CN110117424A - 一种粉煤灰地聚合物钢结构无收缩防腐涂料 - Google Patents

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Abstract

钢结构表面涂层可以阻隔侵蚀性介质(如氯离子)与钢筋的直接接触，有效提高钢筋的耐腐蚀性，但是目前钢筋表面涂层还存在钢筋与混凝土界面粘结性能下降、因涂层缺陷而引发点蚀等问题，严重制约其在实际工程中的应用。本发明提供了一种无收缩粉煤灰地聚合物钢结构防腐涂料，通过调和适当的碱激发配合比，提高粉煤灰基地聚物无机防腐涂料的抗开裂性和抗泛碱性，同时提高涂层密实性、抗碳化能力、抗离子渗透能力和与钢筋的粘结强度以及降低成本。

Description

一种粉煤灰地聚合物钢结构无收缩防腐涂料
技术领域
本发明属于土木工程中钢结构用防腐涂料，具体涉及到一种无收缩粉煤灰地聚合物钢结构防腐涂料。
背景技术
钢结构具有自重轻、安全性高、施工方便等特点，常被应用于土木工程中。然而，钢筋的腐蚀是影响钢筋混凝土服役年限的主要原因之一。在极端的条件下，如严重的大气污染，海水浸泡等，钢筋的腐蚀现象十分严重，严重的腐蚀使钢筋丧失机械强度和承载能力，致使桥梁、海上平台、水道、港口、大坝等基础设施部分或全部结构坍塌，带来巨大的经济损失和安全隐患。
目前，防腐涂层已经成为防止钢铁等金属材料腐蚀最常用、最有效的方法之一。市场上防腐涂料主要分为有机和无机涂料两类。而大部分有机涂料对湿度敏感性高、性能衰减快、使用年限短、耐火极限较低且生产过程中有害的挥发物质危害工作人员健康和污染环境。无机涂料是硅铝质结构的耐性涂膜，其可与水泥基材或钢材发生化学反应，虽形成一层坚硬、致密、耐腐蚀、耐久性良好的保护层，与钢材紧密粘结在一起。然而，传统的碱激发涂层容易泛碱并且易收缩导致开裂，钢体部分暴露在自然环境下，使整个结构形成化学原电池，遭受更严重的电化学腐蚀。另外，水泥基防腐涂层含有的工业水泥，其生产过程能耗高，污染大。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，利用碱激发粉煤灰取代传统的硅酸盐水泥作为防腐涂料的基料，通过调和适当的碱激发配合比，提高粉煤灰基地聚物无机防腐涂料的抗开裂和抗泛碱性能，同时提高涂层密实性、抗碳化能力、抗离子渗透能力和与钢筋的粘结强度以及降低成本。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种无收缩粉煤灰地聚合物钢结构防腐涂料，其配合比为：9～12％水玻璃，5～8％氢氧化钠，15～18％水，49～53％粉煤灰，12～15％矿渣，2％滑石粉，4～6％提钛尾渣，0.02～0.04％氧化石墨烯。
所述的硅酸钠溶液为市售模数为2.87，密度1.85g/cm3；
所述的氢氧化钠为工业生产纯度≥99％；
所述的粉煤灰为低钙粉煤灰，比表面积为200-1000m2/kg，平均粒径为25μm；
所述的矿渣为比表面积为600-1000kg/m2，平均粒径3μm的超细矿渣微粉；
所述的石墨烯为单层氧化石墨烯，片径：0.5～5μm厚度:0.8～1.2nm单层；
所述提钛尾渣成分为52.3％Al2O3，22.37％CaO，3.45％SiO2和1.15％TiO2，粒径18～120μm；
所述滑石粉为细度1250目，白度30％，二氧化硅含量60％的工业滑石粉；
本发明所提供的钢结构防腐涂料，其制备步骤为：
(1)称取上述质量分数的氢氧化钠溶解在水玻璃中，在水浴中均匀混合搅拌至氢氧化钠完全溶解，配制碱激发溶液，密封陈化24h；
(2)按上述质量分数称取粉煤灰，矿渣，滑石粉，提钛尾渣或氧化石墨烯，在搅拌机混合均匀后，将水和上述步骤(1)中的碱激发溶液加入继续搅拌，增大转速至4000r/min，充分搅拌4min，即得混合浆体；
(3)将上述混合浆体静置30s后即得碱激发粉煤灰为基材的地聚合物无收缩钢结构防腐涂料。
本发明的优点是：
以碱激发粉煤灰为基材的地聚合物收缩型钢结构防腐涂料，解决目前无机钢结构防腐涂料存在易开裂，粘结性、耐水性差及有机类钢结构防腐涂料湿度敏感性高、性能衰减快、使用年限短、耐火极限较低，易挥发有毒有害气体的问题。其特点在于：在无机组份中采用碱激发粉煤灰替代传统硅酸盐水泥，再加入适量提钛尾渣和石墨烯，提高涂层密实性、抗碳化能力、抗离子渗透能力以及该涂料不泛碱，不开裂，具有优异性能。
性能指标如下表1所示：
表1碱激发粉煤灰收缩钢结构防腐涂料的性能指标
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进一步说明，但不对其进行限定。
实施例1
一种粉煤灰基碱激发地聚合物钢结构抗开裂抗泛碱防腐收缩型涂料，其配合比为：10％水玻璃，5.5％氢氧化钠，16％水，53％粉煤灰，13.5％矿渣，2％滑石粉；
(1)称取上述质量分数的氢氧化钠和水玻璃均匀混合配制碱溶液，均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，密封陈化24h；然后将上述质量分数的低钙粉煤灰，矿渣混合搅拌均匀，加入陈化后的碱激发剂和适量的水(水灰比0.44)继续搅拌直至均匀，即得碱激发胶凝材料；
(2)按上述质量分数称取滑石粉，加入到上述步骤(1)中的碱激发胶凝材料，加料结束后，增大转速至4000r/min，充分搅拌4min，即得混合浆体；
(3)将上述混合浆体静置30s后即得碱激发粉煤灰为基材的地聚合物收缩型钢结构防腐涂料。
上述混合均匀的物料搅拌均匀得到所制备的钢结构防腐涂料测试结果为：粘结强度0.97MPa，厚度0.8mm时，耐水性51h。
实施例2
一种粉煤灰基碱激发地聚合物钢结构抗开裂抗泛碱防腐收缩型涂料，其配合比为：9～10％水玻璃，5％氢氧化钠，15％水，49～50％粉煤灰，12～13％矿渣，2％滑石粉，6％提钛尾渣。
(1)称取上述质量分数的氢氧化钠和水玻璃均匀混合配制碱溶液，均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，密封陈化24h；然后将上述质量分数的低钙粉煤灰，矿渣和提钛尾渣混合搅拌均匀，加入陈化后的碱激发剂和适量的水(水灰比0.44)继续搅拌直至均匀，即得碱激发胶凝材料；
(2)按上述质量分数称取滑石粉，加入到上述步骤(1)中的碱激发胶凝材料，加料结束后，增大转速至4000r/min，充分搅拌4min，即得混合浆体；
(3)将上述混合浆体静置30s后即得碱激发粉煤灰为基材的地聚合物收缩型钢结构防腐涂料。
上述混合均匀的物料搅拌均匀得到所制备的钢结构防腐涂料测试结果为：粘结强度0.103MPa，厚度0.8mm时，耐水性62h。
实施例3
一种粉煤灰基碱激发地聚合物钢结构抗开裂抗泛碱防腐收缩型涂料，其配合比为：9～10％水玻璃，5％氢氧化钠，15％水，49～50％粉煤灰，12～13％矿渣，2％滑石粉，0.03％氧化石墨烯。
(1)称取上述质量分数的氢氧化钠和水玻璃均匀混合配制碱溶液，均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，密封陈化24h；然后将上述质量分数的低钙粉煤灰，矿渣混合搅拌均匀，将上述质量分数的氧化石墨烯充分溶解于适量水中(水灰比0.44)，加入陈化后的碱激发剂继续搅拌直至均匀，即得碱激发胶凝材料；
(2)按上述质量分数称取滑石粉，加入到上述步骤(1)中的碱激发胶凝材料，加料结束后，增大转速至4000r/min，充分搅拌4min，即得混合浆体；
(3)将上述混合浆体静置30s后即得碱激发粉煤灰为基材的地聚合物收缩型钢结构防腐涂料。
上述混合均匀的物料搅拌均匀得到所制备的钢结构防腐涂料测试结果为：粘结强度0.117MPa，厚度0.8mm时，耐水性73h。

