CN111944347A - 一种钢筋防腐涂料及其涂覆方法 - Google Patents

一种钢筋防腐涂料及其涂覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢筋防腐涂料及其涂覆方法，该防腐涂料包括以下组分：矿渣、三氧化硼、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、二氧化钛、三氧化二锑、三氧化二钴、氧化镁、一氧化镍和水；该防腐涂料的涂覆方法包括：将矿渣、三氧化硼、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、二氧化钛、三氧化二锑、三氧化二钴、氧化镁和一氧化镍搅拌均匀后，倒入水，再次搅拌均匀后得到防腐涂料拌合物；用砂纸打磨钢筋后，清洗、干燥；将防腐涂料拌合物预热后，浸入打磨后的钢筋，得到表面涂覆有防腐涂料的钢筋；将表面涂覆有防腐涂料的钢筋取出、烘干，经烧结、冷却后，得到具有防腐涂层的钢筋；该防腐涂料成本低，与钢筋的粘结强度高，具有较高的耐腐蚀性能。

Description

一种钢筋防腐涂料及其涂覆方法
技术领域
本发明涉及钢材防腐技术领域，具体是一种钢筋防腐涂料及其涂覆方法。
背景技术
随着我国加快建设海洋强国的步伐，钢筋混凝土在跨海桥梁、海底隧道、离岸深水港、海上钻井平台、远海岛礁等重大海洋基础设施建设中发挥了不可或缺的重要作用。然而，严酷的海洋腐蚀环境对海洋工程的耐久性和使用寿命提出了严峻挑战，这不仅使海洋工程设施安全运行潜伏了重大隐患，也给海洋经济增长方式转变和资源高效循环利用及可持续开发形成了巨大阻碍。
海洋环境下由于氯盐侵蚀导致钢筋腐蚀是造成混凝土耐久性损伤的最主要原因。混凝土孔隙液的高碱性使钢筋表面形成一层致密的氧化膜，使钢筋处于钝化状态。随着氯离子的侵入，保护钢筋膜结构会遭到破坏，导致钢筋锈蚀，从而降低了钢筋混凝土结构的使用年限。
钢筋覆膜技术是对钢筋保护最直接、最经济有效的方法之一。近十几年来，钢筋表面涂层在钢筋防腐领域得到迅速的发展和应用。目前应用较多的有环氧树脂涂层、镀锌涂层、水性无机富锌涂层。但在这些应用中，不锈钢涂层钢筋、镀锌钢筋等技术成本比较高；环氧树脂涂层会引起钢筋与混凝土的粘结力下降；此外，环氧树脂涂层硬度较低，容易损坏，可能会引发更严重的点蚀问题；水性无机富锌涂层孔隙率较高，由于锌的消耗还存在点蚀问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种专利名称，以解决现有技术中钢筋表面涂层成本高、存在点蚀的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种钢筋防腐涂料，包括以下重量份的组分：矿渣30-60份、三氧化硼10-40份、二氧化硅0-10份、三氧化二铝0-5份、氧化锆0-5份、二氧化钛5-10份、三氧化二锑0-5份、三氧化二钴0-5份、氧化镁0-5份、一氧化镍0-5份和水15-30份。
另一方面，本发明提供了一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，包括：
按照上述防腐涂料的配方提供各组分；
将矿渣、三氧化硼、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、二氧化钛、三氧化二锑、三氧化二钴、氧化镁和一氧化镍搅拌均匀后，倒入称量好的水，再次搅拌均匀后得到防腐涂料拌合物；
用砂纸打磨钢筋后，清洗、干燥；
将防腐涂料拌合物预热后，浸入打磨后的钢筋，得到表面涂覆有防腐涂料的钢筋；
将表面涂覆有防腐涂料的钢筋取出、烘干，经烧结、冷却后，得到具有防腐涂层的钢筋。
进一步的，打磨钢筋所使用的砂纸分别为80目的砂纸、400目的砂纸、800目的砂纸和1200目的砂纸。
进一步的，将防腐涂料拌合物预热的具体方法包括：将所述防腐涂料拌合物置于80-100℃的烘箱中预热5-10min。
进一步的，将表面涂覆有防腐涂料的钢筋烘干的具体方法包括：将表面涂覆有防腐涂料的钢筋置于80-100℃的烘箱中干燥20-40min。
进一步的，将烘干后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋烧结的具体方法包括：将烘干后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋置于马弗炉中，以5-15℃/min的速率升温，在600-900℃下加热10-40min。
进一步的，将烧结后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋冷却的具体方法包括：将烧结后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋随马弗炉冷却至室温。
