CN113234337A - 一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料及其制备方法与应用。该涂层材料包括偏高岭土、液体钠水玻璃、苯丙乳液、填料、外加剂和水；按重量份数计，偏高岭土30‑50份，钠水玻璃30‑50份，苯丙乳液0‑6份，填料0‑5份，水5‑12份，外加剂0‑2份。其中液体钠水玻璃与偏高岭土组成地聚物基料，苯丙乳液为改性高分子材料。本发明的涂层材料采用机械喷涂施工，工作性能优良，钢筋粘着力可达1.14MPa，蒸压加气混凝土板经碳化60d后涂层钢筋的锈蚀面积小于5％。本发明的涂层材料还具有原材料来源广泛、价格低廉，环境友好的特点。

Description

一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料及其制备方法与 应用

技术领域

本发明涉及钢筋表面防锈涂层材料领域，具体涉及一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料及其制备方法与应用。

背景技术

装配式建筑指部分或全部构件在预制工厂中制成，运输到工地装配而具有相应功能的建筑。目前，欧洲各国大力推进装配式建筑，装配式小型住宅在德国广受欢迎，法国装配建筑普及已达到75％，俄罗斯建筑中预制混凝土结构率 50％，其余欧洲各国为35％—40％不等。新型墙体材料作为装配式建筑材料的主力，必将开启行业的新篇章；而蒸压加气混凝土板是一种我国已使用并仍在大力发展的新型环保墙体材料，已在装配式建筑中兴起使用，其钢筋锈蚀问题在应用中逐渐凸显，已有实验证明，不作防锈处理的钢筋，用在蒸压加气混凝土板中，露天放置1-2周就会由于钢筋锈蚀导致板材胀裂；即便使用了防锈涂层，但由于浸涂施工导致涂层不均匀、破损等，几个月后钢筋就锈蚀较严重，导致板材出现开裂现象。钢筋锈蚀问题极大地阻碍了蒸压加气混凝土板的发展，因而研究开发蒸压加气混凝土板钢筋防锈剂具有十分重要而现实的意义。

蒸压加气混凝土板为一种多孔材料，自身属性注定其钢筋防锈主要以外加保护为主。其中涂层钢筋作为一种惰性阻挡层，通过完全隔离钢筋基体而提供优异的防锈蚀保护，是蒸压加气混凝土板钢筋防锈蚀最常用、最有效的保护方式。

蒸压加气混凝土硬化后具有低碱度的孔溶液，检测表明其pH值仅为10.56，无法使钢筋表面形成稳定的钝化膜，同时蒸压加气混凝土具有多孔的结构特性，导致其渗透率较普通混凝土要高出几十倍，因此在使用过程中，容易使空气中的CO₂、O₂、水气渗入，前者的渗入不仅使加气混凝土材料碳化，进一步降低孔溶液的pH值，而且还会使无机防锈涂层材料的pH值降低影响钢筋钝化膜的稳定性和加速钢筋锈蚀的电化学锈蚀阴极的反应；后两者的渗入会促进钢筋锈蚀的电化学锈蚀阴极的反应。此外，蒸压加气混凝土在生产过程中，需在180℃ -200℃、1.0MPa左右条件下进行蒸压养护，防锈涂层必须在高温高湿的环境中不受破坏，否则防锈作用无从谈起。

加气混凝土板的性能和生产工艺的特点，要求防锈剂除了应具备的防锈功能外，还应当满足与加气混凝土制备和使用过程相适应的性能。应至少满足以下条件：

1、涂层必须能经受加气混凝土料浆和坯体高碱度(pH≥12)和高温(180～ 200℃)、高湿(饱和蒸汽)的作用，不发生粉化、流淌、蒸发、脆裂或其它变质现象。

2、涂层的防锈能力应达到现行国家规定的标准，即应具有良好的抗渗性，能有效地防止氧气和其它锈蚀气体及物质的浸渗，本身对钢筋没有锈蚀性。

3、原料易得，成本较低，环境友好；生产加工工艺便于掌握和控制，施工工艺适宜快速生产的需求。

目前市场上存在的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料多以高分子材料为主体，价格昂贵；一般使用浸涂施工工艺，效率低；同时涂层容易流挂导致出现不均匀、破损现象，导致防护效果不佳。地聚物是一种由硅氧四面体和铝氧四面体通过桥氧键连接而成具有致密三维网络结构的胶凝材料，不仅具有优异的机械性能、粘结强度、耐高温、耐久性，而且还具有优异的环保特性。地聚物涂层用于钢筋防锈的报道也很多，大部分由于较高的强度和良好的耐久性而受到重视；然而，单组分地聚物的韧性差且收缩率大，极大地限制了其应用。通过掺加苯丙乳液，其具有成膜和化学键合的作用，可以有效改善地聚物的韧性。因此，利用苯丙乳液改性地聚物来制备蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层，不仅拓展了地聚物的应用范围，而且可以延长蒸压加气混凝土板的服役寿命和降低蒸压加气混凝土板的生产成本，具有重要应用价值。

