CN110484027B - 一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层及其涂覆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，包括以下按重量计的组分：五氧化二磷20‑35份，硅氧化物20‑40份，氧化铝10‑25份，活性粘结剂5‑30份，流平剂10‑20份，抗裂剂0‑5份。本发明还公开了一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，包括以下步骤：1）制备涂料；2）基材处理；3）涂覆；4）烧结；5）冷却。本发明工艺简单、成本低廉、耐腐蚀性能好；加入活性粘结剂后，涂层光圆钢筋与混凝土间的粘结强度为普通光圆钢筋的4‑8倍，涂层螺纹钢筋与混凝土间的粘结强度为普通螺纹钢筋的1.5倍以上；涂覆有本发明所述涂层的钢筋与混凝土间的动态粘结强度和高温后粘结强度显著优于普通钢筋和环氧涂层钢筋。
Description
技术领域
本发明属于工程结构领域，尤其是涉及一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层及其涂覆方法。
背景技术
由于成本优势，钢筋混凝土结构被广泛用于海港码头、海上平台、桥梁、隧道、大坝等大型工程。在海水等氯离子侵蚀环境中，钢筋的锈蚀成为影响混凝土结构耐久性的重要因素。
环氧涂层是目前应用最广泛的钢筋防腐涂层之一。在钢筋表面涂覆环氧树脂涂层，有效地解决了钢筋容易锈蚀的问题，可以提高建筑物的使用寿命。然而，钢筋与混凝土间的粘结是保证钢筋与混凝土协同工作，并进一步保证结构整体性能的首要因素。环氧树脂涂层在混凝土和钢筋之间形成薄弱层，使得钢筋与混凝土间的粘结性能变差，并进一步影响结构整体的荷载传递行为及钢筋端部的锚固。在设计时，通常需要增加锚固长度，造成钢材的浪费，并增加构件节点的布筋难度。
中国专利CN105131659A《钢筋防腐涂料及其涂覆方法》公开了一种由玻璃粉末和硼砂等制得的涂层，所述涂层孔洞较多，浇筑混凝土后水泥浆渗透到涂层孔洞从而形成锚固结构，建立物理连接，其涂层并未与混凝土发生反应从而建立化学粘结，也并未改变涂层周围混凝土的水化行为，因此其涂层钢筋粘结强度仅达到光圆钢筋的2-5倍。同时，由于孔洞较多，涂层钢筋的耐腐蚀能力仅为普通无涂层钢筋的2-3倍。
除腐蚀之外，火灾和地震是建筑结构可能遭受的其它两大威胁，虽然发生的概率极低，但是一旦发生，将造成非常严重的人员和财产损失。因此，涂层在火灾和地震后的粘结性能值得引起重视。
综上所述，开发一种新型的可兼顾防腐性能，与混凝土粘结强度更高，并在极端环境下(如火灾和地震)仍能发挥优异粘结性能的涂层成为亟需解决的关键问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有优异防腐能力，并且可提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，该粘结强度包括钢筋与混凝土间动态粘结强度和高温后粘结强度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，包括以下按重量计的组分：五氧化二磷20-35份，硅氧化物20-40份，氧化铝10-25份，活性粘结剂5-30份，流平剂10-20份，抗裂剂0-5份。
作为优选，所述硅氧化物为二氧化硅、纳米二氧化硅、石英、硅石中的一种或两种或多种的组合。
作为优选，所述氧化铝为氧化铝或纳米氧化铝中的一种或两种。
作为优选，所述活性粘结剂为氧化钙、硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙中的一种或两种或多种的组合。氧化钙、硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙均为水泥的成分，氧化钙与水反应生成氢氧化钙；硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙与水反应生成氢氧化钙和水化硅酸钙；铝酸三钙、铁铝酸四钙与水反应生成氢氧化钙和钙矾石。
浇筑混凝土后，涂层表面的活性粘结剂发生水化反应，生成氢氧化钙、水化硅酸钙和钙矾石。水化硅酸钙结构疏松、孔隙较多、表面活性强，促进了涂层与水泥浆之间的物相迁移，起到连接涂层和水泥石的作用，提高涂层与混凝土间的粘结强度。钙矾石具有膨胀性，水泥中形成的钙矾石可使固相体积增大120％。钙矾石的生长可填充涂层与水泥界面过渡区的孔洞，进一步提高涂层的耐腐蚀能力。
就普通钢筋混凝土而言，浇筑混凝土后，水分在钢筋表面聚集，使得局部水灰比变大，造成钢筋表面附近的混凝土强度降低，形成薄弱的界面过度层。使用该活性涂层后，涂层表面活性成分与附近混凝土一起发生水化反应，避免了局部水分聚集和局部水灰比增大的现象。而且，随着涂层活性成分与附近混凝土共同水化的进行，界面过渡区附近0-2毫米范围内水泥石的孔洞明显减少，水泥石更加密实，使得混凝土的强度及弹性模量都有所提高。因此，涂层钢筋具有更高的粘结强度，并在如地震等动态作用下表现出更优异的粘结性能。
