CN115677318B - 一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土结构耐久性技术领域，具体涉及一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括如下步骤：步骤一、将硅烷改性环氧涂料涂覆于钢筋表面，制备硅烷改性环氧涂层钢筋；步骤二、将疏水化合孔栓物阻锈剂掺入氯氧镁水泥再生骨料混凝土，并结合步骤一制备的硅烷改性环氧涂层钢筋成型钢筋‑氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；步骤三、将成型后的钢筋‑氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件经拆模、构件表面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料、养护后，即得。从钢筋表面强化、混凝土内部强化和混凝土表层强化三个角度来提高钢筋的防腐性能和氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构的服役寿命。

Description

一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法
技术领域
本发明涉及混凝土结构耐久性技术领域，尤其涉及一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法。
背景技术
西部盐湖地区广泛存在高浓度的氯离子、硫酸根氯离子、镁氯离子等多种有害离子，以及干冷、干热的严酷气候条件，极易导致当地普通混凝土3～5年内出现明显的损伤劣化，从而严重影响混凝土结构的服役寿命。而以氯氧镁水泥为胶凝材料的混凝土，在西部盐湖地区表现出较好的耐久性；此外，再生骨料是一种节能环保型建筑材料。故以氯氧镁水泥、再生骨料和外加剂等为原材料，制备出适用于西部盐湖地区的氯氧镁水泥再生骨料混凝土，具有重要的工程应用价值和社会价值。
然而，氯氧镁水泥是轻烧氧化镁、氯化镁和水形成的气硬性胶凝材料，其原材料决定了氯氧镁水泥再生骨料混凝土具有较高的初始氯离子含量；再生骨料的多孔性，决定了氯氧镁水泥再生骨料混凝土具有较高的表观氯离子扩散系数，极易导致其内部的钢筋发生锈蚀。众所周知，氧气和水是导致钢筋锈蚀的最根本因素，氯离子是加速钢筋锈蚀最显著的因素，故氧气、水和氯离子均是导致钢筋锈蚀的有害介质。
目前，针对氯氧镁水泥混凝土结构中钢筋的锈蚀，主要通过钢筋表面涂覆防腐涂层抑制有害介质传输、延迟其到达钢筋表面的时间，实现钢筋防腐，暂未发现氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构中钢筋防腐性提升方法的研究。因此，如何提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性，以期提高其服役寿命，进而便于对氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构的推广使用，是需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，以解决氯氧镁水泥较高的初始氯离子含量、再生骨料的多孔性，极易导致氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构内部的钢筋发生锈蚀，严重影响氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构的服役寿命的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括如下步骤：
步骤一、将硅烷改性环氧涂料涂覆于钢筋表面，制备硅烷改性环氧涂层钢筋；
步骤二、将疏水化合孔栓物阻锈剂掺入氯氧镁水泥再生骨料混凝土，并结合步骤一制备的硅烷改性环氧涂层钢筋成型钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
步骤三、将成型后的钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件经拆模、构件表面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料、养护后，即得提升防腐性的钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件。
所述步骤一中硅烷改性环氧涂料涂覆于钢筋表面是在室内干燥条件下进行的，控制室内温度为14-22℃，相对湿度为59-69％。
所述步骤一中制备硅烷改性环氧涂层钢筋的方法是将钢筋依次经除锈、清洗除尘、涂覆第一层涂层、第一次固化、涂覆第二层涂层和第二次固化后，即得硅烷改性环氧涂层钢筋。优选的，第一次固化和第二次固化的时间均为24h以上。第一涂层和第二涂层的厚度均为38-42μm。
所述硅烷改性环氧涂料是将硅烷与环氧树脂以质量比1:4进行配制得到的。
所述步骤一中的钢筋采用HPB300普通钢筋。
所述步骤二中疏水化合孔栓物阻锈剂的有效成分是脂肪酸类化学组分，每立方米氯氧镁水泥再生骨料混凝土掺入疏水化合孔栓物阻锈剂30-35kg。优选的，掺入疏水化合孔栓物阻锈剂32kg。
所述步骤三中水泥基渗透结晶型防水材料是通过特种水泥、石英砂、多种活性化学物质配制得到。
所述步骤三中水泥基渗透结晶型防水材料分两次涂刷，构件养护21d后第一次涂刷，固化后第二次涂刷，继续养护至28d。优选的，所述第一次涂刷和第二次涂刷的涂层厚度均为0.7-1.0mm。
所述方法还包括对养护后的构件进行卤水浸泡试验的步骤。
所述浸泡试验所用卤水仿照西部盐湖配置，化学组成如下(单位mg/L):
所述方法还包括对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得不同暴露龄期钢筋的极化曲线，进而计算极化电阻，评价钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件的耐蚀性能。
