CN113735539A - 钢筋阻锈涂层材料及其制备方法和钢筋阻锈方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢筋阻锈涂层材料及其制备方法和钢筋阻锈方法，该钢筋阻锈涂层主要适用于盐碱环境中钢筋混凝土的阻锈防蚀，其各组分的质量比为矿渣硅酸盐水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂=50‑70：10‑20：10‑20：5‑10：0.1‑0.5。通过对使用的乳液型界面处理剂和钢筋阻锈剂进行了优化，使得阻锈涂层在获得优异阻锈防蚀性能的同时，提高钢筋与混凝土的握裹力，解决了盐碱环境中钢筋混凝土在服役过程中因受氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀、胀裂等问题，可明显提升钢筋混凝土中钢筋耐锈蚀性能，防止混凝土因钢筋锈蚀发生鼓包、胀裂，增加盐碱环境中建筑物使用寿命，减少后期维修成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢筋阻锈涂层材料及其制备方法和钢筋阻锈方法，属于钢筋混凝土防锈蚀材料领域。
背景技术
我国沿海建筑工程中，例如电力工程基础设施、港口码头等，使用了大量的钢筋混凝土结构,在这些钢筋混凝土结构运行几十年后，混凝土中钢筋锈蚀逐渐严重。盐碱环境中钢筋锈蚀引起的建筑物过早破坏，已成为工程界普遍关注且日益突出的一个问题。
实际上，混凝中钢筋腐蚀破坏已经成为世界性问题，在混凝土耐久性国际会议上，众多影响混凝土耐久性的因素之中，钢筋腐蚀被排在第一位。
针对钢筋混凝土锈蚀引起的破坏，目前工程界有多种方法来缓解钢筋混凝土锈蚀破坏，常用的方法有以下几种：
1.提高混凝土保护层厚度；
2.增加外保护层混凝土密实性，减缓盐碱环境中有害介质入侵速度；
3.在混凝土表面添加涂层，阻止有害介质向混凝土表面扩散；
4.在混凝土搅拌过程中加入阻锈剂；
5.电化学保护方法，如牺牲阳极法和外加电流法等；
6.电化学脱盐法，即把已渗入混凝土中的盐份重新吸出来；
7.钢筋表面涂耐腐蚀材料，如在钢筋表面涂环氧树脂，隔绝腐蚀性介质与钢筋外表面接触。
现行化学涂层有以下几点不足，亟需改进：
1).环氧涂层钢筋施工方法复杂，且涂层干硬后，钢筋表面摩擦力降低，致使钢筋与混凝土之间握裹力降低；
2).工程造价高，钢筋外表面涂抹环氧树脂，每吨钢筋增加成本约3000元，造价高，是环氧涂层钢筋一直难以大面积推广的主要原因之一。
因此，针对目前盐碱环境中输变电工程、港口工程中用到的钢筋混凝土，如何防止混凝土中钢筋锈蚀还有许多工作要做。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种钢筋阻锈涂层材料及其制备方法和钢筋阻锈方法，解决盐碱环境中钢筋混凝土在服役过程中因受氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀、胀裂等问题，可明显提升钢筋混凝土中钢筋耐锈蚀性能，防止混凝土因钢筋锈蚀发生鼓包，增加建筑物使用寿命，减少后期维修成本。
技术方案：
本发明提供一种钢筋阻锈涂层材料，包括以下组分及各组分的质量份数如下：
矿渣硅酸盐水泥：50～70份；
水性环氧树脂：10～20份；