环氧树脂属于有机材料，耐热及耐高温性能不佳。应用环氧树脂钢筋的建筑结构一旦遭遇火灾等高温灾害，环氧树脂会在高温过程中发生烧灼，将导致钢筋与混凝土间的粘结失效，并最终结构整体性能严重劣化。本发明的活性防腐涂层本质上属于一种无机材料，其可耐受800℃以上的高温，并在高温后不发生性能退化。
作为优选，所述流平剂为碳酸钾、氧化硼、碳酸钠、氧化铬、氧化钒、氧化钨、氧化钼中的一种或两种或多种的组合。碳酸钾、氧化硼、碳酸钠、氧化铬、氧化钒、氧化钨、氧化钼等阳离子极化率大的成分具有较低的表面能，能显著降低涂层的表面张力，改善釉料对金属基材的润湿性，从而制的表面均匀、内部致密的涂层。同时，对螺纹钢筋而言，流平剂的使用使得涂层对横肋和纵肋等表面凹凸变化处的覆盖能力提高，涂层厚度更加均匀，表面缺陷更少。
作为优选，所述抗裂剂为一氧化镍、三氧化二镍、一氧化钴、三氧化二钴中的一种或两种或多种的组合。涂层在烧制过程中，钢筋中的铁和水蒸气发生反应生成氧化铁和氢气。氧化铁是钢筋钝化膜的主要成分，有利于提高钢筋耐腐蚀性能。同时，氧化铁层在生成过程中与涂层发生物相迁移，氧化层与涂层界面处形成锯齿状结构，有利于提高涂层与钢筋的附着力。高温过程中生成的氢气最初储存在铁中，随着温度的下降，铁的储氢能力降低，氢气在涂层和钢筋表面积累。当氢气压力足够大，将造成涂层破裂，出现鱼鳞纹。抗裂剂的加入，能够在高温过程中固定氢气，避免发生“鳞爆”现象。
作为优选，所述硅氧化物和活性粘结剂过400目筛。
作为优选，所述涂料为粉状，或将粉状涂料溶于无水乙醇后形成的凝胶状，其中涂料与无水乙醇的质量比为1.8-3：1；所述涂层厚度为50-500微米。
作为优选，所述涂层应用于建筑钢筋、钢材、管道，涉及建筑结构、桥梁、隧道、大坝和海工结构领域的钢筋防腐。本发明的涂层对金属基材没有选择性，能够适用于普通钢筋，同时适用于各种钢材、金属管道等。可以用于建筑结构、桥梁、隧道、大坝和海工结构等领域的金属防腐。尤其适用于需要提高基材与混凝土粘结强度的场合。
本发明还公开了一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，包括以下步骤：
1)制备涂料：将20-35份五氧化二磷，20-40份硅氧化物，10-25份氧化铝，10-20份流平剂，0-5抗裂剂份混合并搅拌均匀，得到混合物A；将混合物A加热至700-900℃，原料充分反应10-50分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；将玻璃状混合物B破碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；将粉料C与5-30份的活性粘结剂混合并搅拌均匀，得到粉料D；
2)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
3)涂覆：将粉料D均匀地涂覆到钢筋上，厚度为50-500微米；
4)烧结：将涂覆好的钢筋放入高温炉中，以5-15℃每分钟的速率升温，在460-580℃下持温10-40分钟；
5)冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率小于等于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
本发明的涂层，其涂料可为粉状，或溶于酒精形成凝胶。因此，可以直接采用热喷涂法涂覆，也可以采用静电喷涂、刷涂、蘸涂等方式使粉料先附着到钢筋上，再采用激光熔覆或热熔覆的方法烧结成型。其中，采用静电喷涂和热熔敷相结合的方法获得的涂层效果最佳，其涂层厚度易于控制且厚度均匀，操作简单，易于工业化生产。
本发明的有益效果是：(1)与混凝土间粘结强度高：光圆钢筋与混凝土间的粘结强度是普通光圆钢筋的4-8倍，螺纹钢筋与混凝土间的粘结强度是普通螺纹钢筋的1.5倍以上；(2)优异的耐腐蚀性能：中性盐雾试验3500小时后未出现明显腐蚀缺陷；(3)与基材的附着力高：附着力可达8MPa以上；(4)施工方式多样：可根据实际条件选择合适的涂覆方法。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，原料包括以下按重量计的组分：五氧化二磷165g；纳米二氧化硅100g；氧化铝90g；碳酸钾12g，氧化硼22.5g，碳酸钠34g；一氧化镍4g，一氧化钴7.5g；硅酸二钙15g，硅酸三钙25g，铝酸三钙25g；其中所述硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙过400目筛。
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层的涂覆方法，包括以下步骤：