所述电化学测试的方法为：测试8h前将待测构件浸泡在饱和氢氧化镁溶液中，在室内干燥条件下，采用电化学工作站的三电极测试系统对浸泡0d、90d、180d、270d和360d的钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行微极化区(ΔE+10mV～ΔE-10mV)极化曲线测试，根据微极化区极化曲线，通过线性极化电阻法计算极化电阻。
本发明的有益效果：
(1)本发明针对西部盐湖地区环境特点，以及氯氧镁水泥较高的初始氯离子含量、再生骨料的多孔性，极易导致其内部的钢筋发生锈蚀，严重影响氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构的服役寿命，从钢筋表面强化、混凝土内部强化和混凝土表层强化三个角度，分别采用硅烷改性环氧涂层、疏水化合孔栓物阻锈剂和水泥基渗透结晶型防水材料等多重防腐性提升方法来提高钢筋的防腐性能，以期提升西部盐湖地区氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构的耐蚀性能，提高氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构的服役寿命。本发明通过电化学测试方法，对不同防腐性提升方法下钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件的耐蚀性能进行分析。
(2)硅烷改性环氧涂层钢筋，延长有害介质到达钢筋表面的时间来降低钢筋发生锈蚀的风险，且该涂层可涂可刷，施工方便、造价经济等。
(3)疏水化合孔栓物阻锈剂，从根本出发治理混凝土中的毛细管现象，使水排泄在混凝土外，改善毛细孔吸水问题，抑制混凝土渗漏和氯离子渗透等，缓解钢筋锈蚀等问题；此外，疏水化合孔栓物阻锈剂具有无毒、环保等优点。
(4)水泥基渗透结晶型防水材料，使混凝土中形成不溶于水的结晶体，堵塞毛细孔道，从而提高混凝土致密性，抑制钢筋锈蚀；此外，水泥基渗透结晶型防水材料具有无毒、环保、施工方便、造价经济等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明单一防腐性提升方法对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响曲线；
图2为本发明双重防腐性提升方法对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响曲线；
图3为本发明多重防腐性提升方法对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响曲线；
图4为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本发明中，疏水化合孔栓物阻锈剂、水泥基渗透结晶型防水材料为市场购买得到。下面实施例中，硅烷改性环氧涂料均是将硅烷与环氧树脂以质量比1:4进行配制得到的。室内干燥条件下的温度为18℃，相对湿度为64％。
实施例1
一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括以下步骤：
步骤1，硅烷改性环氧涂层钢筋制备：室内干燥条件下(温度18℃，相对湿度64％)，将硅烷改性环氧涂料涂覆在钢筋表面，制备硅烷改性环氧涂层钢筋；涂层厚度为40+40μm(两次涂覆，第一涂层和第二涂层的厚度均为40μm)；
步骤2，钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件成型：室内干燥条件下(温度18℃，相对湿度64％)，按照既定配合比成型普通钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件和硅烷改性环氧涂层钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
氯氧镁水泥再生骨料混凝土的配比如下(单位kg/m3)：
步骤3，卤水浸泡试验：室内干燥条件下，将成型后的构件拆模、养护至28d，进行卤水浸泡试验；
卤水化学组成如下(单位mg/L):
步骤4，电化学测试：室内干燥条件下，对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得0d、90d、180d、270d和360d时钢筋的微极化区(ΔE+10mV～ΔE-10mV)极化曲线(如图1所示)。
图1是单一防腐性提升方法(无防腐性提升方法和硅烷改性环氧涂层钢筋)对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响。
实施例2
一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括以下步骤：
步骤1，钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件成型：室内干燥条件下，将疏水化合孔栓物阻锈剂掺入氯氧镁水泥再生骨料混凝土，成型普通钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
氯氧镁水泥再生骨料混凝土的配比如下(单位kg/m3)：
步骤2，卤水浸泡试验：室内干燥条件下，将成型后的构件拆模、养护至28d，进行卤水浸泡试验；
卤水化学组成如下(单位mg/L):
步骤3，电化学测试：室内干燥条件下，对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得不同暴露龄期钢筋的微极化区(ΔE+10mV～ΔE-10mV)极化曲线(如图1所示)。
图1是单一防腐性提升方法(疏水化合孔栓物阻锈剂)对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响。
实施例3
一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括以下步骤：
步骤1，钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件成型：室内干燥条件下，按照既定配合比成型普通钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
氯氧镁水泥再生骨料混凝土的配比如下(单位kg/m3)：
