CN113800828B - 一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统 - Google Patents

一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113800828B
CN113800828B CN202111030387.1A CN202111030387A CN113800828B CN 113800828 B CN113800828 B CN 113800828B CN 202111030387 A CN202111030387 A CN 202111030387A CN 113800828 B CN113800828 B CN 113800828B
Authority
CN
China
Prior art keywords
epoxy resin
concrete
steel bar
microcapsule
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111030387.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113800828A (zh
Inventor
伍文文
黄诚
李晓桐
宋婷婷
王琛
江舟
刘超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Metallurgical Product Quality Supervision And Inspection Station Co ltd
Original Assignee
Shandong Metallurgical Product Quality Supervision And Inspection Station Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Metallurgical Product Quality Supervision And Inspection Station Co ltd filed Critical Shandong Metallurgical Product Quality Supervision And Inspection Station Co ltd
Priority to CN202111030387.1A priority Critical patent/CN113800828B/zh
Publication of CN113800828A publication Critical patent/CN113800828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113800828B publication Critical patent/CN113800828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1018—Coating or impregnating with organic materials
    • C04B20/1029—Macromolecular compounds
    • C04B20/1048—Polysaccharides, e.g. cellulose, or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/26—Corrosion of reinforcement resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统，包括混凝土材料和环氧树脂涂层钢筋，混凝土材料浇筑在环氧树脂涂层钢筋附近，其特征是，所述环氧树脂涂层钢筋外表面喷涂环氧树脂固化剂，所述混凝土材料中加入以环氧树脂为芯材的吸水性微胶囊。当混凝土基体发生开裂时，水携带有害离子(Cl‑、SO4 2‑)沿裂纹扩展方向不断渗入，裂纹尖端应力导致钢筋附近的预置的微胶囊囊壁破裂，环氧树脂流出，与涂覆在钢筋表面的固化剂相遇，固化凝结钢筋表面，阻挡环氧涂层钢筋与水和有害离子的直接接触；同时微胶囊囊壁吸水膨胀，阻碍水和有害离子的进一步渗入，保护钢筋不被锈蚀。吸水性微胶囊的使用，还改善了环氧树脂涂层钢筋与混凝土砂浆的粘结力。