乳液型界面处理剂：10～20份；
钢筋阻锈剂：5～10份；
消泡剂：0.1～0.5份。
进一步地，所述矿渣硅酸盐水泥为P·S·B42.5或P·S·B52.5中的任意一种。
进一步地，消泡剂为聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚中的任意一种。
进一步地，所述钢筋阻锈剂由以下重量份的原料制成：
水：50～80份；
乙醇胺：10～30份；
环氧改性多元胺：10～30份；
硝酸：5～15份；
钼酸钠：1～10份；
消泡剂：0.1～0.3份。
进一步地，所述乳液型界面处理剂由以下重量份的原料制成：
水：75～85份；
聚丙烯酸酯乳液：3～8份；
甲醛：2～4份；
羟乙基纤维素溶液：1～3份；
苯甲酸钠：1～4份；
丙二醇：0.1～0.5份。
本发明还提供上述的钢筋阻锈涂层材料的制备方法，包括：
将水性环氧树脂、乳液型界面处理剂、钢筋阻锈剂、消泡剂称量好，放在干燥搅拌器内，开机搅拌；
在搅拌过程中加入矿渣硅酸盐水泥，再继续搅拌120～180s。
进一步地，所述乳液型界面处理剂的制备方法包括：
先将总水量50％～60％的水加入反应釜内，加热升温至40～70℃，再加入聚丙烯酸酯乳液进行搅拌，并继续升温至85～100℃，持续搅拌1～2h，调温至90～95℃，加入硝酸，使其pH值控制在1.5～2.0范围内，再加入甲醛，持续搅拌，至水面出现半透明的胶团；
迅速将余下的水加入反应釜内，加入氨水溶液调节pH＝4～5，加入羟乙基纤维素溶液处理溶液中游离甲醛；
降温至50～55℃，使生成的半透明胶团与生成的树脂共溶于水，不停搅拌，直至生成透明乳状液体；
将制得的透明乳状液体用氢氧化钠调节pH为9，静置12h后加入聚丙烯酸酯乳液混合搅拌均匀，再加入丙二醇，即制得乳液型界面处理剂。
进一步地，所述钢筋阻锈剂的制备方法包括：
先将乙醇胺加入反应釜内，加热升温至40～50℃，持续搅拌，加入水持续搅拌30min；
在搅拌状态下先后加入硝酸、钼酸钠，充分搅拌，直至全部溶解；
降温至20℃，搅拌中加入消泡剂，搅拌均匀后即可。
本发明还提供一种钢筋阻锈方法，包括如下步骤：
清除钢筋外表面浮灰和/或油污；
钢筋混凝土工程中钢筋绑扎完成后，把搅拌均匀的上述的钢筋阻锈涂层材料放入喷涂容器中，在钢筋外表面第一次喷涂钢筋阻锈涂层材料，在第一次喷涂完毕的预定时间间隔后，喷涂第二遍，喷涂厚度0.8～2.0mm；
在钢筋阻锈涂层材料喷涂完3～6小后浇筑混凝土。
进一步地，所述预定时间间隔为15～20分钟。
作用机理：钢筋阻锈涂层材料在钢筋周围形成一层阻更致密的保防层，阻碍引起钢筋锈蚀的氯离子到达钢筋表面；钢筋阻锈涂层材料之一水性环氧树脂具有仲羟基和环氧基，本发明所述的钢筋阻锈剂含有的环氧改性多元胺和乙醇胺，也含有大量的环氧基。环氧基具有—CH(O)CH—结构的官能基，特点是反应性强。在混凝土强碱环境下，环氧基会与水泥的水化产物产生加成反应，一般说来碱性大的活性大，反应越充分。因此水泥水化反应过程中，环氧材料与参与水泥水化，浇筑的混凝土中水泥也与钢筋阻锈涂层材料中水泥和环氧基材料反应，使钢筋阻锈涂层材料与后浇筑的混凝土形成一个整体，而不是分开的两层结构，所以钢筋与混凝土的握裹力不减少。矿渣水泥的水化产物与入侵的氯离子发生反应，形成络合物，减少达到钢筋表面氯离了数量。阻锈剂阻碍氯离子到达钢筋表面，同时使得钢筋表面不形成腐蚀电池，起到防锈蚀作用。
