对于本发明的新型涂层钢筋，其与混凝土的握箍力是在应用过程中必须考虑的问题，通常规定不低于裸钢筋与混凝土握箍力的85％，但对具体数据没有明确规定。由于本发明采用了新型结构肋型，增加了钢筋与混凝土纵向接触面积，因此将提高相应钢筋的握箍力，为此进行了如下实验。

为使涂层的防腐性能与抗机械损伤性能增强，可采用双层熔融环氧粉末涂层。双层熔融环氧粉末涂层是一次喷涂成膜完成的，底层的环氧粉末涂层提供防腐性能，外层增强环氧粉末涂层提高涂层的抗冲击性能等抗机械损伤性能。由于两层涂层具有相同的分子结构，具有良好的相容性，不容产生层间分离现象。可适用于钢筋的涂装。

采用美国标准ASTM A944-10《采用梁端试件比较钢筋和混凝土的粘结强度的标准测试方法》，对本实施例新型钢筋与混凝土、以及涂层钢筋与混凝土的粘结强度进行测试。

采用的钢筋直径分别为Φ12mm和Φ25mm两种规格，钢筋等级均为HRB400E。每种规格按国标钢筋、新型钢筋及本实施例涂层钢筋制备3组钢筋混凝土试样，每组试样含4个样品，共计6组24个样品。本实施例涂层钢筋采用SEBF熔结环氧粉末涂料喷涂，涂层厚度控制在250～400微米之间。各钢筋握裹箍力测量结果如下表2。

表2

以上结果表明，本实施例优化钢肋后的新型钢筋的握裹力超过原国标钢筋标准；本实施例新型涂层钢筋的握裹力已基本达到或超过无涂层原国标钢筋标准。

采用耐盐水性的浸泡试验，将不同体系的涂层钢棒在检测厚度与漏点合格后埋置于现场硅酸盐混凝土中，采用温度23℃±3℃、60℃±3℃浸泡在3.5wt.％NaCl溶液中，分别进行192天和85天时效，观察涂层钢棒在混凝土中服役失效过程，见图9。从3.5wt.％NaCl溶液浸渍到设计的时效时间后，将混凝土破裂，取出环氧涂层钢棒，分别进行表面腐蚀破坏和湿附着力测试。

从表面腐蚀破坏程度看，本发明新型涂层钢棒的表面完好，见图10，用67.5V湿海绵测漏仪检测各个包裹的涂层均为绝缘。

然后在包裹位置的涂层表面用刀划深至钢棒基体的直线，做附着力实验，见图11，参考SY/T 0315-2013湿附着力标准，将涂层附着力实验评定为1级。

实施例2

本实施例为使用了实施例1中涂层钢筋的海水拌养混凝土及其相应性能测试。

所述海水拌养混凝土的制备过程为：使用实施例1中涂层钢筋，将涂层钢筋按所需方式排布成钢筋网结构，然后在钢筋网结构上浇筑混凝土拌合物，获得所述海水拌养混凝土。

南海岛礁建设用海水拌养型混凝土产业化是建设远海工程的难题。选用采集的南海海水和珊瑚礁砂集料制作海水拌养混凝土，就地取材利用率大于75％。同时进行淡水拌养混凝土对比，测量抗压强度以及劈裂抗拉强度。

一、南海海水与淡化海水的组成分别如下表3和下表4：

表3 南海海水组成

表4 淡化海水的组成

二、珊瑚礁砂土壤主要成分：

珊瑚礁砂土壤主要成分为珊瑚碎屑，其颗粒主要为骨骸颗粒，如图12所示。绝大多数颗粒表面粗糙，布满孔隙，具有多层状结构与笼状结构。珊瑚礁砂土壤在沉积过程中未经长途搬运，保持了原生生物骨架中的细小孔隙等原因，形成了土颗粒多孔隙(含有内孔隙)、形状不规则、颗粒棱角度高、强度低易破碎、颗粒易胶结等特点，使得其工程力学性质与一般陆相、海相沉积物相比有较大的差异。

珊瑚礁细砂的有效粒径见下表5，珊瑚礁细砂理化分析结果见表6。

表5 珊瑚礁细砂的有效粒径(μm)

表6 珊瑚礁细砂理化分析结果

淡化海水拌养中采用经过淡化水反复冲洗过的，直至冲出的水中盐含量接近淡化海水为止，以Cl^‐浓度低于0.25g/L为指标，通常1dm³珊瑚礁细砂需要3～4dm³淡化水。

三、混凝土拌合物样品制作：

进行了两批强度对比试验,分别用海水和淡水进行拌和。试验配合比如表7：

表7 对比试验混凝土配合比

编号	水泥	砂	用水量	外加剂	粉煤灰
						FC(淡水拌养)	270	810	180	3.5	75
SC(海水拌养)	270	810	185	3.8	75

