CN111155662A

CN111155662A - 一种混凝土表面防腐的方法和大型泵站

Info

Publication number: CN111155662A
Application number: CN202010010294.1A
Authority: CN
Inventors: 王秀礼; 徐伟; 朱荣生; 赵媛媛; 安策; 陈一鸣
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明提供了一种混凝土表面防腐的方法和大型泵站，包括如下步骤：混凝土表面涂布弹性环氧砂浆层，所述弹性环氧砂浆层为含有生物微胶囊和硝酸盐的环氧树脂；在弹性环氧砂浆层表面喷涂弹性涂层，所述弹性涂层内含有石墨烯材料。所述生物微胶囊为好氧菌生物微胶囊；所述弹性环氧砂浆层中生物微胶囊、硝酸盐和环氧树脂的质量比为(1～3)：(5～8)：(89～94)。本发明对于混凝土材料和外部环境中的氧化性气体、腐蚀性介质来说就相当于一个隔离保护层，直接隔离两者之间的联系，从而阻止混凝土被侵蚀，而起到保护混凝土基体的作用。

Description

一种混凝土表面防腐的方法和大型泵站

技术领域

本发明涉及混凝土表面防腐技术领域，特别涉及一种混凝土表面防腐的方法和大型泵站。

背景技术

目前海洋工程中，绝大多数的建筑都采用混凝土结构，但是海洋环境对其腐蚀很严重，因此会采用表面涂层的方法来提高混凝土的使用寿命。而混凝土表面涂层的防护性能好坏决定混凝土抵御侵蚀的能力,而不恰当的、不规范的混凝土表面涂层会使混凝土遭受严重的侵蚀。正是由于上述原因,需要选用正确的混凝土表面涂层方式来有效地保护混凝土。

传统的薄膜涂层种类包括氧化物薄膜、纳米金属层、金刚石薄膜等，然而这些涂层技术存在一定的问题：氧化物薄膜因其受制备技术限制会出现涂层过厚降低导热性、脆性大，热膨胀系数不匹配、制备过程可能会引入热中子、吸收截面较高的元素等问题；而纳米金属层在制备过程中厚度也难以控制且金属层亲水，抗腐蚀效果不明显；金刚石薄膜通过等离子体化学气相沉积制备，然而金刚石硬度大、脆性大易脱落，辐照后sp3键转变为sp2键这些问题不可避免，成为了其限制因素，因此对于提高混凝土腐蚀性能效果不明显。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种混凝土表面防腐的方法和大型泵站，所述弹性环氧砂浆层采用了裂纹仿生自修复技术，微生物在海洋混凝土环境下形成孢子进行在载体内休眠，当裂缝产生、海水进入裂缝，海水等营养物质会激活孢子，形成营养细胞，使其产生沉淀封堵裂缝，阻止海水进入混凝土内部侵蚀钢筋及混凝土。所述弹性涂层含有石墨烯，且石墨烯作为混凝土表面的保护层有其独特的优势，它本身比较稳定且具有较强的化学惰性，而且因为单层或少层石墨烯可以通过间接的方式将其覆盖在混凝土表面，并且具备不改变混凝土基体特性的优点。它还具有非常优异的热学、电学、光学、力学、化学等诸多性能，特别是抗酸碱腐蚀性能力极强。另外由于石墨烯具有超疏水性、优异的抗渗透性，能够有效地阻隔氧气以及其他腐蚀介质的通过，这种特殊的涂层结构对于混凝土材料和外部环境中的氧化性气体、腐蚀性介质来说就相当于一个隔离保护层，直接隔离两者之间的联系，从而阻止混凝土被侵蚀，而起到保护混凝土基体的作用。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种混凝土表面防腐的方法，包括如下步骤：

混凝土表面涂布弹性环氧砂浆层，所述弹性环氧砂浆层为含有生物微胶囊和硝酸盐的环氧树脂；

在弹性环氧砂浆层表面喷涂弹性涂层，所述弹性涂层内含有石墨烯材料。

进一步，所述生物微胶囊为好氧菌生物微胶囊；所述弹性环氧砂浆层中生物微胶囊、硝酸盐和环氧树脂的质量比为(1～3)：(5～8)：(89～94)。所用弹性环氧砂浆层结合力牢固，具有高粘接强度和高抗剥离强度；同时这些细菌孢子将能够在可用时使用“游离”氧气呼吸，并在氧气变得有限时转换为使用硝酸盐，从而在缺氧条件下进行愈合。此外，厌氧细菌还原硝酸盐的副产物的亚硝酸盐可以抑制腐蚀。