有益效果：本发明阻锈涂层材料主要应用于在盐碱环境中修建的钢筋混凝土建筑物，主要解决盐碱环境中钢筋混凝土在服役过程中因受氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀、胀裂等问题，可明显提升钢筋混凝土中钢筋耐锈蚀性能，防止混凝土因钢筋锈蚀发生鼓包，增加建筑物使用寿命，减少后期维修成本。
附图说明
图1a和图1b是处于盐碱土中的钢筋锈蚀实验图。
图2a和图2b是放置于盐水前和盐水后的实验图。
图3a、图3b和图3c是钢筋握裹力的测试图。
图4a和图4b是涂层与钢板粘结力的测试图。
图5a和图5b是盐水锈蚀实验图。
具体实施方式
针对盐碱环境中钢筋混凝土服役过程中钢筋容易锈蚀、常规钢筋阻锈涂层材料与混凝土握裹力降低等问题，本发明提供一种适用于钢筋混凝土中钢筋的阻锈涂层材料及其施工方法。
完成本申请第1个发明任务的方案是，一种乳液型界面处理剂及制备方法。
该乳液型界面处理剂由水、聚丙烯酸酯乳液、硝酸、甲醛、氨水、羟乙基纤维素溶液、苯甲酸钠、丙二醇，通过一系列化学反应制成，各组份质量比例如下：
水：聚丙烯酸酯乳液：硝酸：甲醛：氨水：羟乙基纤维素溶液：苯甲酸钠：丙二醇＝75～85：3～8：适量：2～4：适量：1～3：1～4：0.1～0.5。
优选的，质量比为，水：聚丙烯酸酯乳液：硝酸：甲醛：氨水：羟乙基纤维素溶液：苯甲酸钠：丙二醇＝82～85：5～6：适量：2～3：适量：1～3：2～3：0.1～0.3。
更佳的比例是，水：聚丙烯酸酯乳液：硝酸：甲醛：氨水：羟乙基纤维素溶液：苯甲酸钠：丙二醇＝85：5：1：2.4：3：1.5：2：0.1。
在上述实施例中，由于硝酸和氨水用于调节体系的pH，所以可以在一定范围内使用，能够获得预期的pH值即可。
乳液型界面处理剂的制备步骤如下：
1)、把各种原材料一定质量称量好。
2)、先将部分水(50～60份)加入反应釜内，加热升温至40～70℃，再加入聚丙烯酸酯乳液进行搅拌，并继续升温至85～100℃，持续搅拌1～2h，调温至90～95℃，缓慢加入硝酸，使其pH值控制在1.5～2.0范围内，再缓慢加入甲醛进行，持续搅拌，至水面出现半透明的胶团。
3)、迅速将余下的水加入反应釜内，用加入氨水溶液调节pH＝4～5，加入羟乙基纤维素溶液处理溶液中游离甲醛。
4)、降温至50～55℃，使步聚2生成的半透明胶团与步聚3生成的树脂共溶于水，不停搅拌，直至生成透明乳状液体。
5)、将步骤4制的透明乳状液体用氢氧化钠调节pH到9左右，静置12h后加入聚丙烯酸酯乳液混合搅拌均匀，再加入少量丙二醇，即制得乳液型界面处理剂。
完成本申请第2个发明任务的方案是，提供一种钢筋阻锈剂及制备方法。
一种混凝土钢筋阻锈剂，该阻锈剂由水、乙醇胺、硝酸、钼酸钠、消泡剂组成，各组份质量比例如下：
水：乙醇胺：环氧改性多元胺：硝酸：钼酸钠：消泡剂＝50～80：10～30：10～30；5～15：1～10：0.1～0.3。
进一步优化方案是，水：乙醇胺：环氧改性多元胺：硝酸：钼酸钠：消泡剂＝60～70：15～20：15～20：10～15：2～4：0.1～0.2。
更为优选的方案是，水：乙醇胺：环氧改性多元胺：硝酸：钼酸钠：消泡剂＝64：20：20：13：2.8：0.2。
环氧改性多元胺可选用环氧改性二乙烯三胺、环氧改性三乙烯四胺、环氧改性四乙烯五胺。
