CN115142053B - 一种钢桥面或钢结构构件的表面处理方法 - Google Patents

一种钢桥面或钢结构构件的表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢桥面或钢结构构件的表面处理方法，钢桥面或钢结构构件安装完成后，在钢材表面浇筑磷酸镁水泥基材料作为铺装层或防护层，其特征在于，浇筑之前，先在钢材表面涂刷一层磷酸盐界面剂，所述磷酸盐界面剂采用磷酸盐系粘结材料。本发明整体具有操作施工简单便捷，能够提高对钢桥面或钢结构构件的表面保护效果，且钢表面和保护层结合强度高的优点。

Description

一种钢桥面或钢结构构件的表面处理方法
技术领域
本发明涉及钢结构建筑防护施工领域，具体涉及一种钢桥面或钢结构构件的表面处理方法。
背景技术
在钢桥面铺设施工时，为了提高桥面强度以及更好地保护钢桥面，通常会在桥面上再铺装一层混凝土水泥材料；另外一些钢结构的构件在施工时，为了提高对钢结构表面的保护效果，也会考虑在表面设置一层混凝土水泥材料。
MPC (磷酸镁水泥)具有凝结硬化速度快、早期强度高、与普通混凝土粘结性能好等优点，具体表现为：(1)小时强度高，MPC的1h抗压强度可达20MPa以上，1h抗折强度可达3.5MPa以上，可以满足混凝土结构快速加固的要求；(2)养护简单，MPC不需要保湿养护措施，自然养护即可，作为胶黏剂用于加固混凝土结构时无需养护；(3)流动性好，MPC具有良好的填充性能，便于施工操作；(4)与普通混凝土粘结性能好，通过MPC的物理和化学结合双效应作用，使MPC与普通混凝土具有较高的粘结强度；(5)耐高温性能好，MPC在1000~1200℃环境下其抗压强度反而会增长。由于具有优异的力学性能和粘结性能，尤其是小时强度高的特性，MPC已经被广泛的用于混凝土道路和机场跑道的快速修复。
为了充分利用MPC早期强度高、粘结强度高和高温性能好的特性，MPC被用于制备砂浆或混凝土并作为钢桥面铺装材料和钢结构防护材料。但是钢板表面非常光滑，与普通硅酸盐水泥一样，磷酸镁水泥与钢材之间的界面粘结强度也同样显著低于有机类胶黏剂与钢板之间的粘结强度，薄弱界面的存在严重影响了磷酸镁水泥基材料与钢板复合后的服役性能。
为了提高钢板和磷酸镁水泥之间的界面粘结强度，通常是借鉴增强普通硅酸盐水泥混凝土和钢板之间界面粘结强度的方式，例如：采用带花纹或波纹的钢板，利用抛丸或机械刻痕等方式增加钢板表面粗糙度，在钢板表面焊接弯起钢筋或抗剪栓钉，以及采用环氧树脂等有机胶黏剂作为界面过渡层。
由于钢板表面光滑，磷酸镁水泥混凝土和钢板之间主要是通过物理粘结获得粘结强度。由于物理粘结主要是依靠较弱的范德华力，因此，磷酸镁水泥混凝土和钢板之间的粘结强度极低，正拉粘结强度通常仅为0.2~0.5 MPa。采用带花纹和波纹的钢板可以显著提高钢板表面粗糙度，从而提高钢板和混凝土之间的界面粘结强度，但是粘结强度也难以超过1MPa。
与传统的增强水泥基材料与钢板界面粘结强度低方式类似，通常认为增强磷酸镁水泥及其混凝土与钢板之间的界面粘结强度首先需要增强钢板的表面粗糙度和摩擦系数。钢板和混凝土之间的摩擦系数与钢板表面粗糙度、锈蚀状态、表面涂装以及混凝土含水率和表面状态等因素相关，测试条件不同，得到的摩擦系数的取值也存在差异。