Claims (9)

1.一种无收缩粉煤灰地聚合物钢结构防腐涂料，其配合比为：9～12％水玻璃，5～8％氢氧化钠，15～18％水，49～53％粉煤灰，12～15％矿渣，2％滑石粉，4～6％提钛尾渣，0.02～0.04％氧化石墨烯。
2.所述的硅酸钠溶液为市售模数为2.87，密度1.85g/cm3。
3.所述的氢氧化钠为工业生产纯度≥99％。
4.所述的粉煤灰为低钙粉煤灰，比表面积为200-1000m2/kg，平均粒径为25μm。
5.所述的矿渣为比表面积为600-1000kg/m2，平均粒径3μm的超细矿渣微粉。
6.所述的石墨烯为单层氧化石墨烯，片径：0.5～5μm，单层厚度:0.8～1.2nm。
7.所述提钛尾渣主要成分为52.3％Al2O3，22.37％CaO，3.45％SiO2和1.15％TiO2，粒径18～120μm。
8.所述滑石粉为细度1250目，白度30％，二氧化硅含量60％的工业滑石粉。
9.一种无收缩粉煤灰地聚合物钢结构防腐涂料，其制备步骤为：
(1)称取上述质量分数的氢氧化钠和水玻璃水浴中均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，混合配制碱激发溶液，密封陈化24h；
(2)按上述质量分数称取粉煤灰，矿渣，滑石粉，提钛尾渣或氧化石墨烯，搅拌机混合均匀后，将水和上述步骤(1)中的碱激发溶液加入继续搅拌，增大转速至4000r/min，充分搅拌4min，静置即得混合浆体；
(3)将上述混合浆体静置30s后即得碱激发粉煤灰为基材的地聚合物无收缩钢结构防腐涂料。
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