Description

一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统
技术领域
本发明涉及一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统，属于钢筋防腐技术领域。
背景技术
钢筋锈蚀极大损害了混凝土结构完整性和耐久性，严重威胁人们的生命、财产安全，也给社会造成了巨大的经济损失。研究学者研究钢筋锈蚀机理发现，氯离子侵蚀是导致钢筋脱钝锈蚀的重要原因。因此，人们通过阴极保护、添加阻锈剂以及开发环氧涂层钢筋等技术手段来减缓钢筋锈蚀速率。其中，制造环氧涂层钢筋的方式，简单有效，应用愈加广泛。
环氧树脂涂层钢筋是将打磨后的普通钢筋表面涂覆一层环氧树脂保护层的特殊钢筋，涂层原料一般选用环氧树脂粉末，以静电喷涂方式制作，经过养护固化形成一层完整、连续、包裹住整个钢筋表面的环氧树脂薄膜保护层。根据实际工程调研结果和室内试验的试验结果得知，当钢筋表面的环氧树脂涂层处于完好状态时，环氧涂层可以有效的延长钢筋的使用寿命，提高混凝土结构的耐久性。但是，当环氧树脂涂层钢筋因搬运、施工等原因发生局部涂层破损时，则会导致钢筋锈蚀加速，因此，对环氧树脂涂层的实时修复尤为重要。在实际工程中，现有技术手段只能对未施工前的环氧树脂涂层进行裂纹修复，而对于环氧树脂涂层钢筋包裹在混凝土内，则无法修复。
微胶囊技术是将某一目标物芯材用各高分子材料作为囊壁完全包覆起来，然后逐渐地通过某些外部刺激或缓释作用使目标物的功能再次在外部呈现出来，或者依靠囊壁的屏蔽作用起到保护芯材的作用。目前微胶囊技术在建筑行业也得到了广泛应用。CN110204260A公开了一种抗蚁混凝土及其制备方法，抗蚁混凝土为在混凝土中掺入可防治白蚁的毒死蜱微胶囊，可有效防治白蚁，解决白蚁破坏混凝土结构的工程问题。CN110922087A公开了一种基于裂缝响应用于超高温油井水泥的高效自愈剂及用途，自愈剂包括微胶囊化环氧树脂和固化剂，自愈剂可在没有发生油、气及水窜时对裂缝进行及时修复。CN110282903A公开了一种修复混凝土裂缝的微胶囊，该微胶囊包括壁材、夹层和芯材，壁材为水泥基材料，芯材为细菌修复剂，夹层为不溶性水泥缓凝剂，微胶囊的水泥外壳能够随水泥结构中裂缝的形成而开裂，进而释放细菌修复剂，启动裂缝的修复。经检索，没有发现微胶囊技术应用于钢筋的防腐方面的报道。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统。本发明将芯材为环氧树脂的吸水性微胶囊预置在混凝土中的环氧涂层钢筋(外表面喷涂环氧树脂固化剂)附近，一旦混凝土发生开裂，外界有害离子浸入，微胶囊一方面吸水阻碍水和有害离子的进一步渗入，一方面释放环氧树脂，通过固化剂固化在钢筋表面，对涂层裂纹进行修补，从而达到保护钢筋不被锈蚀的目的。吸水性微胶囊的使用，还改善了环氧树脂涂层钢筋与混凝土砂浆的粘结力。
本发明的技术方案是：一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统，包括混凝土材料和环氧树脂涂层钢筋，混凝土材料浇筑在环氧树脂涂层钢筋附近，其特征是，所述环氧树脂涂层钢筋外表面喷涂环氧树脂固化剂，所述混凝土材料中加入以环氧树脂为芯材的吸水性微胶囊。一旦混凝土发生开裂，外界有害离子浸入，微胶囊一方面吸水阻碍水和有害离子的进一步渗入，一方面释放环氧树脂，通过固化剂固化在钢筋表面，对涂层裂纹进行修补，从而达到保护钢筋不被锈蚀的目的。
上述以环氧树脂为芯材的吸水性微胶囊为：以吸水性材料为囊壁，以环氧树脂为囊芯；微胶囊粒径为200μm～3.5mm。其中微胶囊囊壁吸水性材料为海藻酸盐、明胶等吸水凝胶中的一种，优选以海藻酸钙为囊壁制备的环氧树脂-海藻酸钙微胶囊，海藻酸钙与环氧树脂的质量比为1:6～8。
上述喷涂的环氧树脂固化剂用量为0.1～0.5kg/m2，选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、间苯二甲胺、β-羟乙基乙二胺、氯化铵、改性胺类固化剂中一种或几种。
上述混凝土材料，包括水泥、砂、水及微胶囊，还可以加入细骨料、粗骨料和外加剂等，其中，微胶囊的掺加量为水泥质量的0.5～15％，优选5～10％。
上述混凝土用钢筋防腐系统的施工方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂涂层钢筋外表面喷涂环氧树脂固化剂；
(2)将包括水泥、砂、水及微胶囊的混凝土材料搅拌均匀，得到混凝土混合料；
(3)将掺有微胶囊的混凝土混合料浇筑在钢筋附近，成型、养护，即形成基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统。
本发明的优势为：
1、对环氧涂层钢筋进行双重防腐(如图1所示)
(1)当混凝土基体发生开裂时，水携带有害离子(Cl-、SO4 2-)沿裂纹扩展方向不断渗入，裂纹尖端应力导致钢筋附近的预置的微胶囊囊壁破裂，环氧树脂流出，与涂覆在钢筋表面的固化剂相遇，固化凝结钢筋表面，阻挡环氧涂层钢筋与水和有害离子的直接接触；
(2)微胶囊囊壁吸水膨胀，阻碍水和有害离子的进一步渗入，保护钢筋不被锈蚀。
2、改善了环氧树脂涂层钢筋与混凝土砂浆粘结力
本发明使用的吸水性微胶囊在新拌混凝土中吸收了水分，随着水泥水化过程的进行不断释放水分，提高周围水泥颗粒的水化程度，生成更多的水化产物，从而改善了环氧树脂涂层钢筋与混凝土砂浆粘结力差的问题。
附图说明
图1为基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统结构及原理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步说明，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例1
1.钢筋准备
取6根环氧树脂涂层钢筋，型号GHT RL335-20，每根长300mm，钢筋表面无任何缺陷；利用超声波对钢筋进行清洗，擦干后于干燥器中干燥24h后取出，然后用分析天平称取每根钢筋的初始重量(如表1)，并存放在干燥器中备用。
2.制备微胶囊
称取3.00g海藻酸钠固体，加入到250mL去离子水中，置于恒温磁力搅拌器上，设置温度60℃进行搅拌，待海藻酸钠固体完全溶解后，得到海藻酸钠溶液。
分别向海藻酸钠溶液中加入0.200g十二烷基苯磺酸钠和20.00g环氧树脂，继续搅拌30min，冷却后得到环氧树脂-海藻酸钠混合溶液。海藻酸钙与环氧树脂的质量比为1:7。
将20.00g醋酸钙加入到250ml去离子水中，配制醋酸钙溶液；利用规格为医用25G针头的一次性注射器，将海藻酸钠-环氧树脂混合液逐滴滴加到醋酸钙溶液中，滴加完成后，继续固化30min。
固化结束后，将固化好的微胶囊用无水乙醇冲洗三次，风干，即得到环氧树脂-海藻酸钙微胶囊。
所得微胶囊平均粒径为1.28mm，囊壁厚度约为95μm。
3.试验过程
取3根环氧树脂涂层钢筋，利用喷雾装置，在其表面喷涂固化剂四乙烯五胺，固化剂用量为0.15kg/m2；另外3根不做任何处理。
实施例1：
将9.22kg水泥、3.5kg水(水灰比为0.38)在搅拌桨下机械搅拌120s；然后加入水泥质量5％的环氧树脂-海藻酸钙微胶囊，继续搅拌120s后，加入10.24kg砂翻拌至均匀。将掺杂有微胶囊的混凝土浇筑在喷涂有固化剂的环氧树脂涂层钢筋周围，制备成3块500mm*300mm*300mm的棱柱体试件，于标准养护条件下(相对湿度95％以上，温度20±2℃)养护24h后取出，浸泡于2.0％氯化钠溶液中56天，然后取出试件中的钢筋，刮去钢筋上沾附的混凝土，利用超声波对钢筋进行清洗，吹干后于干燥器中干燥24h后称重，于初始重量作对比，结果如下表1。
对比例：
将9.22kg水泥、3.5kg水(水灰比为0.38)在搅拌桨下机械搅拌240s；然后加入10.24kg砂翻拌至均匀。将未掺杂微胶囊的混凝土浇筑在未做处理的环氧树脂涂层钢筋周围，制备成3块500mm*300mm*300mm的棱柱体试件，于标准养护条件(相对湿度95％以上，温度20±2℃)下养护24h后取出，浸泡于2.0％氯化钠溶液中56天，然后取出试件中的钢筋，刮去钢筋上沾附的混凝土，利用超声波对钢筋进行清洗，吹干后于干燥器中干燥24h后称重，于初始重量作对比，结果如下表1。
表1本发明与对比例的锈蚀失重率对比
Figure BDA0003244998250000041
/>
由上述实验结果(表1)可知，现有技术下的钢筋锈蚀失重率为7.88％，而在基于微胶囊技术混凝土用钢筋防腐系统中，钢筋锈蚀失重率为2.55％，基于微胶囊技术混凝土用钢筋防腐系统能够有效减缓钢筋锈蚀。