普通钢板与混凝土界面的基本物理参数如下：涂装钢板与混凝土界面的静摩擦系数为0.7~1.0，动摩擦系数为0.5~0.7。此外，钢板表面锈蚀状况对静摩擦系数也具有显著影响，锈蚀状况的钢材与混凝土的胶结剪切试验和摩阻试验，得到不同锈蚀程度的钢板与混凝土之间的摩擦系数为0.20~0.60（表1）。此外，混凝土的含水率对其与钢材或其他材料之间的摩擦系数也有影响，通常认为含水率增大，摩擦系数也随之增大。
增加钢板表面粗糙度的常用方式包括喷砂、抛丸和机械刻痕等，但是上述方法操作难度较大，且粗糙度评价较为困难，导致钢板表面处理效果难以准确评价。
表1 钢板表面锈蚀程度对其与混凝土摩擦系数的影响
锈蚀程度 无锈 轻锈 重锈 腐锈
锈蚀特征 手感光滑，少量锈蚀，可用干布擦净 手感粗糙，砂纸打磨后基本平整 颗粒状锈蚀，砂纸打磨后局部有锈坑 片状锈渣，砂纸打磨后表面布满锈坑
粗糙度 0.025～0.040 0.050～0.170 0.170～0.340 0.230～0.660
胶结剪切强度 0.435MPa 0.568MPa 0.758MPa 0.762MPa
摩擦系数 0.20～0.25 0.26～0.30 0.40～0.50 0.45～0.60
钢板表面焊接弯起钢筋、抗剪栓钉或剪力键也是目前常用的提高混凝土和钢板的界面剪切粘结强度的方式，但是焊接施工不可避免在弯起钢筋和抗剪栓钉的焊接位置会产生显著的残余应力，影响桥面铺装和钢板防护材料的使用寿命，同时焊接工艺也会导致钢桥面和钢结构的施工更为复杂。
采用环氧树脂等有机粘结剂可以提高混凝土与钢板之间的界面粘结强度，但是环氧树脂基胶黏剂的耐候性较差，用于室外环境时，其粘结性能劣化较为明显，会导致防护层粘结较快失效。此外，有机粘结剂还存在耐高温性能差的问题，通常认为以环氧树脂胶黏剂为代表的有机胶黏剂不适合在温度60℃以上的环境长期使用。而钢桥面的夏季温度可以达到70℃以上，采用有机胶黏剂作为界面处理剂会导致界面粘结快速衰减。
由于现有的界面处理方式难以显著增强磷酸镁水泥基材料与钢板之间的界面粘结强度，严重制约了磷酸镁水泥基材料在钢桥面铺装和钢结构防护工程中的应用。因此，如何采用简单的方式显著改善磷酸镁水泥与钢板之间的界面粘结强度是促进磷酸镁水泥在钢桥面铺装和钢结构防护领域应用首先需要解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种操作施工简单便捷，能够提高对钢桥面或钢结构构件的表面保护效果，且钢表面和保护层结合强度高的钢桥面或钢结构构件的表面处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种钢桥面或钢结构构件的表面处理方法，钢桥面或钢结构构件安装完成后，在钢材表面浇筑磷酸镁水泥基材料作为铺装层或防护层，其特征在于，浇筑之前，先在钢材表面涂刷一层磷酸盐界面剂，所述磷酸盐界面剂采用磷酸盐系粘结材料。
本方案中，所述钢桥面或钢结构构件可以是可移动的钢结构或不可移动的钢结构。所述界面是指钢板和磷酸镁水泥基材料之间的界面。所述磷酸盐系粘结材料是指一种含有金属氧化物和可溶性磷酸盐及磷酸成分，能够基于金属氧化物和可溶性磷酸盐或磷酸的酸碱反应而快速产生强度的界面粘结剂。采用本方案，在钢材表面浇筑磷酸镁水泥基材料之前先涂刷一层特定成分的磷酸盐系粘结材料作为界面剂。使得钢材能够参与进界面剂的酸碱反应从而提高了钢材和界面剂之间结合强度，同时该界面剂材料含有大量和磷酸镁水泥相似的成分，使得二者之间界面也能够渗透结合反应并固结为一体。故极大地提高了钢材表面和磷酸镁水泥基材料之间的结合强度。