1)制备涂料：称取五氧化二磷165g，纳米二氧化硅100g，氧化铝90g，碳酸钾12g，氧化硼22.5g，碳酸钠34g，一氧化镍4g，一氧化钴7.5g混合并搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A放到刚玉坩埚中加热到800℃，使原料充分反应30分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；
将玻璃状混合物B打碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；将粉料C与按质量比例称量的硅酸二钙15g，硅酸三钙25g，铝酸三钙25g混合并搅拌均匀，得到粉料D；
2)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
3)涂覆：将处理后的钢筋接地，采用静电喷枪将粉料D均匀涂覆在钢筋表面，其中静电电压为60千伏、电流为40微安、出气量为5升每分钟，喷枪枪口与钢筋距离为20厘米，涂覆厚度为100微米左右；
4)烧结：将涂覆好的钢筋放到高温炉中，以10℃每分钟的速率升温，在500℃下持温30分钟；
5)冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率不大于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
实施例2
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，原料包括以下按重量计的组分：五氧化二磷100g；二氧化硅100g，石英75g；氧化铝25g，纳米氧化铝25g；碳酸钾16g，氧化硼40g，氧化铬2.5g，氧化钒17.5g，氧化钨5g；三氧化二镍5克，一氧化钴9g；氧化钙15g，硅酸钙65g；其中所述二氧化硅、石英、氧化钙、硅酸钙过400目筛。
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层的涂覆方法，包括以下步骤：
1)制备涂料：称取五氧化二磷100g；二氧化硅100g，石英75g；氧化铝25g，纳米氧化铝25g；碳酸钾16g，氧化硼40g，氧化铬2.5g，氧化钒17.5g，氧化钨5g；三氧化二镍5克，一氧化钴9g混合并搅拌均匀，得到混合物A；将混合物A放到刚玉坩埚中加热到750℃，使原料充分反应45分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；
将玻璃状混合物B打碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；将粉料C与按质量比例称量的氧化钙15g，硅酸钙65g混合并搅拌均匀，得到粉料D；
2)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
3)涂覆：将粉料D与无水乙醇按质量比2.5：1混合，调成乳浊状并摇匀，将处理好的钢筋在浆料中蘸5秒后取出，涂覆厚度为300微米左右；
4)烧结：将涂覆好的钢筋放到高温炉中，以8℃每分钟的速率升温，在500℃下持温30分钟；
5)冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率不大于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
实施例3
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，原料包括以下按重量计的组分：五氧化二磷140g；纳米二氧化硅70g，硅石50g；纳米氧化铝60g；氧化硼40g，碳酸钠11.5g，氧化钒2.5g，一氧化镍2.5g；三氧化二钴5g；硅酸二钙12.5g，硅酸三钙75g，铝酸三钙22.5g，铁铝酸四钙8.5g；其中所述硅石、硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙过400目筛。
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层的涂覆方法，包括以下步骤：
6)制备涂料：称取五氧化二磷140g；纳米二氧化硅70g，硅石50g；纳米氧化铝60g；氧化硼40g，碳酸钠11.5g，氧化钒2.5g，一氧化镍2.5g；三氧化二钴5g混合并搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A放到刚玉坩埚中加热到800℃，使原料充分反应30分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；