性能优良的钢筋表面防腐涂层必须具有以下特点：涂层本身能够有效降低侵蚀性介质在涂层内部的传输速度，延缓侵蚀性介质与钢筋直接接触；涂层与钢筋充分润湿，涂层能够均匀涂覆在钢筋表面，且钢筋表面平整能够减少因不平整而带来的点蚀问题；涂层与混凝土、钢筋的粘结力高，降低涂层与钢筋界面对涂层的防护效果的不利影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一是本发明提供的一种钢筋防腐涂料，使用矿渣作为原料，矿渣是铁矿石冶炼生铁过程中产生的废渣，矿渣堆积本身就是一种资源浪费，同时也造成了大量土地资源浪费，给自然环境带来了不可避免的负担，也不利于钢铁工业生产的可持续发展；因此，本发明有效、高效地利用矿渣等二次资源，减少矿渣对环境的污染，达到矿渣的减量化、无害化、资源化处理，并进一步提高矿渣基产品的附加值，是我国钢铁行业可持续发展的有力保障，对于建立环境友好型、资源节约型社会具有促进意义；
二是本发明的钢筋防腐涂料属于无机胶凝材料，与混凝土相容性好，与钢筋的粘结强度高，具有较高的耐腐蚀性能；
三是本发明的无机矿渣涂层的制备工艺简单、易操作，且成本低。
附图说明
图1是本发明实施例1至3所得到的具有防腐涂层的钢筋和无涂层钢筋在含有3.5%氯化钠的模拟混凝土孔溶液中浸泡1天、7天、14天和28天的开路电位柱状图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种钢筋防腐涂料，包括以下重量份的组分：矿渣30份、三氧化硼30份、二氧化硅10份、三氧化二铝5份、氧化锆5份、二氧化钛10份、三氧化二锑4份、氧化镁4份、一氧化镍2份和水20份。
一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，包括：
（1）按照上述防腐涂料的配方提供各组分；
（2）将矿渣、三氧化硼、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、二氧化钛、三氧化二锑、氧化镁和一氧化镍搅拌均匀后，倒入称量好的水，再次搅拌均匀后得到防腐涂料拌合物；
（3）分别用80目的砂纸、400目的砂纸、800目的砂纸和1200目的砂纸打磨钢筋后，清洗去除钢筋表面的污迹和锈蚀，干燥后备用；
（4）将防腐涂料拌合物置于80℃的烘箱中预热10min后，浸入打磨后的钢筋，使防腐涂料拌合物均匀涂覆于钢筋的表面，得到表面涂覆有防腐涂料的钢筋；
（5）将表面涂覆有防腐涂料的钢筋缓慢取出，置于80℃的烘箱中干燥30min，将烘干后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋置于马弗炉中，以10℃/min的速率升温，在700℃下加热30min进行烧结，将烧结后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋随马弗炉冷却至室温，得到具有防腐涂层的钢筋。
实施例2：
一种钢筋防腐涂料，包括以下重量份的组分：矿渣60份、三氧化硼10份、三氧化二铝5份、氧化锆5份、二氧化钛10份、三氧化二锑4份、三氧化二钴4份、一氧化镍2份和水15份。
一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，包括：
（1）按照上述防腐涂料的配方提供各组分；
（2）将矿渣、三氧化硼、三氧化二铝、氧化锆、二氧化钛、三氧化二锑、三氧化二钴和一氧化镍搅拌均匀后，倒入称量好的水，再次搅拌均匀后得到防腐涂料拌合物；
（3）分别用80目的砂纸、400目的砂纸、800目的砂纸和1200目的砂纸打磨钢筋后，清洗去除钢筋表面的污迹和锈蚀，干燥后备用；
（4）将防腐涂料拌合物置于100℃的烘箱中预热5min后，浸入打磨后的钢筋，使防腐涂料拌合物均匀涂覆于钢筋的表面，得到表面涂覆有防腐涂料的钢筋；
（5）将表面涂覆有防腐涂料的钢筋缓慢取出，置于80℃的烘箱中干燥30min，将烘干后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋置于马弗炉中，以5℃/min的速率升温，在600℃下加热30min进行烧结，将烧结后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋随马弗炉冷却至室温，得到具有防腐涂层的钢筋。
实施例3：
一种钢筋防腐涂料，包括以下重量份的组分：矿渣50份、三氧化硼20份、三氧化二铝5份、氧化锆5份、二氧化钛10份、三氧化二锑4份、三氧化二钴4份、一氧化镍2份和水15份。
一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，包括：
（1）按照上述防腐涂料的配方提供各组分；
（2）将矿渣、三氧化硼、三氧化二铝、氧化锆、二氧化钛、三氧化二锑、三氧化二钴和一氧化镍搅拌均匀后，倒入称量好的水，再次搅拌均匀后得到防腐涂料拌合物；
（3）分别用80目的砂纸、400目的砂纸、800目的砂纸和1200目的砂纸打磨钢筋后，清洗去除钢筋表面的污迹和锈蚀，干燥后备用；