乙醇胺可以为二乙醇胺或者三乙醇胺。
该钢筋阻锈剂的制备方法如下，
1)、把阻锈剂的各组份按一定质量称量好；
2)、先将乙醇胺加入反应釜内，加热升温至40～50℃,持续搅拌，加入规定量的水，持续搅拌30min；
3)、在搅拌状态下先后加入硝酸、钼酸钠，充分搅拌，直至全部溶解；
4)、降温至20℃，搅拌中加入消泡剂，搅拌均匀后即可。
完成本申请第3个发明任务是，一种适用于钢筋混凝土中钢筋的阻锈涂层材料及其制备方法。
一种建筑钢筋防锈涂料，该钢筋混凝土中钢筋的阻锈涂层材料由水泥、水性环氧树脂、乳液型界面处理剂、钢筋阻锈剂、消泡剂组成。
钢筋阻锈涂层材料各组份质量比例如下：
水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂＝50～70：10～20：10～20：5～10：0.1～0.5。
进一步优选的实施例是，水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂＝50～60：15～20：15～20：7～10：0.1～0.2。
更优选的实施例是，水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂＝55：18：18：8.9：0.1。
钢筋阻锈涂层材料制备步骤如下：
(1)、水性环氧树脂、乳液型界面处理剂、钢筋阻锈剂、消泡剂按一定质量比例称量好，放在干燥搅拌器内，开机搅拌；
(2)、在搅拌过程中把水泥缓慢加入，全部加完后，再继续搅拌120～180s。
根据本发明的一个实施例，水泥选用矿渣硅酸盐水泥，P·S·B42.5或P·S·B52.5水泥中任一种；
根据本发明的一个实施例，消泡剂选用聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚中任意一种。
根据本发明的一个实施例，乳液型界面处理剂、钢筋阻锈剂须为上文所述的发明材料，在此不再详述。
根据本发明的一个实施例，环氧树脂应选用与矿渣硅酸盐水泥有较合适应性的水性环氧树脂材料。
完成本申请第4个发明任务的方案是，该种钢筋混凝土中钢筋的阻锈涂层材料的施工方法，施工方法如下：
(1)、先清除钢筋外表面浮灰、油污；
(2)、钢筋混凝土工程中钢筋绑扎完成后，把搅拌均匀的钢筋防锈涂料放入喷涂容器中，在钢筋外表面第一次喷涂钢筋防锈涂层材料，第一次喷涂完毕15分钟后，喷涂第2遍，喷涂厚度1mm左右；
(3)、在钢筋阻锈涂层材料喷涂完3～6小后须浇筑混凝土。
需要注意的是，钢筋防锈涂层采用的是上述实施例中的方案。钢筋防锈涂层中的钢筋阻锈剂的配方和制备方法，乳液型界面处理剂及制备方法，均在上文提及，在此不再赘述。换句话说，该实施例中还包括制备乳液型界面处理剂的步骤，制备钢筋阻锈剂的步骤，以及制备钢筋阻锈涂层的步骤。这些步骤在上述实施例中已经描述，故在此处省略。
具体实施例：
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种钢筋阻锈涂层材料，由水泥、水性环氧树脂、乳液型界面处理剂、钢筋阻锈剂、消泡剂组成。
先按水：聚丙烯酸酯乳液：硝酸：甲醛：氨水：羟乙基纤维素溶液：苯甲酸钠：丙二醇＝85：5：1：2.4：3：1.5：2：0.1比例称量乳液型界面处理剂原材料。