将玻璃状混合物B打碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；将粉料C与按质量比例称量的硅酸二钙12.5g，硅酸三钙75g，铝酸三钙22.5g，铁铝酸四钙8.5g混合并搅拌均匀，得到粉料D；
7)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
8)涂覆：将处理后的钢筋接地，采用静电喷枪将粉料D均匀涂覆在钢筋表面，其中静电电压为65千伏、电流为35微安、出气量为6.5升每分钟，喷枪枪口与钢筋距离为20厘米，涂覆厚度为160微米左右；
9)烧结：将涂覆好的钢筋放到高温炉中，以15℃每分钟的速率升温，在560℃下持温10分钟；
10)冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率不大于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
实施例4
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，原料包括以下按重量计的组分：五氧化二磷125g；纳米二氧化硅50g，硅石65g，石英50g；氧化铝120g；碳酸钾21g，碳酸钠18g，氧化铬2g，氧化钒5，氧化钨3g，氧化钼3g；一氧化镍2g，三氧化二镍2g，一氧化钴4g；硅酸钙15g，铝酸三钙15g；其中所述硅石、石英、硅酸钙、铝酸三钙过400目筛。
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层的涂覆方法，包括以下步骤：
1)制备涂料：称取五氧化二磷125g；纳米二氧化硅50g，硅石65g，石英50g；氧化铝120g；碳酸钾21g，碳酸钠18g，氧化铬2g，氧化钒5g，氧化钨3g，氧化钼3g；一氧化镍2g，三氧化二镍2g，一氧化钴4g混合并搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A放到刚玉坩埚中加热到900℃，使原料充分反应10分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；
将玻璃状混合物B打碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；将粉料C与按质量比例称量的硅酸钙15g，铝酸三钙15g混合并搅拌均匀，得到粉料D；
2)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
3)涂覆：将粉料D与无水乙醇按质量比2：1混合，调成乳浊状并摇匀，将处理好的钢筋在浆料中蘸5秒后取出，涂覆厚度为200微米左右；
4)烧结：将涂覆好的钢筋放到高温炉中，以15℃每分钟的速率升温，在480℃下持温35分钟；
冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率不大于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
实施例5
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，原料包括以下按重量计的组分：五氧化二磷150g；二氧化硅100g，石英75g；纳米氧化铝75g；碳酸钾15g，碳酸钠10g，氧化硼30g，氧化钒3g，氧化铬2g；一氧化镍3g，三氧化二钴2g；氧化钙10g，硅酸二钙15g，硅酸三钙10g；其中所述二氧化硅、石英、氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙过400目筛。
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层的涂覆方法，包括以下步骤：
1)制备涂料：称取五氧化二磷150g；二氧化硅100g，石英75g；纳米氧化铝75g；碳酸钾15g，碳酸钠10g，氧化硼30g，氧化钒3g，氧化铬2g；一氧化镍3g，三氧化二钴2g混合并搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A放到刚玉坩埚中加热到850℃，使原料充分反应20分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；
将玻璃状混合物B打碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；将粉料C与按质量比例称量的氧化钙10g，硅酸二钙15g，硅酸三钙10g混合并搅拌均匀，得到粉料D；
2)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
3)涂覆：将粉料D与无水乙醇按质量比3：1混合，调成乳浊状并摇匀，将处理好的钢筋在浆料中蘸5秒后取出，涂覆厚度为480微米左右；