进一步，所述弹性涂层为弹性环氧涂料和环氧胶泥中的一种或二者混合；所述弹性涂层内含有质量比为5％～12％的石墨烯。所述弹性涂层具有一定的弹性和比较大的热膨胀系数，不至于在温度、外力或震动下断裂、脱落。而且所述弹性涂层含有石墨烯，石墨烯具有良好的化学稳定性，抗酸碱腐蚀性能力极强，而且使用喷涂法结合力更牢固。

进一步，所述弹性环氧砂浆层厚度为1～10mm；所述弹性涂层厚度为0.5～2mm。

进一步，还包括预处理，具体为：

在混凝土表面均布加工若干填充孔，所述填充孔内填充修补材料，用于提高粘连强度；

用与混凝土相匹配的填充材料修补表面裂缝和表面空鼓；

混凝土表面处理。采用打磨或喷砂处理方式进行表面平整度处理和表面清洁，使得混凝土表面均匀平整且无杂质，易于进行防护涂层的涂覆，得到均匀的漆膜。

进一步，所述填充孔深度为混凝土壁厚的1/5～1/3。

进一步，所述修补材料为无溶剂环氧砂浆或聚合物水泥砂浆或弹性聚氨酯。无溶剂环氧砂浆或聚合物水泥砂浆具有高强度，具有优异的填缝补洞能力，可迅速修复金属及混凝土表面的孔洞。

一种大型泵站，包括混凝土蜗壳，所述混凝土蜗壳的表面利用所述的混凝土表面防腐的方法处理。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的混凝土表面防腐的方法，弹性环氧砂浆层本身的抗拉强度和抗弯曲强度通过化学交联反应形成的网络结构实现，力学性能适宜，对混凝土起到抗碳化、抗离子侵蚀、抗软水侵蚀、抗冲磨、抗冻融破坏、长期耐候等功能性的防护作用。

2.本发明所述的混凝土表面防腐的方法，弹性环氧砂浆层与混凝土基材间通过修补材料、弹性环氧砂浆层发生化学交联反应实现高粘接强度和高抗剥离强度，各涂层间通过施工时间的控制和由化学反应形成涂层之间的化学交联结构实现高粘接强度和高抗剥离强度。

3.本发明所述的混凝土表面防腐的方法，弹性涂层中含有石墨烯，且石墨烯具有良好的化学稳定性，抗酸碱腐蚀性能力极强，以此达到保护混凝土基体的目的。

4.本发明所述的混凝土表面防腐的方法，弹性环氧砂浆层采用了裂纹仿生自修复技术，可以降低后期维修成本。

附图说明

图1为本发明所述混凝土表面涂层示意图。

图2为本发明所述的混凝土表面防腐的方法的流程图。

图中：

1-弹性涂层；2-弹性环氧砂浆层；3-填充孔；4-混凝土。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，本发明所述的混凝土表面防腐的方法，包括如下步骤：

S01：浇筑混凝土蜗壳，养护至少28天；在通风条件下，保持施工过程中温度为23-26℃，湿度为45-55％。

S02：截断外露的钢筋头后，向混凝土4表面内部凿开不少于钢筋直径两倍宽度的填充孔3，深度为壁厚的1/5～1/3，且填充孔3尽量均匀分布，如遇钢筋位置应错开，向填充孔3中填补修补材料；修补材料为无溶剂环氧砂浆或聚合物水泥砂浆或弹性聚氨酯。无溶剂环氧砂浆或聚合物水泥砂浆具有高强度，具有优异的填缝补洞能力，可迅速修复金属及混凝土表面的孔洞。

S03：去除空鼓的部位，露出空鼓，用与混凝土相匹配的填充材料修补表面裂缝和表面空鼓；填充材料为无溶剂环氧砂浆、聚合物水泥砂浆或弹性聚氨酯；使用无溶剂环氧砂浆时，需先把混凝土表面凿毛使其粗糙，因为混凝土表面粗糙，增加了表面和无溶剂环氧砂浆的接触面积，增大了结合力，使得结合更牢固，保证了混凝土整体的强度。

S04：采用打磨或喷砂处理方式进行表面平整度处理和表面清洁，可以使得混凝土表面均匀平整且无杂质，易于进行防护涂层的涂覆，得到均匀的漆膜。

S05：在混凝土表面涂布弹性环氧砂浆层2，采用刮涂工艺，同一部位至少来回刮涂三遍弹性环氧砂浆，形成弹性环氧砂浆层，且第一遍的厚度不超过1mm；弹性环氧砂浆层2中采用了环氧树脂E-51为载体，通过油相悬浮分散法制备了科氏芽孢杆菌DSM6307孢子的生物微胶囊，将此生物微胶囊和硝酸盐混合均匀加入载体，且生物微胶囊、硝酸盐和载体质量比为(1～3)：(5～8)：(89～94)。这样可以使弹性环氧砂浆层2结合力牢固，具有高粘接强度和高抗剥离强度；同时这些细菌孢子将能够在可用时使用“游离”氧气呼吸，并在氧气变得有限时转换为使用硝酸盐，从而在缺氧条件下进行愈合。此外，厌氧细菌还原硝酸盐的副产物的亚硝酸盐可以抑制腐蚀。