按下述步骤制备乳液型界面处理剂：
1)、先将部分水(50～60份)加入反应釜内，加热升温至40～70℃，再加入聚丙烯酸酯乳液进行搅拌，并继续升温至85～100℃，持续搅拌1～2h，调温至90～95℃，缓慢加入硝酸，使其pH值控制在1.5～2.0范围内，再缓慢加入甲醛进行，持续搅拌，至水面出现半透明的胶团。
2)、迅速将余下的水加入反应釜内，用加入氨水溶液调节pH＝4～5，加入羟乙基纤维素溶液处理溶液中游离甲醛。
3)、降温至50～55℃，使步聚2生成的半透明胶团与步聚3生成的树脂共溶于水，不停搅拌，直至生成透明乳状液体。
4)、将步骤3制的透明乳状液体用氢氧化钠调节pH到9左右，静置12h后加入聚丙烯酸酯乳液混合搅拌均匀，再加入少量丙二醇，即制得乳液型界面处理剂。
一种混凝土钢筋阻锈剂，该阻锈剂由水、乙醇胺、硝酸、钼酸钠、消泡剂组成，各组份质量比例如下：
按水：乙醇胺：环氧改性多元胺：硝酸：钼酸钠：消泡剂＝64：20：20：13：2.8：0.2比例称量钢筋阻锈剂制备用原材料。
按下述步骤制备钢筋阻锈剂：
1)、先将乙醇胺加入反应釜内，加热升温至40～50℃,持续搅拌，加入规定量的水，持续搅拌30min；
2)、在搅拌状态下先后加入硝酸、钼酸钠，充分搅拌，直至全部溶解；
3)、降温至20℃，搅拌中加入消泡剂，搅拌均匀后即可。
钢筋阻锈涂层材料各组份质量比例如下：水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂＝55：18：18：8.9：0.1。
该种钢筋阻锈涂层材料的制备步骤如下：
(1)、水性环氧树脂、乳液型界面处理剂、钢筋阻锈剂、消泡剂按一定质量比例称量好，放在干燥搅拌器内，开机搅拌；
(2)、在搅拌过程中把水泥缓慢加入，全部加完后，再继续搅拌120～180s。
该种钢筋混凝土中钢筋的阻锈涂层材料的施工方法，施工方法如下：
(1)、先清除钢筋外表面浮灰、油污；
(2)、钢筋混凝土工程中钢筋绑扎完成后，把搅拌均匀的钢筋阻锈涂层材料放入喷涂容器中，在钢筋外表面第一次喷涂钢筋防锈涂层材料，喷涂厚度0.3mm左右，第一次喷涂完毕15分钟后，喷涂第2遍，喷涂厚度1mm左右；
(3)、在钢筋阻锈涂层材料喷涂完3～6小后浇筑混凝土。
实施例2
钢筋阻锈涂层材料各组份质量比例如下：水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂＝58：15：19：7.9：0.1。
在钢筋外表面第一次喷涂钢筋防锈涂层材料，喷涂厚度0.2mm左右，第一次喷涂完毕16分钟后，喷涂第2遍，喷涂厚度1.5mm左右。
其余与实施例1相同。
实施例3
钢筋阻锈涂层材料各组份质量比例如下：水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂＝65：12：16：6.5：0.5。
在钢筋外表面第一次喷涂钢筋防锈涂层材料，喷涂厚度0.5mm左右，第一次喷涂完毕20分钟后，喷涂第2遍，喷涂厚度0.3mm左右；
其余与实施例1相同。
实施例4
钢筋阻锈涂层材料各组份质量比例如下：水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂＝56：17：19：8.6：0.4。
在钢筋外表面第一次喷涂钢筋防锈涂层材料，喷涂厚度0.5mm左右，第一次喷涂完毕20分钟后，喷涂第2遍，喷涂厚度1.1mm左右；
其余与实施例1相同。
实施例5
钢筋阻锈涂层材料各组份质量比例如下：水泥：水性环氧树脂：乳液型界面处理剂：钢筋阻锈剂：消泡剂＝52：20：20：7.5：0.5。
在钢筋外表面第一次喷涂钢筋防锈涂层材料，喷涂厚度0.4mm左右，第一次喷涂完毕16分钟后，喷涂第2遍，喷涂厚度1.3mm左右；
其余与实施例1相同。
对比例
本对比例中，钢筋混凝土中钢筋不涂刷阻锈涂层。
在本申请中，采用《JGJ/T192-2009钢筋阻锈剂应用技术规程》中的测量方法和指标，对上述实施例1-5的钢筋阻锈涂层材料进行试验。
主要指标包括：
盐水浸渍试验 钢筋棒无锈；
电化学综合试验 电流小于150μA；
混凝土浸烘试验 腐蚀面积减少至少在90％以上；
抗压强度比 ≥90％；
凝结时间差 ±120min。
采用以下公式计算钢筋与混凝土的握裹强度：
τ＝(P1+P2+P3)/3A；其中A＝πDL；
式中，τ为钢筋握裹力，
P1为滑动变形为0.01mm时的荷载(N)；
P2为滑动变形为0.05mm时的荷载(N)；
P3为滑动变形为0.10mm时的荷载(N)；
A为埋入混凝土中的钢筋表面积(mm2)；
D钢筋的公称直径(mm)；
L—钢筋埋入的长度(mm)。
如图1a和图1b所示，图1a展示了不同涂层配方钢筋放于盐碱土中，测试不同涂层配方抗锈蚀性能。图1b展示了不同涂层厚度钢筋放于盐碱土中，测试不同涂层厚度抗锈蚀性能。
图1a与图1b分别是把不同阻锈涂层配方与不同涂层厚度阻锈涂层材料涂刷于钢筋外表面，把钢筋放入配制的强腐蚀盐碱土中，在潮湿环境下测试不同阻锈涂层配方与涂层厚度对钢筋在盐碱腐蚀环境下的锈蚀差别。试验数据显示，把涂刷钢筋阻锈涂层的钢筋直放入盐碱土中或盐水中，钢筋在连续放置60日时仍无任何锈蚀迹象，而不涂刷防腐蚀涂层的钢筋放入盐碱土或盐水中，钢筋24小时后已经产生明显锈蚀迹象。通过试验配对不同配方进行比选，从试验结果分析中提出防腐蚀涂层的最优配方，为盐碱环境防腐涂层的比选提供数据支撑。
表1.实施例1-5中涂抹不同阻锈涂层配方的钢筋在盐碱土或盐水中锈蚀情况
如图2a和图2b所示，图2a为马丘试验末浸泡盐水试样。图2b不同涂层配方马丘试验抗锈蚀性能结果比对。图2a与图2b分别是把不同阻锈涂层配方放强腐蚀环境中做马丘试验，把钢筋放入配制的强腐蚀盐碱土中，测试不同阻锈剂参量对钢板锈蚀性能影响，通过试验可知，阻锈成分越高，其耐锈蚀性能优越，试验数据与分析成果，为不同阻锈剂及其掺量的比选，提供了选择依据。
MFP是阻锈剂，从图中可以看出，对照组的锈蚀相对更加严重。
P/C是聚合物与水泥的比例。
图3a为不同涂层配方对钢筋混凝土握裹力影响测试实验。图3b为钢筋握裹力测试图。图3c展示了钢筋握裹力测试中拔出的钢筋。
图3a与图3b和3c是测试不同阻锈涂层配方对钢筋握裹力影响规律，把C30混凝土浇筑在涂有不同阻锈涂层钢筋上，测试不同阻锈阻锈涂层对钢筋握裹力影响，通过试验可知，本专利申请中阻锈涂层的最优配方，其钢筋握裹力也最大，试验数据与分析成果，为不同阻锈涂层材料的选择与施工方法选择提供了数据支撑。
表2.实施例1-5中不同阻锈涂层配方与钢筋握裹力测试结果
钢筋混凝土裹力试验中，以C30混凝土为基底，涂刷钢筋阻锈涂层的钢筋混凝土握裹力较不涂刷钢筋混凝土阻锈涂层的握裹力整体提升超20％，最高握裹力提升超38％，对钢筋混凝土握裹力提升明显。
图4a为不同涂层配方与钢板粘结力测试实验。图4b为不同涂层配方与钢板粘结力测试实验。
图4a与图4b是测试不同阻锈涂层配方对钢板粘结力影响规律，把钢板表面清理干净，在钢板上涂刷一层不同配方的钢筋阻锈涂层，通过拉拔仪测试钢筋阻锈涂层对钢板粘结力影响规律，通过试验数据分析可知，本专利申请中阻锈涂层的最优配方，其与钢板的粘结力也最大，试验数据与分析成果，为不同阻锈涂层材料的选择与施工方法选择提供了数据支撑。
表3.实施例1-5中不同阻锈涂层配方与钢板粘结力测试结果
在本申请中所述的阻锈涂层材料能够提高钢筋与混凝土粘结力，阻锈涂层材料与钢板粘结力试验，与相同水胶比的水泥净浆相比，与钢板的粘结力提升了2倍以上，主要是阻锈涂层中的界面剂发挥了作用，提升了阻锈涂层材料与钢板的粘结强度，也是间接反应了阻锈涂层材料能提升混凝土与钢筋握裹力原因。因此阻锈涂层材料与钢筋良好的粘结性能，提升了阻锈涂层材料与钢筋，混凝土二者之间的整体性。
作用机理：钢筋阻锈涂层材料在钢筋周围形成一层阻更致密的保防层，阻碍引起钢筋锈蚀的氯离子到达钢筋表面；钢筋阻锈涂层材料之一水性环氧树脂具有仲羟基和环氧基，本发明所述的阻锈涂层含有的环氧改性多元胺和乙醇胺，也含有大量的环氧基。环氧基具有—CH(O)CH—结构的官能基，特点是反应性强。在混凝土强碱环境下，环氧基会与水泥的水化产物产生加成反应，一般说来碱性大的活性大，反应越充分。因此水泥水化反应过程中，环氧材料与参与水泥水化，浇筑的混凝土中水泥也与钢筋阻锈涂层材料中水泥和环氧基材料反应，使钢筋阻锈涂层材料与后浇筑的混凝土形成一个整体，而不是分开的两层结构，所以钢筋与混凝土的握裹力不减少。矿渣水泥的水化产物与入侵的氯离子发生反应，形成络合物，减少达到钢筋表面氯离了数量。阻锈剂阻碍氯离子到达钢筋表面，同时使得钢筋表面不形成腐蚀电池，起到防锈蚀作用。
钢筋表层涂抹上本发明中所述的“钢筋阻锈涂层材料”后，阻锈剂在电化学与结合氯离子方面减缓钢筋锈蚀。把钢筋混凝土试块放入高浓度氯盐环境(5.0％氯化钠+1％硫酸钠溶液)中开展干湿循环加速腐蚀试验，试验时间为1年，24个干湿循环周期，剥开钢筋表面涂层后，钢筋无锈蚀。
换句话说，在本申请中，通过去除阻锈涂层体系中的氯离子元素，并通过生成致密保护层的方式，达到高效阻锈的效果。同时为了避免当前阻锈涂层造成握裹力下降的问题，对阻锈剂的成分进行了调整，含有环氧基的阻锈成分在阻锈的同时，还能够参与水泥水化反应，同时乙醇胺具有乳化作用，于水泥接触界面形成亲水层，具有一定的悬浮效应，加大了水泥颗粒的反应面积，使得环氧基成分与水泥的反应效率和接触面积更大，提高界面的粘接力和握裹力。也就是说，在本申请中，通过阻锈层成分和施工方法的优化，在两个界面之间形成所需的物理化学效果。在阻锈层与钢筋接触的界面，形成预期的致密的阻锈层，使得相关离子难以穿透，提高阻锈的性能。在阻锈层与水泥的连接界面，通过阻锈层中的成分与水泥进行化学反应，提高水泥与阻锈层的粘结力，进而提高了整体的握裹力。本技术充分考虑了钢筋与水泥之间的界面层设计，使得在两个界面之间形成预期的阻锈和粘接性能，提高钢筋混凝土整体的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.钢筋阻锈涂层材料，其特征在于，包括以下组分及各组分的质量份数如下：