4)烧结：将涂覆好的钢筋放到高温炉中，以13℃每分钟的速率升温，在530℃下持温15分钟；
5)冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率不大于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
对比实施例6
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，原料包括以下按重量计的组分：五氧化二磷165g；纳米二氧化硅100g；氧化铝90g；碳酸钾12g，氧化硼22.5g，碳酸钠34g；一氧化镍4g，一氧化钴7.5g。
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层的涂覆方法，包括以下步骤：
1)制备涂料：称取五氧化二磷165g；纳米二氧化硅100g；氧化铝90g；碳酸钾12g，氧化硼22.5g，碳酸钠34g；一氧化镍4g，一氧化钴7.5g混合并搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A放到刚玉坩埚中加热到800℃，使原料充分反应30分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；
将玻璃状混合物B打碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；
2)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
3)涂覆：将粉料D与无水乙醇按质量比1.8：1混合，调成乳浊状并摇匀，将处理好的钢筋在浆料中蘸5秒后取出，涂覆厚度为60微米左右；
4)烧结：将涂覆好的钢筋放到高温炉中，以10℃每分钟的速率升温，在500℃下持温30分钟；
5)冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率不大于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
对比实施例7
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层，原料包括以下按重量计的组分：五氧化二磷165g；纳米二氧化硅100g；氧化铝90g；一氧化镍4g，一氧化钴7.5g；硅酸二钙15g，硅酸三钙25g，铝酸三钙25g。
一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层的涂覆方法，包括以下步骤：
1)制备涂料：称取五氧化二磷165g；纳米二氧化硅100g；氧化铝90g；一氧化镍4g，一氧化钴7.5g混合并搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A放到刚玉坩埚中加热到800℃，使原料充分反应30分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；
将玻璃状混合物B打碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；
将粉料C与按质量比例称量的硅酸二钙15g，硅酸三钙25g，铝酸三钙25g混合并搅拌均匀，得到粉料D；
2)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
3)涂覆：将处理后的钢筋接地，采用静电喷枪将粉料D均匀涂覆在钢筋表面，其中静电电压为60千伏、电流为40微安、出气量为5升每分钟，喷枪枪口与钢筋距离为20厘米，涂覆厚度为100微米左右；
4)烧结：将涂覆好的钢筋放到高温炉中，以10℃每分钟的速率升温，在500℃下持温30分钟；
5)冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率不大于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
为了验证本发明用于提高钢筋粘结与防腐的效果，进行了以下试验。
对比实施例7由于未添加流平剂，在螺纹钢筋横肋及纵肋处存在明显裸露缺陷，故未对其进行测试。
(1)涂层附着力
涂层附着力是涂层发挥防腐性能和保证钢筋与混凝土粘结的前提。测试时按照GB/T5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》标准，进行拉脱试验。试柱直径为20毫米，采用双组分环氧树脂胶水。每组三个试样，测量结果平均值如表2所示。
表1：涂层附着力测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 附着力(MPa) | 8.8 | 13.6 | 8.0 | 12.2 | 8.8 |
从表1中可以看出，本发明的涂层与钢材的附着力较大，可达到8MPa以上，完全可以满足实际工程需要。
(2)涂层钢筋与混凝土的粘结性能
针对实施例1-5和对比实施例6所述的涂层，采用直径12毫米的HPB300光圆钢筋和HRB400螺纹钢筋对涂层钢筋与混凝土的粘结性能进行了测试，并采用普通钢筋和环氧钢筋作为对照。试验方法为立方体拉拔试验，粘结长度为4d(d为钢筋直径)，混凝土28天的抗压强度为34.2MPa。其中，准静态加载的加载速率为0.4mm/min，动态加载的加载速率为400mm/min，高温后的粘结强度为试件经过600℃高温后在静态加载速率下测得。
表2：涂层光圆钢筋的粘结强度
表2中所列光圆钢筋粘结强度试验的破坏模式均为钢筋拔出破坏。
从表2中可以看出，对于准静态粘结强度，相对普通钢筋而言，实施例1-5涂层光圆钢筋的粘结强度显著提高，为普通光圆钢筋的4-8倍；对比实施例6未加活性粘结剂的涂层钢筋的粘结强度为普通钢筋的1.7倍；而环氧涂层会降低粘结强度约15％。对于动态粘结性能，实施例1-5涂层光圆钢筋的动态提高系数(DIF)明显更大，说明本发明的涂层有利于提高钢筋的动态粘结性能。从高温后的粘结强度结果可以看出，普通光圆钢筋高温后的粘结强度稍有降低，这主要是高温后混凝土强度降低造成的；环氧涂层钢筋的粘结强度降低明显，这主要是由于环氧在高温过程中发生烧灼损耗和高温后混凝土强度降低造成的；实施例1-5涂层光圆钢筋高温后的粘结强度基本保持不变或稍有增加，说明本发明所述涂层在高温后仍能保证良好的粘结性能。
表3：涂层螺纹钢筋的粘结强度
从表3中可以看出，实施例1-5涂层螺纹钢筋的粘结强度均为普通螺纹钢筋的1.5倍以上。同时，几乎全部发生混凝土劈裂破坏，说明在达到涂层螺纹钢筋与混凝土间粘结强度极限之前，便达到了混凝土本身的强度极限。由此说明，涂层螺纹钢筋的实际粘结强度将大于普通螺纹钢筋的1.5倍。而未加活性粘结剂的对比实施例6，其粘结强度仅为普通螺纹钢筋的1.13倍，说明活性粘结剂极大地提高了涂层钢筋的粘结强度。
(3)涂层耐腐蚀性能
针对本发明的实施例1-5、以及无涂层样品进行试验，测试其耐腐蚀性能。试验方法参照GB/T 6458-86《金属覆盖层中性盐雾试验(NSS)》标准进行。试验温度为35±2℃，所用腐蚀溶液为5％氯化钠溶液。在进行3500小时腐蚀后，无涂层样品发生严重腐蚀，腐蚀产物高度可达4-9毫米，质量增加14.6％；实施例1-5均未发生明显腐蚀现象，质量基本保持不变，涂层也未出现剥离、开裂等现象。由此可以说明，本发明所述涂层具有优异的耐腐蚀性能。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，其特征在于包括以下步骤：
1)制备涂料：将20-35份五氧化二磷，20-40份硅氧化物，10-25份氧化铝，10-20份流平剂，5份抗裂剂，混合并搅拌均匀，得到混合物A；将混合物A加热至700-900℃，原料充分反应10-50分钟，冷却后得到玻璃状混合物B；将玻璃状混合物B破碎，并研磨成粉，粉料过200目筛，得到粉料C；将粉料C与5-30份的活性粘结剂混合并搅拌均匀，得到粉料D；
所述硅氧化物为二氧化硅、石英、硅石中的一种以上；
所述活性粘结剂为氧化钙、硅酸钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙中的一种以上；
2)基材处理：用喷砂的方式去除钢筋表面的锈迹和污物，干燥后备用；
3)涂覆：将粉料D均匀地涂覆到钢筋上；
4)烧结：将涂覆好的钢筋放入高温炉中，以5-15℃每分钟的速率升温，在460-580℃下持温10-40分钟；
5)冷却：关闭高温炉，使钢筋在降温速率小于等于20℃每分钟的条件下冷却到室温，即得涂层钢筋。
2.根据权利要求1所述的用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，其特征在于：
所述流平剂为碳酸钾、氧化硼、碳酸钠、氧化铬、氧化钒、氧化钨、氧化钼中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，其特征在于：
所述抗裂剂为一氧化镍、三氧化二镍、一氧化钴、三氧化二钴中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，其特征在于：
所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，其特征在于：
所述氧化铝为纳米氧化铝。
6.根据权利要求1所述的用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，其特征在于：
所述硅酸钙为硅酸二钙或硅酸三钙。
7.根据权利要求1所述的用于提高钢筋与混凝土间粘结强度的活性无机防腐涂层涂覆方法，其特征在于：
所述硅氧化物和活性粘结剂过400目筛。
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