利用改性地聚物制备蒸压加气混凝土钢筋的防锈涂层材料，并采用机械喷涂方式施工，目前还未见有相关现有技术的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料。本发明提出以碱激发偏高岭土地聚物为基料，以苯丙乳液作为改性材料，制备适用于蒸压加气混凝土板中钢筋防锈的改性地聚物涂层材料。

本发明的目的还在于提供制备上述的防锈涂层材料的方法。

本发明的目的还在于提供制备上述的防锈涂层材料的应用。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，按重量份数计，包括：

偏高岭土30-50份；

液体钠水玻璃30-50份；

苯丙乳液0-6份；

填料0-5份；

水5-12份；

外加剂0-2份。

优选的，按重量份数计，包括：

偏高岭土40-50份；

液体钠水玻璃35-45份；

苯丙乳液2-6份；

填料0-5份；

水5-12份；

外加剂1-2份。

优选的，所述偏高岭土的粒径分布在0.1-100微米；所述偏高岭土中SiO₂的质量含量范围在40-60％，Al₂O₃的质量含量范围在30-50％。

优选的，所述液体钠水玻璃的模数在1.0-2.4，质量分数在20-40％；

优选的，所述苯丙乳液的固含量在40-60％，粘度在80-2000mpa·s，pH在 7-10。200℃下不发生结构分解。

优选的，所述的填料为石英砂、膨润土和滑石粉中的一种以上；进一步优选的，填料的目数在400-800之间。

优选的，所述的外加剂为消泡剂、分散剂、润湿剂和偶联剂中的一种以上。

优选的，所述防锈涂料屈服应力在0-120Pa，塑性粘度在1.2-2.5Pa·s，流动度参照GB/T 8077-2000为160mm-250mm。进一步优选的，所述防锈涂料屈服应力在20-100Pa。

上述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料的方法，包括如下步骤：

(1)将偏高岭土和液体钠水玻璃混合搅拌，形成地聚物基料；

(2)将苯丙乳液、填料、水和外加剂加入步骤(1)所述地聚物基料中，搅拌，得到所述蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料。

优选的，步骤(1)所述搅拌的转速为100-300r/m，时间为3-7min；

优选的，步骤(2)所述搅拌为首先800-1200r/m搅拌8-12min，然后100- 300r/m搅拌3-7min；

优选的，所述苯丙乳液、填料、水和外加剂1分钟内加入所述地聚物基料中。

上述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料作为钢筋防锈涂层材料的应用，所述蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料机械喷涂装置喷涂压力在2-10kPa，喷涂距离在5-30cm，涂层材料在钢筋表面的喷涂厚度为100μm-400μm。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)本发明提供的一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，以碱激发偏高岭土地聚物无机材料为基料，以苯丙乳液作为改性材料，不仅拓展了地聚物的应用范围，而且与以往以高分子材料为主体的防锈涂层材料不同，提供了蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料的新思路。

(2)本发明提供的一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，制备工艺简单，具有良好的工作性能，可采用机械喷涂施工，不仅适应快速生产的需求，而且可减少涂层厚度，节约材料、人工，提高生产效率，可降低生产综合成本。

(3)本发明提供的一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，具有优秀的钢筋粘着力和防锈性能。

(4)本发明提供的一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，所用原材料来源广泛、价格低廉，环境友好，具有重大的环境效益和经济效益。

附图说明

图1为喷涂实施例1-3制备的防锈涂层材料的钢筋制备的蒸压加气混凝土板碳化60d后涂层钢筋的锈蚀面积结果柱状图；

图2为喷涂实施例1-3制备的防锈涂层材料的钢筋制备的蒸压加气混凝土板放置28d后涂层钢筋与加气混凝土板粘着力结果柱状图；

图3为实施例的实际状态图。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细的说明，但本发明的保护范围不限于此。

需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。

所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。

实施例1

一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，按重量份数计，包括如下组分：偏高岭土42份，钠水玻璃38份，苯丙乳液2.5份，填料5份，水11.5份；外加剂1份；

其中，钠水玻璃的模数为1.8，固含量为36％；钠水玻璃为采用固体氢氧化钠加入到初始模数为2.36的水玻璃(固含量为40.5％)中，加适量水持续搅拌直到完全溶解，调节水玻璃的模数至1.8，静置24h待用，

偏高岭土中，SiO₂的含量为49.25wt％，Al₂O₃的含量为44.46wt％；

苯丙乳液中，固含量为45％，残余单体5％；

填料为800目滑石粉；

外加剂为偶联剂。

一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料及其制备方法，具体步骤如下：

按上述重量份，先将偏高岭土和钠水玻璃加入搅拌机中，从加入钠水玻璃开始计时，在搅拌机下以200r/m低速搅拌5min，形成地聚物基料；将苯丙乳液先加部分水稀释，然后在1分钟内将不同掺量苯丙乳液、填料、剩余水和外加剂逐渐加入地聚物基料中，调整转速为1000r/m高速搅拌10min，保证浆料充分分散；最后重新调整搅拌机到200r/m，低速搅拌5min以稳定浆料，搅拌完毕后得到所述适用于加气混凝土板钢筋防锈的涂层材料。

本实施例制备的蒸压加气混凝土板钢筋防锈的涂层材料(M1)的粘度为 1.4Pa·s，屈服应力为30Pa，流动度为185mm。

本实施例制备的蒸压加气混凝土板钢筋防锈的涂料涂层材料采用机械喷涂装置进行喷涂，喷涂压力为3kPa，喷涂距离10cm，涂层材料在钢筋表面的喷涂厚度约为227μm。

由图1可知，经过碳化60d后，涂层钢筋(M1)锈蚀面积为1.72％，锈蚀面积小于5％；由图2可知，涂层钢筋(M1)与加气混凝土板的粘着力为 1.12MPa，粘着力大于1.0MPa。

实施例2

一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，按重量份数计，包括如下组分：偏高岭土46份，钠水玻璃41.4份，苯丙乳液3.6份，水8份；外加剂1份；

其中,钠水玻璃的模数为1.6，固含量为37.38％；钠水玻璃为采用固体氢氧化钠加入到初始模数为2.36的水玻璃(固含量为40.5％)中,加适量水持续搅拌直到完全溶解，调节水玻璃的模数至1.6，静置24h待用；

偏高岭土中，SiO₂的含量为52.26wt％，Al₂O₃的含量为46.53wt％；

苯丙乳液中，固含量为45％，残余单体5％；

外加剂为消泡剂。

一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料及其制备方法，具体步骤如下：

按上述重量份，先将偏高岭土和钠水玻璃加入搅拌机中，从加入钠水玻璃开始计时，在搅拌机下以300r/m低速搅拌5min，形成地聚物基料；将苯丙乳液先加部分水稀释，然后在1分钟内将不同掺量苯丙乳液、填料、剩余水和外加剂逐渐加入地聚物基料中，调整转速为1000r/m高速搅拌10min，保证浆料充分分散；最后重新调整搅拌机到300r/m，低速搅拌5min以稳定浆料，搅拌完毕后得到所述适用于加气混凝土板钢筋防锈的涂层材料。

本实施例制备的加气混凝土板钢筋防锈的涂层材料(M2)的粘度为 1.6Pa·s，屈服应力为70Pa，流动度为180mm。

本实施例制备的蒸压加气混凝土板钢筋防锈的涂料涂层材料采用机械喷涂装置进行喷涂，喷涂压力为4kPa，喷涂距离12cm，涂层材料在钢筋表面的喷涂厚度约为264μm。

由图1可知，经过碳化60d后，涂层钢筋(M2)锈蚀面积为4.20％，锈蚀面积小于5％的要求；由图2可知，涂层钢筋(M2)与加气混凝土板的粘着力为1.02MPa，粘着力大于1.0MPa。

实施例3

一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，按重量份数计，包括如下组分：偏高岭土41份，钠水玻璃42份，苯丙乳液5份，填料5份，水5份；外加剂 2份；

其中,钠水玻璃的模数为2.0，固含量为35.30％；钠水玻璃为采用固体氢氧化钠加入到初始模数为2.36的水玻璃(固含量为40.5％)中,加适量水持续搅拌直到完全溶解，调节水玻璃的模数至2.0，静置24h待用；

偏高岭土中，SiO₂的含量为49.25wt％，Al₂O₃的含量为44.46wt％；

苯丙乳液中，固含量为40％，残余单体5％；

填料为400目石英砂；

外加剂为偶联剂和分散剂。

一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料及其制备方法，具体步骤如下：

按上述重量份，先将偏高岭土和钠水玻璃加入搅拌机中，从加入钠水玻璃开始计时，在搅拌机下以300r/m低速搅拌7min，形成地聚物基料；将苯丙乳液先加部分水稀释，然后在1分钟内将不同掺量苯丙乳液、填料、剩余水和外加剂逐渐加入地聚物基料中，调整转速为1200r/m高速搅拌12min，保证浆料充分分散；最后重新调整搅拌机到300r/m，低速搅拌7min以稳定浆料，搅拌完毕后得到所述适用于加气混凝土板钢筋防锈的涂层材料。

本实施例制备的加气混凝土板钢筋防锈的涂层材料(M3)的粘度为 2.2Pa·s，屈服应力为98Pa，流动度为167mm。

本实施例制备的蒸压加气混凝土板钢筋防锈的涂料涂层材料采用机械喷涂装置进行喷涂，喷涂压力为8kPa，喷涂距离25cm，涂层材料在钢筋表面的喷涂厚度约为398μm。

由图1可知，经过碳化60d后，涂层钢筋(M3)锈蚀面积为4.94％；由图 2可知，涂层钢筋(M3)与加气混凝土板的粘着力为1.14MPa。

实施例4

涂层材料性能测试：

涂层材料防锈性能测试

根据GB/T13911-2008“金属镀覆和化学处理标识方法”处理直径

的 Q235钢筋。采用机械喷涂的方式喷涂于钢筋表面，厚度为200μm-400μm；再将涂层钢筋置于室温环境下养护24小时备用。

参考国标GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对涂层材料内置涂层钢筋的加气混凝土板中进行碳化试验。

涂层钢筋与加气混凝土板的粘着力测试

将内置涂层钢筋的加气混凝土板置于室温环境中28d后，测试涂层钢筋与加气混凝土板的粘着力如图2和表1所示，测试方法依据国标GB15762-2008 《蒸压加气混凝土板》所规定的顶出试验法进行。

实施例1-3制备的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料性能指标参数如表1 所示。

表1实施例1-3制备的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料性能指标

由表1可知，实施例1-3制备的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料各项技术指标均可达到涂料的技术要求。实施例1-3及附图1和附图2结果显示，本发明方法制备的加气混凝土板钢筋防锈涂层材料满足加气混凝土板对钢筋防锈的要求，可延长加气混凝土板的服役寿命。由实施例1-3和表1可知，本发明方法制备的加气混凝土板钢筋防锈涂层材料可采用机械喷涂施工，不仅适应快速生产的需求，而且可减少涂层厚度，降低生产综合成本。

以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，其特征在于，按重量份数计，包括：

偏高岭土30-50份；

液体钠水玻璃30-50份；

苯丙乳液0-6份；

填料0-5份；

水5-12份；

外加剂0-2份。

2.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，其特征在于，按重量份数计，包括：

偏高岭土40-50份；

液体钠水玻璃35-45份；

苯丙乳液2-6份；

填料0-5份；

水5-12份；

外加剂1-2份。

3.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，其特征在于，所述偏高岭土的粒径分布在0.1-100微米；所述偏高岭土中SiO₂的质量含量范围在40-60％，Al₂O₃的质量含量范围在30-50％。

4.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，其特征在于，所述液体钠水玻璃的模数在1.0-2.4，质量分数在20-40％。

5.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，其特征在于，所述苯丙乳液的固含量在40-60％，粘度在80-2000mpa·s，pH在7-10。

6.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，其特征在于，所述的填料为石英砂、膨润土和滑石粉中的一种以上；所述的外加剂为消泡剂、分散剂、润湿剂和偶联剂中的一种以上。

7.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料，其特征在于，所述防锈涂层材料浆体屈服应力在0-120Pa，塑性粘度在1.0-2.5Pa·s，流动度参照GB/T 8077-2000为160mm-250mm。

8.权利要求1-7任一项所述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将偏高岭土和液体钠水玻璃混合搅拌，形成地聚物基料；

(2)将苯丙乳液、填料、水和外加剂加入步骤(1)所述地聚物基料中，搅拌，得到所述蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的转速为100-300r/m，时间为3-7min；

步骤(2)所述搅拌为首先800-1200r/m搅拌8-12min，然后100-300r/m搅拌3-7min；所述苯丙乳液、填料、水和外加剂1分钟内加入所述地聚物基料中。

10.权利要求1-7任一项所述的蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料作为钢筋防锈涂层材料的应用，其特征在于，所述蒸压加气混凝土板钢筋防锈涂层材料机械喷涂装置喷涂压力在2-10kPa，喷涂距离在5-30cm；涂层材料在钢筋表面的喷涂厚度为100μm-400μm。

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