（4）将防腐涂料拌合物置于90℃的烘箱中预热8min后，浸入打磨后的钢筋，使防腐涂料拌合物均匀涂覆于钢筋的表面，得到表面涂覆有防腐涂料的钢筋；
（5）将表面涂覆有防腐涂料的钢筋缓慢取出，置于100℃的烘箱中干燥40min，将烘干后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋置于马弗炉中，以15℃/min的速率升温，在600℃下加热40min进行烧结，将烧结后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋随马弗炉冷却至室温，得到具有防腐涂层的钢筋。
效果例：
取实施例1至3所得到的具有防腐涂层的钢筋和无涂层钢筋分别置于含有3.5%氯化钠的模拟混凝土孔溶液中浸泡，分别测量上述钢筋样品浸泡1天、7天、14天和28天时的开路电位，来判断上述钢筋样品发生腐蚀的可能性，测量结果如图1所示，从图中可以看出，浸泡时间相同时，开路电位由大到小依次为实施例3的钢筋样品、实施例2的钢筋样品、实施例1的钢筋样品和无涂层钢筋样品，开路电位越大，钢筋样品腐蚀越慢，因此钢筋样品耐腐蚀性能由高到低依次为：实施例3的钢筋样品、实施例2的钢筋样品、实施例1的钢筋样品和无涂层钢筋样品；随着浸泡时间的延长，无涂层钢筋样品的开路电位越小，且为负值，无涂层钢筋样品腐蚀越快，实施例2的钢筋样品和实施例1的钢筋样品的开路电位均越大，且为负值，实施例2的钢筋样品和实施例1的钢筋样品均腐蚀越慢，实施例3的钢筋样品的开路电位先减小后区域稳定，且为正值，实施例3的钢筋样品腐蚀最慢；实验结果表明：将本发明的防腐涂料涂覆于钢筋上，可大大提高钢筋的耐腐蚀性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种钢筋防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：矿渣30-60份、三氧化硼10-40份、二氧化硅0-10份、三氧化二铝0-5份、氧化锆0-5份、二氧化钛5-10份、三氧化二锑0-5份、三氧化二钴0-5份、氧化镁0-5份、一氧化镍0-5份和水15-30份。
2.一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，其特征在于，包括：
按照权利要求1所述的防腐涂料的配方提供各组分；
将矿渣、三氧化硼、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、二氧化钛、三氧化二锑、三氧化二钴、氧化镁和一氧化镍搅拌均匀后，倒入称量好的水，再次搅拌均匀后得到防腐涂料拌合物；
用砂纸打磨钢筋后，清洗、干燥；
将所述防腐涂料拌合物预热后，浸入打磨后的钢筋，得到表面涂覆有防腐涂料的钢筋；
将所述表面涂覆有防腐涂料的钢筋取出、烘干，经烧结、冷却后，得到具有防腐涂层的钢筋。
3.根据权利要求2所述的一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，其特征在于：打磨钢筋所使用的砂纸分别为80目的砂纸、400目的砂纸、800目的砂纸和1200目的砂纸。
4.根据权利要求2所述的一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，其特征在于，将所述防腐涂料拌合物预热的具体方法包括：将所述防腐涂料拌合物置于80-100℃的烘箱中预热5-10min。
5.根据权利要求2所述的一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，其特征在于，将所述表面涂覆有防腐涂料的钢筋烘干的具体方法包括：将表面涂覆有防腐涂料的钢筋置于80-100℃的烘箱中干燥20-40min。
6.根据权利要求2所述的一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，其特征在于，将烘干后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋烧结的具体方法包括：将烘干后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋置于马弗炉中，以5-15℃/min的速率升温，在600-900℃下加热10-40min。
7.根据权利要求6所述的一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，其特征在于，将烧结后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋冷却的具体方法包括：将烧结后的表面涂覆有防腐涂料的钢筋随马弗炉冷却至室温。
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