Claims (5)

1.一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统，包括混凝土材料和环氧树脂涂层钢筋，混凝土材料浇筑在环氧树脂涂层钢筋附近，其特征是，所述环氧树脂涂层钢筋外表面喷涂环氧树脂固化剂，所述混凝土材料中加入以环氧树脂为芯材的吸水性微胶囊；
所述以环氧树脂为芯材的吸水性微胶囊为：以吸水性材料为囊壁，以环氧树脂为囊芯；微胶囊粒径为200μm～3.5mm；所述囊壁为水凝胶；
所述混凝土材料，包括水泥、砂、水及微胶囊，其中，微胶囊的掺加量为水泥质量的5～10％。
2.如权利要求1所述的一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统，其特征是，所述以环氧树脂为芯材的吸水性微胶囊为以海藻酸钙为囊壁制备的环氧树脂-海藻酸钙微胶囊，海藻酸钙与环氧树脂的质量比为1:6～8。
3.如权利要求1所述的一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统，其特征是，所述喷涂的环氧树脂固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、间苯二甲胺、β-羟乙基乙二胺、氯化铵、改性胺类固化剂中一种或几种。
4.如权利要求3所述的一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统，其特征是，所述喷涂的环氧树脂固化剂用量为0.1～0.5kg/m2。
5.权利要求1-4中任一项所述的混凝土用钢筋防腐系统的施工方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂涂层钢筋外表面喷涂环氧树脂固化剂；
(2)将包括水泥、砂、水及以环氧树脂为芯材的吸水性微胶囊的混凝土材料搅拌均匀，得到混凝土混合料；
(3)将步骤(2)获得的混凝土混合料浇筑在环氧树脂涂层钢筋附近，成型、养护，形成基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统。
CN202111030387.1A 2021-09-03 2021-09-03 一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统 Active CN113800828B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111030387.1A CN113800828B (zh) 2021-09-03 2021-09-03 一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111030387.1A CN113800828B (zh) 2021-09-03 2021-09-03 一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113800828A CN113800828A (zh) 2021-12-17
CN113800828B true CN113800828B (zh) 2023-03-24