步骤2，卤水浸泡试验：室内干燥条件下，将成型后的构件拆模、构件表面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料、继续养护至28d，构件进行卤水浸泡试验；涂刷的涂层厚度为0.8+0.8mm(两次涂刷，第一次涂刷和第二次涂刷的涂层厚度0.8mm)；
卤水化学组成如下(单位mg/L):
步骤3，电化学测试：室内干燥条件下，对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得0d、90d、180d、270d和360d时钢筋的微极化区(ΔE+10mV～ΔE-10mV)极化曲线(如图1所示)。
图1单一防腐性提升方法(水泥基渗透结晶型防水材料)对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响。
实施例4
一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括以下步骤：
步骤1，硅烷改性环氧涂层钢筋制备：室内干燥条件下，将硅烷改性环氧涂料涂覆在钢筋表面，制备硅烷改性环氧涂层钢筋；涂层厚度为40+40μm(两次涂覆，第一涂层和第二涂层的厚度均为40μm)；
步骤2，钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件成型：室内干燥条件下，将疏水化合孔栓物阻锈剂掺入氯氧镁水泥再生骨料混凝土，按照既定配合比成型普通钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件和硅烷改性环氧涂层钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
氯氧镁水泥再生骨料混凝土的配比如下(单位kg/m3)：
步骤3，卤水浸泡试验：室内干燥条件下，将成型后的构件拆模、养护至28d，进行卤水浸泡试验；
卤水化学组成如下(单位mg/L):
步骤4，电化学测试：室内干燥条件下，对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得0d、90d、180d、270d和360d时钢筋的微极化区(ΔE+10mV～ΔE-10mV)极化曲线(如图2所示)。
图2是双重防腐性提升方法(硅烷改性环氧涂层钢筋和疏水化合孔栓物阻锈剂)对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响。
实施例5
一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括以下步骤：
步骤1，硅烷改性环氧涂层钢筋制备：室内干燥条件下，将硅烷改性环氧涂料涂覆在钢筋表面，制备硅烷改性环氧涂层钢筋；涂层厚度为40+40μm(两次涂覆，第一涂层和第二涂层的厚度均为40μm)；
步骤2，钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件成型：室内干燥条件下，按照既定配合比成型普通钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件和硅烷改性环氧涂层钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
氯氧镁水泥再生骨料混凝土的配比如下(单位kg/m3)：
步骤3，卤水浸泡试验：室内干燥条件下，将成型后的构件拆模、构件表面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料、继续养护至28d，构件进行卤水浸泡试验；涂刷的涂层厚度为0.8+0.8mm(两次涂刷，第一次涂刷和第二次涂刷的涂层厚度0.8mm)；
卤水化学组成如下(单位mg/L):
步骤4，电化学测试：室内干燥条件下，对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得0d、90d、180d、270d和360d时钢筋的微极化区(ΔE+10mV～ΔE-10mV)极化曲线(如图2所示)。
图2是双重防腐性提升方法(硅烷改性环氧涂层钢筋和水泥基渗透结晶型防水材料)对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响。
实施例6
一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括以下步骤：
步骤1，钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件成型：室内干燥条件下，将疏水化合孔栓物阻锈剂掺入氯氧镁水泥再生骨料混凝土，成型普通钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
氯氧镁水泥再生骨料混凝土的配比如下(单位kg/m3)：
步骤2，卤水浸泡试验：室内干燥条件下，将成型后的构件拆模、构件表面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料、继续养护至28d，进行卤水浸泡试验；涂刷的涂层厚度为0.8+0.8mm(两次涂刷，第一次涂刷和第二次涂刷的涂层厚度0.8mm)；
卤水化学组成:mg/L
步骤3，电化学测试：室内干燥条件下，对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得0d、90d、180d、270d和360d时钢筋的微极化区(ΔE+10mV～ΔE-10mV)极化曲线(如图2所示)。
图2是双重防腐性提升方法(疏水化合孔栓物阻锈剂和水泥基渗透结晶型防水材料)对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响
实施例7
一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，包括以下步骤：
步骤1，硅烷改性环氧涂层钢筋制备：室内干燥条件下，将硅烷改性环氧涂料涂覆在钢筋表面，制备硅烷改性环氧涂层钢筋；涂层厚度为40+40μm；
步骤2，钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件成型：室内干燥条件下，将疏水化合孔栓物阻锈剂掺入氯氧镁水泥再生骨料混凝土，按照既定配合比成型普通钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件和硅烷改性环氧涂层钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