作为优选，磷酸镁水泥基材料是指28d抗压强度大于120MPa、抗弯强度大于25MPa的超高性能磷酸镁水泥基材料。这样可以更好地提高钢板与磷酸镁水泥基材料的界面粘结强度。
进一步地，磷酸盐界面剂的组成包括重烧氧化镁、可溶性磷酸盐、稀磷酸、氧化锌和/或锌粉、石英砂、矿物掺合料、缓凝剂、聚合物乳胶粉、甲基纤维素醚和水，其质量份比例范围为重烧氧化镁100份: 可溶性磷酸盐（10-40）份：稀磷酸（5-20）份：氧化锌和/或锌粉（6-10）份：石英砂（50-100）份：矿物掺合料（5-40）份：缓凝剂（5-10）份：聚合物乳胶粉（0.5-2）份：甲基纤维素醚（15-25）份；水作为拌合材料其含量以使得其余材料混合能形成流体即可。
实施时，在上述配比范围内，可以根据钢桥面和钢结构防护材料粘结强度设计要求来调节重烧氧化镁、稀磷酸浓度、可溶性磷酸盐、氧化锌和锌粉、石英砂、填料、缓凝剂和增稠剂的具体质量比，可具体试验其粘结效果选择更优的具体配比。
上述磷酸盐界面剂使用时，可以基于重烧氧化镁和可溶性磷酸盐的酸碱反应快速产生强度，反应过程中主要生成以鸟粪石结晶体（六水磷酸铵镁）为主的产物，具体地说材料中快速产生强度的原理在于能产生以下方程式的化学反应：
MgO + NH4H2PO4 + 5H2O——MgNH4PO4·6H2O。
该方程式中的磷酸二氢铵也可以采用磷酸二氢钾代替。由于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾水解后为酸性，因此，反应过程中，会有部分钢材自身成分参与反应，使其极大地提高界面剂层和钢材表面之间的结合强度。材料中掺加稀磷酸，使得MPC硬化后能够在钢材表面生成厚度30~100μm含磷酸铁盐的致密磷化层，磷化层不仅有助于提高防腐性能，也有助于显著提高MPC与钢材的粘结强度，还可以简化钢材的表面处理工艺。材料中的石英砂和矿物掺合料（作为填料）可调节界面剂的强度、粘聚性和操作性；使得喷涂过程中，颗粒较大的石英砂能够更多露出于界面剂表面层，提高界面粗糙度，使其更好地和上方浇筑的磷酸镁水泥基材料结合。材料中的缓凝剂用于调节并延长界面剂材料凝结时间，使其部分成分尤其上表面部分成分能够缓延至和后续浇筑的磷酸镁水泥基材防护层凝结时间尽量同步，提高二者结合强度。材料中的聚合物乳胶粉和甲基纤维素醚作为增稠剂，可以调节材料粘结性能。其中聚合物乳胶粉在使用时也可以更多地浮于界面剂上层位置，提高界面剂上层和上方磷酸镁水泥基材防护层的结合强度。材料中采用的甲基纤维素醚能够提高界面剂的稠度和防流挂性能，避免界面剂在涂刷过程中发生流淌现象，同时也保证涂刷后界面剂的均匀性。故所以采用上述配比的磷酸盐界面剂，具有成分简单，粘结性好，易于制备的特点，还具有较高的早期强度和良好的体积稳定性。故不仅能够很好地加强钢材和磷酸镁水泥的联结，而且还可以弥补磷酸镁水泥基材料早期强度不足的缺陷，非常适用于钢材表面的快速处理。