S06：弹性环氧砂浆层2施工后48小时内开展弹性涂层1施工，遇到雨淋或超过48小时或气温超过35℃等情况时，应对弹性环氧砂浆层2表面进行打磨再开展弹性涂层1施工；

S07：弹性涂层1施工采用喷涂工艺，保证喷涂过程的均匀。弹性涂层1采用弹性环氧涂料、环氧胶泥中的一种或二种混合，但是这些材料都是基底材料，每种基底材料中含有质量比为5％～12％的石墨烯，且弹性涂层制备工艺为喷涂法。由于弹性涂层1具有一定的弹性和比较大的热膨胀系数，不至于在温度、外力或震动下断裂、脱落。而且弹性涂层1含有石墨烯，石墨烯具有良好的化学稳定性，抗酸碱腐蚀性能力极强，而且使用喷涂法结合力更牢固。所述弹性环氧砂浆层厚度为1～10mm；所述弹性涂层厚度为0.5～2mm。

对不同的工艺方法的试验测试结果：

采用相同工艺方法制备12件相同大小的混凝土块，随机分4组，每组3块，再采用相同的涂层方法对其进行处理，试验组的3件混凝土块弹性涂层1采用喷涂工艺，且都是弹性涂层1含有石墨烯，弹性环氧砂浆层2含有生物微胶囊；对比1组的3件混凝土块弹性层采用喷涂工艺，3件都是弹性涂层1含有石墨烯，且喷涂厚度与试验组一样；对比2组的3件混凝土块都是只有弹性环氧砂浆层2含有生物微胶囊，且含量与试验组一样；对比3组的3件混凝土块弹性涂层1不含有石墨烯，弹性环氧砂浆层2不含有生物微胶囊。同时在硫酸盐中浸泡，每隔7天测试一次数据，浸泡7天、14天、21天分别测试数据，每组取平均值，在得出试验结果以后，按下式计算耐蚀系数：

公式中：K_f表示混凝土抗压强度耐蚀系数(％)；f_cm为浸泡至规定时间的混凝土抗压强度(Mpa)；f_co为混凝土基体的抗压强度(Mpa)；试验结果具体纪录如表1所示，抗压强度值均精确到0.1Mpa。

表1试验结果

表1中可以看出在21天后，实验组的混凝土抗压强度耐蚀系数最大，而对比组3的混凝土抗压强度耐蚀系数最小。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种混凝土表面防腐的方法，其特征在于，包括如下步骤：

混凝土表面涂布弹性环氧砂浆层(2)，所述弹性环氧砂浆层(2)为含有生物微胶囊和硝酸盐的环氧树脂；

在弹性环氧砂浆层(2)表面喷涂弹性涂层(1)，所述弹性涂层(1)内含有石墨烯材料。

2.根据权利要求1所述的混凝土表面防腐的方法，其特征在于，所述生物微胶囊为好氧菌生物微胶囊；所述弹性环氧砂浆层(2)中生物微胶囊、硝酸盐和环氧树脂的质量比为(1～3)：(5～8)：(89～94)。

3.根据权利要求1所述的混凝土表面防腐的方法，其特征在于，所述弹性涂层(1)为弹性环氧涂料和环氧胶泥中的一种或二者混合；所述弹性涂层(1)内含有质量比为5％～12％的石墨烯。

4.根据权利要求1所述的混凝土表面防腐的方法，其特征在于，所述弹性环氧砂浆层(2)厚度为1～10mm；所述弹性涂层(1)厚度为0.5～2mm。

5.根据权利要求1所述的混凝土表面防腐的方法，其特征在于，还包括预处理，具体为：

在混凝土(4)表面均布加工若干填充孔(3)，所述填充孔(3)内填充修补材料，用于提高粘连强度；

用与混凝土相匹配的填充材料修补表面裂缝和表面空鼓；

混凝土(4)表面处理。

6.根据权利要求5所述的混凝土表面防腐的方法，其特征在于，所述填充孔(3)深度为混凝土(4)壁厚的1/5～1/3。

7.根据权利要求5所述的混凝土表面防腐的方法，其特征在于，所述修补材料为无溶剂环氧砂浆或聚合物水泥砂浆或弹性聚氨酯。

8.一种大型泵站，包括混凝土蜗壳，其特征在于，所述混凝土蜗壳的表面利用权利要求1-7任一项所述的混凝土表面防腐的方法处理。