CN201649136U

CN201649136U - 用于phc管桩金属端头长效防腐蚀的复合涂层

Info

Publication number: CN201649136U
Application number: CN2010201798783U
Authority: CN
Inventors: 林碧兰; 路新瀛; 李龙
Original assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Current assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-04-28

Abstract

一种用于PHC管桩金属端头长效防腐蚀的复合涂层，包括热喷涂金属涂层、防腐蚀封孔涂层和耐磨涂层，所述热喷涂金属涂层、防腐蚀封孔涂层和耐磨涂层由PHC管桩金属端头的基材表面向外依次设置。本复合涂层抗腐蚀能力强、性价比突出、且可根据PHC管桩使用环境的腐蚀程度调节涂层类型和厚度，具有良好的可控性和防护作用。

Description

用于PHC管桩金属端头长效防腐蚀的复合涂层

技术领域

本实用新型涉及一种用于金属表面长效防腐蚀的复合涂层，具体涉及一种用于PHC管桩金属端头表面长效防锈的复合涂层，属于金属表面防护技术领域。

背景技术

PHC管桩作为上部结构和地基之间的传力构件，其耐久性直接影响工程结构的安全性。金属端头耐久性是PHC管桩耐久性的重要方面之一。PHC管桩金属端头包括裙板、端板和预应力主筋墩头。裙板、端板和主筋的材质不一样，且裙板与端板、端板与主筋是相互咬合接触的。

本实用新型发明人首次系统研究了PHC管桩金属端头各部件在滨海氯盐土、华北盐碱土、东北中性草甸土、华南酸性红土等我国典型土壤环境下的腐蚀行为，发现各部件均发生了严重的腐蚀，如主筋墩头和裙板在氯盐土、盐碱土等盐渍土中耐蚀等级仅为差；裙板与端板、主筋与端板在土壤介质中均发生了严重的接触电偶腐蚀，并且在所研究的土壤环境下裙板和主筋均作为阳极：薄壁裙板被加速腐蚀，一旦穿透，土壤中的有害介质将通过端板与混凝土的界面快速渗透至主筋表面，为主筋锚固头提供腐蚀环境；由于主筋的面积远小于端板的面积，主筋/端板电偶对可构成“小阳极大阴极”的腐蚀体系，大大加快了主筋的腐蚀速度，使得主筋截面积快速减小，进而引起预应力过早失效等结构受力问题。因此，PHC管桩金属端头的腐蚀防护是势在必行的。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于PHC管桩金属端头表面长效防腐蚀的复合涂层，以克服PHC管桩金属端头在土壤中发生腐蚀或电偶腐蚀的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的用于PHC管桩金属端头长效防腐蚀的复合涂层，包括热喷涂金属涂层、防腐蚀封孔涂层和耐磨涂层，所述热喷涂金属涂层、防腐蚀封孔涂层和耐磨涂层由PHC管桩金属端头的基材表面向外依次设置。其中，所述热喷涂金属涂层可以是厚度为60μm～180μm的锌涂层、铝涂层或锌铝合金涂层等。所述防腐蚀封孔涂层可以是厚度为20μm～60μm的环氧涂料涂层或锌基环氧涂料涂层等。所述耐磨涂层可以是厚度为120μm～240μm的含耐磨颗粒的环氧涂料涂层等。所述耐磨颗粒可以为Al₂O₃颗粒、SiC颗粒、SiO₂颗粒或ZrO₂颗粒等。

本实用新型还提供一种PHC管桩，该PHC管桩在其金属端头的基材表面向外依次设置热喷涂金属涂层、防腐蚀封孔涂层和耐磨涂层。其中，所述热喷涂金属涂层可以是厚度为60μm～180μm的锌涂层、铝涂层、或锌铝合金涂层等其它金属防腐蚀喷涂材料涂层。锌、铝涂层不仅能将腐蚀介质与基体隔离开，同时对基体有牺牲阳极的保护作用，锌铝合金涂层则发挥了两者的优势。所述防腐蚀封孔涂层可以是厚度为20μm～60μm的环氧涂料涂层或锌基环氧涂料涂层等。所述耐磨涂层可以是厚度为120μm～240μm的含耐磨颗粒的环氧涂料涂层等。所述耐磨颗粒可以是Al₂O₃颗粒、SiC颗粒、SiO₂颗粒或ZrO₂颗粒等。

本实用新型复合涂层抗腐蚀能力强、性价比突出、且可根据PHC管桩使用环境的腐蚀程度调节涂层类型和厚度，具有良好的可控性和防护作用。

附图说明

图1是本实用新型复合涂层的一种实施例结构示意图，其中：1为金属端头钢结构件基材，2为底层的热喷涂金属涂层，3为中间层的防腐蚀封孔涂层，4为外层的耐磨涂层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