氯氧镁水泥再生骨料混凝土的配比如下(单位kg/m3)：
步骤3，卤水浸泡试验：室内干燥条件下，将成型后的构件拆模、构件表面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料、继续养护至28d，构件进行卤水浸泡试验；涂层厚度为0.8+0.8mm(两次涂刷，第一次涂刷和第二次涂刷的涂层厚度0.8mm)；
卤水化学组成:mg/L
步骤4，电化学测试：室内干燥条件下，对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得0d、90d、180d、270d和360d时钢筋的微极化区(ΔE+10mV～ΔE-10mV)极化曲线(如图3所示)。
图3是多重防腐性提升方法(硅烷改性环氧涂层钢筋、疏水化合孔栓物阻锈剂和水泥基渗透结晶型防水材料)对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件中钢筋极化电阻的影响。
从上述实施例钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件卤水浸泡试验下钢筋在0d、90d、180d、270d和360d的极化电阻变化，不难看出单一或多重防腐性提升方法均能提高钢筋的防腐性能，本发明部分解决了钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构耐久性差的问题。实施例1～3中，单一防腐性提升方法下钢筋的极化电阻均大于无防腐性提升方法下钢筋的极化电阻；实施例4～6中，双重防腐性提升方法下钢筋的极化电阻均明显大于无防腐性提升方法下钢筋的极化电阻；实施例7中，多重防腐性提升方法下钢筋的极化电阻远大于无防腐性提升方法下钢筋的极化电阻；故，对于防腐性提升方法的提升效果，多重防腐性提升方法>双重防腐性提升方法>单一防腐性提升方法>无防腐性提升方法。
以上图1～图3说明了实施例1～7的有效性，也表明单一、双重或多重防腐性提升方法对提升钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土耐久性是可行的。
由上述实施例可知，本发明通过采用硅烷改性环氧涂层钢筋、疏水化合孔栓物阻锈剂和水泥基渗透结晶型防水材料的防腐性提升方法，能显著提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构的服役寿命。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将硅烷改性环氧涂料涂覆于钢筋表面，制备硅烷改性环氧涂层钢筋；
步骤二、将疏水化合孔栓物阻锈剂掺入氯氧镁水泥再生骨料混凝土，并结合步骤一制备的硅烷改性环氧涂层钢筋成型钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
步骤三、将成型后的钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件经拆模、构件表面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料、养护后，即得提升防腐性的钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件；
所述步骤一中硅烷改性环氧涂料涂覆于钢筋表面是在室内干燥条件下进行的，控制室内温度为14-22℃，相对湿度为59-69%；所述硅烷改性环氧涂料是将硅烷与环氧树脂以质量比1: 3-5进行配制得到的；所述步骤三中水泥基渗透结晶型防水材料分两次涂刷，构件养护21 d后第一次涂刷，固化后第二次涂刷，继续养护至28 d。
2.根据权利要求1所述提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，其特征在于，所述步骤一中制备硅烷改性环氧涂层钢筋的方法是将钢筋依次经除锈、清洗除尘、涂覆第一层涂层、第一次固化、涂覆第二层涂层和第二次固化后，即得硅烷改性环氧涂层钢筋。
3.根据权利要求1所述提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，其特征在于，所述步骤二中每立方米氯氧镁水泥再生骨料混凝土掺入疏水化合孔栓物阻锈剂30-35kg。
4.根据权利要求1所述提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，其特征在于，所述第一次涂刷和第二次涂刷的涂层厚度均为0.7-1.0mm。
5.根据权利要求1所述提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，其特征在于，所述方法还包括对养护后的构件进行卤水浸泡试验的步骤。
6.根据权利要求5所述提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，其特征在于，所述方法还包括对钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行电化学测试，获得不同暴露龄期钢筋的极化曲线，进而计算极化电阻，评价钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件的耐蚀性能。
7.根据权利要求6所述提升氯氧镁水泥再生骨料混凝土结构防腐性的方法，其特征在于，所述电化学测试的方法为：测试8 h前将待测构件浸泡在饱和氢氧化镁溶液中，在室内干燥条件下，采用电化学工作站的三电极测试系统对浸泡0 d、90 d、180 d、270 d和360 d的钢筋-氯氧镁水泥再生骨料混凝土构件进行微极化区极化曲线测试，根据微极化区极化曲线，通过线性极化电阻法计算极化电阻。
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硫酸盐环境氯氧镁水泥混凝土中钢筋防护试验;乔宏霞;巩位;王鹏辉;陈广峰;程千元;;西南交通大学学报(第02期);第247-253页 *

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