作为优选，上述材料配比中，制备磷酸盐界面剂采用的重烧氧化镁比表面积150~200 m2/kg，煅烧温度不低于1500℃，MgO含量不低于82%。重烧氧化镁是磷酸盐界面剂中的碱性组分，上述参数的重烧氧化镁能够具有更好的粘结效果，同时也可以避免镁砂后期缓慢水化导致钢板和铺装层之间产生膨胀变形而导致界面破坏。
作为优选，上述材料配比中，可溶性磷酸盐采用工业级磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钠，纯度不小于98%。这是因为可溶性磷酸盐是磷酸盐界面剂中的酸性组分，上述材料的可溶性磷酸盐遇水后能够快速电离，溶液pH值3~4，呈酸性，产生更好的增强粘结的效果。
进一步地，作为填料的矿物掺合料，优选采用超细偏高岭土和/或超细粉煤灰；其中超细偏高岭土和/或超细粉煤灰的质量比例为重烧氧化镁的5%~40%，超细粉煤灰和超细偏高岭土的比表面积应不小于800 m2/kg。矿物掺合料的作用是改善磷酸盐界面剂流变性能，增强其粘聚性。采用上述参数限定的掺合料可以更好的达成效果。
进一步地，缓凝剂采用工业级硼砂或者硼酸。可以更好地调控磷酸盐界面剂的凝结硬化时间。
进一步地，甲基纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素醚。可以更好地起到调节稠度和防止界面剂流淌的作用。
进一步地，磷酸盐界面剂使用方法过程包括以下步骤：a按配比要求配比好的原料中，取出其中的稀磷酸和部分氧化锌和/或锌粉作为优先涂刷材料单独备用，将作为后涂刷材料的其余成分混合搅拌均匀成混合料；b在钢材表面先涂刷混合均匀的优先涂刷材料；c待涂刷的稀磷酸与氧化锌和/或锌粉反应一段时间后，涂刷拌合好的混合料。
这样采用上述各步骤可以更好地保证处理效果。各步骤中，涂刷稀磷酸与氧化锌和锌粉的混合液体，不仅可以提高磷酸盐界面剂与钢板之间的界面粘结强度，也可以提高钢板的防锈蚀能力；最后涂刷磷酸盐界面剂混合料，最终形成具有可控粗糙度的表面，从而提高磷酸盐界面剂和钢板之间的界面粘结强度，同时提高钢板的防锈蚀能力。
作为优化，a步骤中混合后涂刷材料时，先将后涂刷材料中除水外的干粉原料加入砂浆搅拌机搅拌均匀后（可以采用高速搅拌机搅拌时间30-60秒，搅拌机转速大于1600 r/min，输出功率2~3kW），再加入对应比例拌合水继续搅拌均匀（可以采用高速搅拌机搅拌时间120-180秒），得到混合料。这样在施工现场制备磷酸盐界面剂的混合料，先混合均匀再加入拌合水，防止过早产生水合反应，能够更好地混合均匀，且方便快捷，利于施工。
作为优化，a步骤中，取出稀磷酸和一半的氧化锌和/或锌粉作为优先涂刷材料；b步骤中，将优先涂刷处理混合搅拌30秒，然后涂刷在钢材表面，涂刷两遍，涂刷完成后30分钟，进行步骤c。
这样，让大部分的稀磷酸和氧化锌和/或锌粉以及钢材自身成分先进行反应，生成凹凸的磷化层结构提高和钢板的结合强度；同时残留有部分的稀磷酸能够和后涂刷的混合料中剩余的氧化锌和/或锌粉继续反应结合为一体，极大地提高了界面剂和钢板的整体结合强度。
作为优化，c步骤中，涂刷混合料时，涂刷2遍，涂刷间隔时间5-15分钟，涂刷完成30分钟后即进行混凝土的浇筑施工。
这样，可以更好地保证界面剂反应效果。进一步地，磷酸盐界面剂与钢板的粘结层厚度为0.5~1.0 mm。可更好地保证粘结强度效果。