参照图1，本实用新型用于PHC管桩金属端头长效防腐蚀的复合涂层，包括热喷涂金属涂层2、防腐蚀封孔涂层3和耐磨涂层4，所述热喷涂金属涂层2、防腐蚀封孔涂层3和耐磨涂层4由PHC管桩金属端头的钢结构件基材1表面向外依次设置，即复合涂层是以热喷涂金属涂层2为底层、防腐蚀封孔涂层3为中间层、耐磨涂层4为外层的多层结构。

热喷涂金属涂层2可以是锌涂层、铝涂层或锌铝合金涂层等，厚度为60μm～180μm。防腐蚀封孔涂层3可以是环氧涂料涂层或锌基环氧涂料涂层等，厚度为20μm～60μm。耐磨涂层4可以是含耐磨颗粒的环氧涂料涂层等，厚度为120μm～240μm。所述耐磨颗粒可以为Al₂O₃颗粒、SiC颗粒、SiO₂颗粒或ZrO₂颗粒等。耐磨颗粒最好先用含10％硅烷偶联剂的乙醇溶液进行表面活化预处理，以提高耐磨颗粒与环氧涂料的界面结合强度；硅烷偶联剂优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

具体实施前，需要先对PHC管桩金属端头各部件基材表面进行净化和粗化预处理，达到表面清洁、无杂质且具有一定的粗糙度。可采用现有的各种表面处理方法，如采用加热脱脂或蒸汽清洗法等进行表面净化，采用喷砂、机械加工、电拉毛等进行表面粗化。

下面举例说明该复合涂层的制备过程：当PHC管桩从蒸压蒸养釜中调出时，即对金属端头钢结构件基材1(包括裙板、端板和主筋墩头)进行喷砂抛丸净化除锈处理后，采用电弧喷枪热喷涂锌或锌-15％铝合金，形成热喷涂锌或锌-15％铝合金涂层2，厚度60μm～180μm；接着在金属端头构件上涂刷锌基环氧涂料封孔层，自然固化约1～2h，形成防腐蚀封孔层3，厚度20μm～60μm；最后涂刷含Al₂O₃颗粒的环氧涂料，固化后得耐磨涂层4，厚度120μm～240μm。其中金属端板上预焊接处无需金属热喷涂和封孔防腐蚀处理、只需涂刷极薄的环氧涂料层便可，谨防储运过程发生腐蚀。

经检测，滨海氯盐土、华北盐碱土和华南酸性红土中优选锌-15％铝合金涂层作为底层，东北中性草甸土中优选锌涂层作为底层；自然浸泡14个月后复合涂层表面基本上未发生变化；含10质量份的Al₂O₃和90质量份的环氧树脂耐磨层在≥0.9MPa的摩擦压强下滑动摩擦95m后的磨损厚度仅约53μm，而PHC管桩沉桩的极限侧阻力仅为10～150kPa，外层耐磨涂层远远满足工程上的耐磨性要求。经分析，160μm锌或锌-15％铝合金涂层+80μm锌基环氧封孔涂层+160μm耐磨涂层的材料费仅26～28元/平方米，即用本复合涂层对一个外径为500mm、内径为250mm的金属端头进行长效防护的材料费仅需9～11元，性价比极高。

此外，金属热喷涂具有可现场施工和现场修复、对试件尺寸没要求、涂层均匀、涂层厚度可控等优点。

Claims

1.一种用于PHC管桩金属端头长效防腐蚀的复合涂层，其特征在于：包括热喷涂金属涂层、防腐蚀封孔涂层和耐磨涂层，所述热喷涂金属涂层、防腐蚀封孔涂层和耐磨涂层由PHC管桩金属端头的基材表面向外依次设置。

2.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于：所述热喷涂金属涂层是厚度为60μm～180μm的锌涂层、铝涂层或锌铝合金涂层。

3.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于：所述防腐蚀封孔涂层是厚度为20μm～60μm的环氧涂料涂层或锌基环氧涂料涂层。

4.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于：所述耐磨涂层是厚度为120μm～240μm的含耐磨颗粒的环氧涂料涂层。

5.根据权利要求4所述的复合涂层，其特征在于：所述耐磨颗粒为Al₂O₃颗粒、SiC颗粒、SiO₂颗粒或ZrO₂颗粒。

6.一种PHC管桩，其特征在于：在金属端头的基材表面向外依次设置热喷涂金属涂层、防腐蚀封孔涂层和耐磨涂层。

7.根据权利要求6所述的PHC管桩，其特征在于：所述热喷涂金属涂层是厚度为60μm～180μm的锌涂层、铝涂层或锌铝合金涂层。

8.根据权利要求6所述的PHC管桩，其特征在于：所述防腐蚀封孔涂层是厚度为20μm～60μm的环氧涂料涂层或锌基环氧涂料涂层。

9.根据权利要求6所述的PHC管桩，其特征在于：所述耐磨涂层是厚度为120μm～240μm的含耐磨颗粒的环氧涂料涂层。

10.根据权利要求9所述的PHC管桩，其特征在于：所述耐磨颗粒为Al₂O₃颗粒、SiC颗粒、SiO₂颗粒或ZrO₂颗粒。