按水泥标号的测定方法制成尺寸为100mm×100mm×100mm的水泥试件,试件浸泡养护，养护温度为30℃±2℃。

四、混凝土拌合物样品检测：

海水拌养混凝土(左)和淡水拌养混凝土形貌如图13，众图中混凝土结构上看二者差别不大。

五、混凝土拌合物样品力学性能：

混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度结果分别如表8和表9所示。

表8 淡水和海水拌养混凝土抗压强度(MPa)

表9 淡水和海水拌养混凝土轴心抗压强度(MPa)

六、应用于海水拌养混凝土中的涂层钢筋：

由此可见，海水拌养混凝土的力学强度与淡水拌养混凝土在力学方面差异很小，限制海水拌养拌养混凝土应用的主要问题是其中的钢筋腐蚀问题。本发明采用在高性能涂层对其中的钢筋进行防护，该涂层(DC)具备的性能见下表，并与现市场上常用的钢筋涂层(YL)进行对比。见下表10。

表10 普通涂层与高性能涂层关键性能指标对比

七、涂层钢筋在海水中加速试验后的对比结果：

将市场上正在应用的涂层钢筋和本发明新型涂层钢筋在海水拌养混凝土的溶液中进行加速试验考核，加速方法包括高温(90℃)和高压(1MPa)，试验结果如图14。

由以上试验可以得出，由于选用低缺陷、低应力、对氯离子免疫的涂层钢筋，可以保证在海水拌养混凝土中长期稳定，从而推动海水拌养混凝土扩大应用范围，解决远海岛屿岛礁建设的难题。而制备这种可应用于海水拌养混凝土中的耐蚀涂层钢筋，除了选用合适的涂层外，对涂装工艺也有严格要求，比如为避免涂层应力的产生，放弃传统的涂层钢筋的涂装方法，而采用先行机械加工而后涂装方式。

以上所述仅为说明本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的保护范围；凡其它未脱离发明所公开的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的专利申请和权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种海水拌养混凝土，其特征在于：该海水拌养混凝土包括混凝土拌合物和涂层钢筋，所述混凝土拌合物中涂层钢筋按所需方式进行排布；所述涂层钢筋包括带肋钢筋和环氧涂层，环氧涂层涂装于带肋钢筋表面；其中：所述带肋钢筋的横肋和纵肋的高度范围为0.6-3.2mm，横肋顶宽范围为0.4-2.5mm，纵肋顶宽范围为1.0-4.0mm；所述带肋钢筋的直径范围为6-50mm，所述环氧涂层为SEBF涂层。

2.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述混凝土拌合物是指用海水拌制的混凝土，混凝土拌合物中氯化物总含量为0.2-0.5wt.％。

3.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述带肋钢筋的横肋中心间距范围为3.7-16mm，横肋末端最大间距范围为1.8-15.5mm。

4.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述环氧涂层为单层或双层，单层厚度为220～350μm，双层总厚度为250-400微米，涂层表面为光滑型或麻砂型。

5.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述涂层钢筋的端部切角通过打磨处理或锻压去除锐角，使其端部切角成为圆角。

6.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述涂层钢筋的环氧涂层与混凝土之间的握箍力为5000-10000Kg。

7.根据权利要求1-6任一所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述海水拌养混凝土的制备过程为：首先生产涂层钢筋，然后将涂层钢筋按所需方式排布成钢筋网结构，最后在钢筋网结构上浇筑混凝土拌合物，获得所述海水拌养混凝土；其中：所述涂层钢筋的生产工艺包括如下步骤：

(1)钢筋原材料选择所需规格的带肋钢筋；

(2)钢筋切割后经弯曲成形成为所需结构的异形件；

(3)将异形件经二次切割至指定尺寸，并将钢筋两端的切角打磨为圆角；

(4)经步骤(3)处理后的异形件经表面处理和预热处理后进行喷涂，喷涂过程采用静电或摩擦枪喷涂或流化床，喷涂后在钢筋表面获得环氧涂层；

(5)加热固化：

(6)固化冷却：根据粉末的固化工艺参数，调整后固化时间和生产线传输速度，控制循环自来水强制冷却的时间，冷却至＜100℃，固化冷却后即获得所述的耐蚀钢筋混凝土用涂层钢筋。

8.根据权利要求7所述的海水拌养混凝土，其特征在于：步骤(4)中，所述表面处理是指应用化学方法或其它不降低钢筋性能的方法(如抛丸处理)进行净化处理钢筋的表面，钢筋表面不得有肉眼可见的污染物和氧化现象；在涂装前钢筋表面无油脂、无尘和无漆等污物。

9.根据权利要求7所述的海水拌养混凝土，其特征在于：步骤(4)中，所述预热处理是指，在涂层涂覆前，钢材表面预热150-350℃，使用红外线测温仪或测温笔进行测量。

10.根据权利要求7所述的海水拌养混凝土，其特征在于：步骤(6)进行固化冷却后，对所得涂层钢筋进行钢筋漏点和厚度检测，检测过程中采用直流低压67.5V或高压电火花检漏测试仪进行检测，固化后的涂层厚度应在设计的范围之间。