故上述界面剂的原理是：b步骤将稀磷酸与氧化锌和锌粉涂刷钢板表面首先发挥磷化作用，使钢板表面磷化，同时除去钢板表面锈迹和污渍，其次还可以利用氧化锌和锌粉发挥活性作用，提高钢板的防锈能力。c步骤是利用可溶性磷酸盐与重烧氧化镁快速反应将石英砂粘结在钢板表面形成粗糙度可控的界面，不仅使石英砂和过剩的重烧氧化镁颗粒牢固粘结在钢板表面，也可以提高界面剂自身的抗磨耗性能。故本发明实际上也公开了一种用于钢结构表面处理的磷酸盐界面剂的组成及其使用方法，用于钢结构和混凝土之间可极大地提高二者结合性能。
采用以上技术方案后，本发明的优点在于：（1）将钢板的表面处理与磷酸镁水泥混凝土铺装层施工工艺结合为一体，无需单独的钢板表面处理工艺，简化施工工序和加快施工进度；（2）通过提高钢板表面粗糙度，磷酸镁水泥混凝土和钢板之间的界面粘结强度和抗剪切剥离性能显著提高；（3）简化钢板表面处理工艺和构造措施，显著提高钢板和磷酸镁水泥混凝土之间的粘结强度，从而实现桥面铺装和钢结构防护的快速施工。
本发明操作简单，采用本发明对钢板表面进行处理，磷酸镁水泥混凝土与钢板之间的2h正拉粘结强度就可以达到1.5 MPa以上，从而保证磷酸镁水泥混凝土和钢板之间均有良好的粘结性能，同时实现钢桥面铺装和钢结构防护的快速施工。
综上所述，本发明采用磷酸盐界面剂处理钢结构，利用稀磷酸与氧化锌和锌粉的磷化以及电化学原理，结合磷酸盐界面剂的酸碱反应特征，使钢板在涂刷磷酸盐界面剂之前产生磷化层，并通过磷酸盐界面剂提高钢板和磷酸镁水泥混凝土之间的界面粘结强度，从而显著改善磷酸镁水泥混凝土及其与钢板界面粘结强度，实现钢桥面铺装和钢板防护的快速施工，为钢桥面施工和钢结构防护领域有效利用磷酸镁水泥混凝土提供了新的技术途径和技术保障。本发明整体具有操作施工简单便捷，能够提高对钢桥面或钢结构构件的表面保护效果，且钢表面和保护层结合强度高的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式：
一种钢桥面或钢结构构件的表面处理方法，钢桥面或钢结构构件安装完成后，在钢材表面浇筑磷酸镁水泥基材料作为铺装层或防护层，其特点在于，浇筑之前，先在钢材表面涂刷一层磷酸盐界面剂，所述磷酸盐界面剂采用磷酸盐系粘结材料。
本方案中，所述钢桥面或钢结构构件可以是可移动的钢结构或不可移动的钢结构。所述界面是指钢板和磷酸镁水泥基材料之间的界面。所述磷酸盐系粘结材料是指一种含有金属氧化物和可溶性磷酸盐及磷酸成分，能够基于金属氧化物和可溶性磷酸盐或磷酸的酸碱反应而快速产生强度的界面粘结剂。采用本方案，在钢材表面浇筑磷酸镁水泥基材料之前先涂刷一层特定成分的磷酸盐系粘结材料作为界面剂。使得钢材能够参与进界面剂的酸碱反应从而提高了钢材和界面剂之间结合强度，同时该界面剂材料含有大量和磷酸镁水泥相似的成分，使得二者之间界面也能够渗透结合反应并固接为一体。故极大地提高了钢材表面和磷酸镁水泥基材料之间的结合强度。
其中，磷酸镁水泥基材料是指28d抗压强度大于120MPa、抗弯强度大于25MPa的超高性能磷酸镁水泥基材料。这样可以更好地提高钢板与磷酸镁水泥基材料的界面粘结强度。
其中，磷酸盐界面剂的组成包括重烧氧化镁、可溶性磷酸盐、稀磷酸、氧化锌和/或锌粉、石英砂、矿物掺合料、缓凝剂、聚合物乳胶粉、甲基纤维素醚和水，其质量份比例范围为重烧氧化镁100份: 可溶性磷酸盐（10-40）份：稀磷酸（5-20）份：氧化锌和/或锌粉（6-10）份：石英砂（50-100）份：矿物掺合料（5-40）份：缓凝剂（5-10）份：聚合物乳胶粉（0.5-2）份：甲基纤维素醚（15-25）份；水作为拌合材料其含量以使得其余材料混合能形成流体即可。
实施时，在上述配比范围内，可以根据钢桥面和钢结构防护材料粘结强度设计要求来调节重烧氧化镁、稀磷酸浓度、可溶性磷酸盐、氧化锌和锌粉、石英砂、填料、缓凝剂和增稠剂的具体质量比，可具体试验其粘结效果选择更优的具体配比。
上述材料配比中，制备磷酸盐界面剂采用的重烧氧化镁比表面积150~200 m2/kg，煅烧温度不低于1500℃，MgO含量不低于82%。重烧氧化镁是磷酸盐界面剂中的碱性组分，上述参数的重烧氧化镁能够具有更好的粘结效果。
上述材料配比中，可溶性磷酸盐采用工业级磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钠，纯度不小于98%。这是因为可溶性磷酸盐是磷酸盐界面剂中的酸性组分，上述材料的可溶性磷酸盐遇水后能够快速电离，溶液pH值3~4，呈酸性，产生更好的增强粘结的效果。
其中，作为填料的矿物掺合料，优选采用超细偏高岭土和/或超细粉煤灰；其中超细偏高岭土和/或超细粉煤灰的质量比例为重烧氧化镁的5%~40%，超细粉煤灰和超细偏高岭土的比表面积应不小于800 m2/kg。矿物掺合料的作用是改善磷酸盐界面剂流变性能，增强其粘聚性。采用上述参数限定的掺合料可以更好的达成效果。
其中，缓凝剂采用工业级硼砂或者硼酸。可以更好地调控磷酸盐界面剂的凝结硬化时间。
其中，甲基纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素醚。可以更好地起到调节作用。
磷酸盐界面剂使用方法过程包括以下步骤：a按配比要求配比好的原料中，取出其中的稀磷酸和部分氧化锌和/或锌粉作为优先涂刷材料单独备用，将作为后涂刷材料的其余成分混合搅拌均匀成混合料；b在钢材表面先涂刷混合均匀的优先涂刷材料；c待涂刷的稀磷酸与氧化锌和/或锌粉反应一段时间后，涂刷拌合好的混合料。
这样采用上述各步骤可以更好地保证处理效果。各步骤中，涂刷稀磷酸与氧化锌和锌粉的混合液体，不仅可以提高磷酸盐界面剂与钢板之间的界面粘结强度，也可以提高钢板的防锈蚀能力；最后涂刷磷酸盐界面剂混合料，最终形成具有可控粗糙度的表面，从而提高磷酸盐界面剂和钢板之间的界面粘结强度，同时提高钢板的防锈蚀能力。
a步骤中混合后涂刷材料时，先将后涂刷材料中除水外的干粉原料加入砂浆搅拌机搅拌均匀后（具体采用高速搅拌机搅拌时间30-60秒，搅拌机转速大于1600 r/min，输出功率2~3kW），再加入对应比例拌合水继续搅拌均匀（可以采用高速搅拌机搅拌时间120-180秒），得到混合料。这样在施工现场制备磷酸盐界面剂的混合料，先混合均匀再加入拌合水，防止过早产生水合反应，能够更好地混合均匀，且方便快捷，利于施工。
a步骤中，取出稀磷酸和一半的氧化锌和/或锌粉作为优先涂刷材料；b步骤中，将优先涂刷处理混合搅拌30秒，然后涂刷在钢材表面，涂刷两遍，涂刷完成后30分钟，进行步骤c。这样，让大部分的稀磷酸和氧化锌和/或锌粉以及钢材自身成分先进行反应，生成凹凸的磷化层结构提高和钢板的结合强度；同时残留有部分的稀磷酸能够和后涂刷的混合料中剩余的氧化锌和/或锌粉继续反应结合为一体，极大地提高了界面剂和钢板的整体结合强度。
c步骤中，涂刷混合料时，涂刷2遍，涂刷间隔时间5-15分钟，涂刷完成30分钟后即进行混凝土的浇筑施工。这样，可以更好地保证界面剂反应效果。其中，磷酸盐界面剂与钢板的粘结层厚度为0.5~1.0 mm。可更好地保证粘结强度效果。
具体实施时，磷酸盐界面剂的配合比（质量比）在不同环境温度下的配比可以不同，例如可以如下表：
编号 M P DPA ZnO 锌粉 硼砂 偏高岭土 粉煤灰 石英砂 VAE HPMC 水
1 100 10 20 2 4 5 10 5 50 5 0.5 15
2 100 20 10 4 6 8 20 20 75 8 1 20
3 100 40 5 6 4 10 30 10 100 10 2 25
上表中：M—重烧氧化镁；P—磷酸盐；PA—稀磷酸; VAE—聚合物乳胶粉；HPMC—羟丙基甲基纤维素醚。
下面，以上述具体实施方式公开的方案为基础，申请人选择以钢板为被实施对象，调整不同的配比参数，进行以下三组对比试验。选择的钢板抗拉强度标准值不小于335Mpa。这样的钢板是目前常用于桥面或钢结构构件的结构材料，其作用是承担桥面和结构荷载。
试验例1，本试验例中各步骤均和上述具体实施方式相同，但具体参数数值如下：环境温度为-10~0℃时，本实施例中的磷酸盐界面剂，采用如下质量份数的材料：重烧氧化镁100份，磷酸二氢铵10份，缓凝剂硼砂5份，稀磷酸20份，ZnO2份，锌粉4份，偏高岭土10份，超细粉煤灰5份，石英砂50份，VAE5份，HPMC0.5份，拌合水15份。
试验例2，本试验例中各步骤均和上述具体实施方式相同，但具体参数数值如下：环境温度为0℃~20℃时，本实施例中的磷酸盐界面剂，采用如下质量份数的材料：重烧氧化镁100份，磷酸二氢钾20份，缓凝剂硼砂5份，稀磷酸10份，ZnO4份，锌粉6份，偏高岭土20份，超细粉煤灰20份，石英砂75份，VAE8份，HPMC1份，拌合水15份。
试验例3，试验例中各步骤均和上述具体实施方式相同，但具体参数数值如下：环境温度为20℃~30℃时，本实施例中的磷酸盐界面剂，采用如下质量份数的材料：重烧氧化镁100份，磷酸二氢钾40份，缓凝剂硼砂10份，稀磷酸5份，ZnO6份，锌粉4份，偏高岭土30份，超细粉煤灰10份，石英砂100份，VAE10份，HPMC2份，拌合水25份。
上述三组试验例，采用正拉粘结试验测试磷酸盐界面剂与钢板之间的界面粘结强度。切割70mm×70mm×10mm的钢板。按照前述顺序在钢板表面涂刷磷酸盐界面剂，界面剂涂刷完成后，将成型框放置在涂刷了界面剂的钢板上，然后浇筑磷酸镁水泥混凝土（28d抗压强度不小于60 MPa），成型框的尺寸为50mm×50mm×20mm。浇筑完成后，将试件放置在与环境温度相同的养护箱内，参照JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》，采用正拉粘结试验方法分别测试涂刷界面剂后试件2h和1d时的界面粘结强度。三组试验例试验结果见下表。
作为对比，未涂刷磷酸盐界面剂时，磷酸镁水泥混凝土与钢板的界面粘结强度，2h仅为0.5MPa，1d仅为0.9MPa。故能够看到，采用本方法增强磷酸镁水泥混凝土与钢板之间的界面粘结强度，可以实现不同温度环境条件下钢桥面铺装的快速施工，施工完成2h和1d后其界面粘结强度可以提高3~5倍，另外钢板表面的磷酸镁水泥混凝土未出现明显的剥落现象。这说明使用本发明方法预处理后的钢板，其与磷酸镁水泥混凝土的界面粘结强度显著提高，粘结更加牢固，在不同温度环境下均可以实现磷酸镁水泥混凝土在钢桥面铺装和钢结构防护工程的快速施工。

Claims (5)

1.一种钢结构构件的表面处理方法，钢结构构件安装完成后，在钢材表面浇筑磷酸镁水泥基材料作为铺装层或防护层，其特征在于，浇筑之前，先在钢材表面涂刷一层磷酸盐界面剂，所述磷酸盐界面剂采用磷酸盐系粘结材料；
磷酸盐界面剂的组成包括重烧氧化镁、可溶性磷酸盐、稀磷酸、氧化锌和/或锌粉、石英砂、矿物掺合料、缓凝剂、聚合物乳胶粉、甲基纤维素醚和水，其质量份比例范围为重烧氧化镁100份、可溶性磷酸盐10-40份、稀磷酸5-20份、氧化锌和/或锌粉6-10份、石英砂50-100份、矿物掺合料5-40份、缓凝剂5-10份、聚合物乳胶粉0.5-2份、甲基纤维素醚15-25份；水作为拌合材料其含量以使得其余材料混合能形成流体即可；
上述材料配比中，可溶性磷酸盐采用工业级磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钠，纯度不小于98%；
作为填料的矿物掺合料，采用超细偏高岭土和/或超细粉煤灰；其中超细偏高岭土和/或超细粉煤灰的质量比例为重烧氧化镁的5%~40%，超细粉煤灰和超细偏高岭土的比表面积应不小于800 m2/kg；
缓凝剂采用工业级硼砂或者硼酸；
甲基纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素醚；
磷酸盐界面剂使用方法过程包括以下步骤：a按配比要求配比好的原料中，取出其中的稀磷酸和部分氧化锌和/或锌粉作为优先涂刷材料单独备用，将作为后涂刷材料的其余成分混合搅拌均匀成混合料；b在钢材表面先涂刷混合均匀的优先涂刷材料；c待涂刷的稀磷酸与氧化锌和/或锌粉反应一段时间后，涂刷拌合好的混合料。
2.如权利要求1所述的钢结构构件的表面处理方法，其特征在于，磷酸镁水泥基材料是指28d抗压强度大于120MPa、抗弯强度大于25MPa的超高性能磷酸镁水泥基材料。
3.如权利要求1所述的钢结构构件的表面处理方法，其特征在于，上述材料配比中，制备磷酸盐界面剂采用的重烧氧化镁比表面积150~200 m2/kg，煅烧温度不低于1500℃，MgO含量不低于82%，重烧氧化镁是磷酸盐界面剂中的碱性组分。
4.如权利要求1所述的钢结构构件的表面处理方法，其特征在于，a步骤中混合后涂刷材料时，先将后涂刷材料中除水外的干粉原料加入砂浆搅拌机搅拌均匀后，再加入对应比例拌合水继续搅拌均匀，得到混合料；
a步骤中，取出稀磷酸和一半的氧化锌和/或锌粉作为优先涂刷材料；b步骤中，将优先涂刷处理混合搅拌30秒，然后涂刷在钢材表面，涂刷两遍，涂刷完成后30分钟，进行步骤c。
5.如权利要求4所述的钢结构构件的表面处理方法，其特征在于，c步骤中，涂刷混合料时，涂刷2遍，涂刷间隔时间5-15分钟，涂刷完成30分钟后即进行混凝土的浇筑施工。
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