矿渣硅酸盐水泥：50～70份；
水性环氧树脂：10～20份；
乳液型界面处理剂：10～20份；
钢筋阻锈剂：5～10份；
消泡剂：0.1～0.5份。
2.如权利要求1所述的钢筋阻锈涂层材料，其特征在于，所述矿渣硅酸盐水泥为P·S·B42.5或P·S·B52.5中的任意一种。
3.如权利要求1所述的钢筋阻锈涂层材料，其特征在于，消泡剂为聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚中的任意一种。
4.如权利要求1所述的钢筋阻锈涂层材料，其特征在于，所述钢筋阻锈剂由以下重量份的原料制成：
水：50～80份；
乙醇胺：10～30份；
环氧改性多元胺：10～30份；
硝酸：5～15份；
钼酸钠：1～10份；
消泡剂：0.1～0.3份。
5.如权利要求1所述的钢筋阻锈涂层材料，其特征在于，所述乳液型界面处理剂由以下重量份的原料制成：
水：75～85份；
聚丙烯酸酯乳液：3～8份；
甲醛：2～4份；
羟乙基纤维素溶液：1～3份；
苯甲酸钠：1～4份；
丙二醇：0.1～0.5份。
6.如权利要求1～5任意一项所述的钢筋阻锈涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：
将水性环氧树脂、乳液型界面处理剂、钢筋阻锈剂、消泡剂称量好，放在干燥搅拌器内，开机搅拌；
在搅拌过程中加入矿渣硅酸盐水泥，再继续搅拌120～180s。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述乳液型界面处理剂的制备方法包括：
先将总水量50％～60％的水加入反应釜内，加热升温至40～70℃，再加入聚丙烯酸酯乳液进行搅拌，并继续升温至85～100℃，持续搅拌1～2h，调温至90～95℃，加入硝酸，使其pH值控制在1.5～2.0范围内，再加入甲醛，持续搅拌，至水面出现半透明的胶团；
迅速将余下的水加入反应釜内，加入氨水溶液调节pH＝4～5，加入羟乙基纤维素溶液处理溶液中游离甲醛；
降温至50～55℃，使生成的半透明胶团与生成的树脂共溶于水，不停搅拌，直至生成透明乳状液体；
将制得的透明乳状液体用氢氧化钠调节pH为9，静置12h后加入聚丙烯酸酯乳液混合搅拌均匀，再加入丙二醇，即制得乳液型界面处理剂。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述钢筋阻锈剂的制备方法包括：
先将乙醇胺加入反应釜内，加热升温至40～50℃，持续搅拌，加入水持续搅拌30min；
在搅拌状态下先后加入硝酸、钼酸钠，充分搅拌，直至全部溶解；
降温至20℃，搅拌中加入消泡剂，搅拌均匀后即可。
9.钢筋阻锈方法，其特征在于，包括如下步骤：
清除钢筋外表面浮灰和/或油污；
钢筋混凝土工程中钢筋绑扎完成后，把搅拌均匀的权利要求1～5任一项所述的钢筋阻锈涂层材料放入喷涂容器中，在钢筋外表面第一次喷涂钢筋阻锈涂层材料，在第一次喷涂完毕的预定时间间隔后，喷涂第二遍，喷涂厚度0.8～2.0mm；
在钢筋阻锈涂层材料喷涂完3～6小后浇筑混凝土。
10.如权利要求9所述的钢筋阻锈方法，其特征在于，所述预定时间间隔为15～20分钟。
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