Family

ID=78942308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111030387.1A Active CN113800828B (zh) 2021-09-03 2021-09-03 一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113800828B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115073998A (zh) * 2022-07-05 2022-09-20 富佰新材料(浙江)有限公司 一种磨砂型高性能自修复复合环氧涂层钢筋

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101289298B (zh) * 2008-05-20 2012-06-06 深圳大学 使用脲醛树脂类高分子微胶囊的自修复混凝土及其制造方法
CN103496874B (zh) * 2013-09-16 2016-07-06 深圳大学 一种具有化学触发功能的化学自修复混凝土及其制备方法
CN104559683B (zh) * 2013-10-11 2018-05-11 中国石油化工股份有限公司 用于钢筋混凝土结构的耐湿热侵蚀的双组份环氧树脂涂层
CN105924226B (zh) * 2016-04-26 2018-02-13 大连交通大学 一种防腐钢筋混凝土轨枕及其制备方法
CN106702991A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 中国科学院金属研究所 一种海水拌养混凝土
CN107777905A (zh) * 2017-11-06 2018-03-09 南京工程学院 一种环氧树脂微胶囊、制备及应用
CN108409178A (zh) * 2018-03-12 2018-08-17 北京工业大学 一种溶胀型微胶囊/水泥基自修复体系

Also Published As

Publication number Publication date
CN113800828A (zh) 2021-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5575841A (en) Cementitious materials
JPH0761852A (ja) セメント組成物
CN109485296B (zh) 一种溶胀阻迁型微胶囊氯离子固化剂及其制备方法和应用
JP7243982B2 (ja) コンクリート補修剤
JP3410474B2 (ja) 硬化セメント材料の修復用組成物及びその処理方法
CN111875321B (zh) 一种基于海水和珊瑚砂的水下修补材料及其制备方法
CZ283350B6 (cs) Způsob ošetřování betonu
CN113800828B (zh) 一种基于微胶囊技术的混凝土用钢筋防腐系统
JPS6320799B2 (zh)
Zuo et al. Preparation of metal hydroxide microcapsules and the effect on pH value of concrete
CN111285646A (zh) 一种环氧树脂改性裂缝修补砂浆及其制备和使用方法
KR100696987B1 (ko) 보수용 방청 몰탈 조성물
CN109574583B (zh) 一种高强混凝土及其制备方法
CN112939506B (zh) 一种混凝土用裂纹自愈合快速响应添加剂的制备方法
JPH0468272B2 (zh)
Zuo et al. Preparation and properties of cement mortar/metal hydroxide microcapsules composites
US9145336B2 (en) Self-repairing composites responsive in the presence of an aqueous medium
EP0398356B1 (en) Method of preventing the deterioration of a hardened cement-based mass
KR100773743B1 (ko) 보수용 방청 몰탈 조성물을 이용한 보강공법
CN113213806A (zh) 一种延迟渗透型核壳结构氯离子固化剂及其制备方法
CN107285673B (zh) 一种水泥基混凝土防水涂料及其制备和使用方法
JPS61256951A (ja) 硬化コンクリ−トの劣化防止方法
JP2501591B2 (ja) モルタル・コンクリ−トの養生用封緘剤
CN112456861A (zh) 一种混凝土防水密实剂的制备方法
JP2011136887A (ja) 補修材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant