CN218463179U - 一种用于桥梁钢结构的防腐涂层结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于桥梁钢结构的防腐涂层结构，所述防腐涂层结构包括由内至外依次层叠涂覆于钢材基体表面的底漆层、中间层和面漆层；其中，所述底漆层包括锌铝伪合金层；所述中间层包括第一复合层，所述第一复合层由石墨烯和聚硅氧烷复合而成；所述面漆层包括氟碳树脂层。本实用新型技术方案通过采用锌铝伪合金层、石墨烯和聚硅氧烷的复合层结构以及氟碳树脂层的涂层体系有效地对桥梁钢结构起到了防腐蚀作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁钢技术领域，尤其涉及一种用于桥梁钢结构的防腐涂层结构。
背景技术
随着基础设施建设的快速发展，我国对于钢桥的建设越来越重视。钢桥与其他桥梁相比，因为采用钢结构，所以其抗压、抗拉强度都具有显著优势，钢结构的工厂化生产极其便利，成型后进人施工场所施工的效率也高，钢结构还可以与其他结构混合使用，如钢筋混凝土桥、钢管混凝土桥等。钢结构桥梁具有适用范围广的优点，目前已应用于高速公路、铁路等工程项目中；但钢结构也具有一定的局限性，因为长期与外界环境接触，容易受到外界环境的侵蚀，如桥梁钢结构发生腐蚀，就必然会给桥梁的运行埋下质量隐患和安全隐患。
桥梁钢结构的腐蚀机理是:钢结构长期暴露在空气中，与空气中的水蒸气、沙尘及其他具有腐蚀性质的物质发生了化学反应，从而导致腐蚀的发生。主要的腐蚀过程如下:因为长期暴露在外界环境中，钢结构的表面会发生氧化反应，从而生成一种氧化膜，在腐蚀过程中，各种腐蚀物质进人氧化膜内，这些腐蚀物质主要有空气中的粉尘颗粒，化工厂生产活动中挥发的有毒有害气体，人们日常生活中的汽车尾气，以及各种污染物质，它们进人氧化膜内，发生了反应，一旦生产生活中释放的有害物质散发到空气中进人膜体内，会提高水膜的导电性从而加速腐蚀过程。在腐蚀的过程中，由于金属具有较强的导电性，所以金属作为化学反应中的阳极，这个化学反应的主要步骤为金属段钢结构内部的铁由于失去了电子而变成了铁离子，这些电子流入阴极，进一步发生反应，在这样的反复过程中，发生了电化学腐蚀，钢结构的铁被大量的化学反应所消减，这些化学反应会影响钢结构的表面，也会引起钢结构内部的鼓胀，给钢结构桥梁的稳定性造成影响。
防腐涂层作为桥梁钢结构的主要防腐蚀手段，在桥梁钢结构的腐蚀防护中具有重要作用。防腐涂层结构主要包括表层、中间层和底层，中间层和表层能够有效的封孔和防老化，底层保证了在少量腐蚀介质穿过表层和中间层时仍然不腐蚀。因此，科学的涂层配套体系设计，对于提高防腐涂层体系整体的设计水平，有着重要的现实意义。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种用于桥梁钢结构的防腐涂层结构，旨在提供一种具有长效防腐性能的涂层体系。
为实现上述目的，本实用新型提出的用于桥梁钢结构的防腐涂层结构，包括由内至外依次层叠涂覆于钢材基体表面的底漆层、中间层和面漆层；其中，
所述底漆层包括锌铝伪合金层；
所述中间层包括第一复合层，所述第一复合层由石墨烯层和聚硅氧烷层复合而成；
所述面漆层包括氟碳树脂层。
在一实施例中，所述第一复合层中石墨烯层的质量占比不小于5％且不大于12％。
在一实施例中，所述锌铝伪合金层中铝的质量占比不小于28％且不大于35％。
在一实施例中，所述面漆层还包括第二复合层，设于所述氟碳树脂层背向所述中间层的一侧，所述第二复合层由纳米TiO2层和环氧树脂层复合而成。
在一实施例中，所述第二复合层中纳米TiO2层的质量占比为不小于1.5％且不大于4％。
在一实施例中，所述第二复合层的厚度不小于50um且不大于70um。
在一实施例中，所述锌铝伪合金层的厚度不小于100um且不大于145um。
在一实施例中，所述第一复合层的厚度不小于80um且不大于100um。
在一实施例中，所述氟碳树脂层的厚度不小于60um且不大于80um。
在一实施例中，所述氟碳树脂层的材料选用聚四氟乙烯。
本实用新型技术方案通过采用锌铝伪合金层、石墨烯和聚硅氧烷的复合层结构以及氟碳树脂层的涂层体系有效地对桥梁钢结构起到了防腐蚀作用。首先，由于所述氟碳树脂层中氟离子的电负性极高，可以抵抗紫外线对分子结构的破坏，有极好的光泽、柔韧性、附着和抗冲击性，还具有良好的耐酸、耐碱、耐紫外线及耐候性；而位于中间层的墨烯和聚硅氧烷复合层结构形成有大面积的网状结构，具有良好的密封性，具有较好的屏蔽作用，可将穿过所述面漆层的腐蚀介质阻隔；另外，由于位于底漆层的锌铝伪合金层中的铝微粒之间形成了网状结构，锌腐蚀后生成的物质不但不会大量流失，还会将铝微粒所形成的网状结构的微孔堵住，进一步阻止了腐蚀介质穿过所述底漆层。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1是本实用新型的防腐涂层结构在一实施例中的结构示意图；
图2是本实用新型的防腐涂层结构在另一实施例中的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 防腐涂层结构 | 11 | 锌铝伪合金层 |
| 31 | 第一复合层 | 51 | 氟碳树脂层 |
| 53 | 第二复合层 | 200 | 钢材基体 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
石墨烯作为二维纳米材料在防腐涂料中的应用十分广泛，一方面则是其具有较大的比表面积，能够形成有效的隔离层，阻止或延缓腐蚀介质(H2O、O2、Cl-等)向金属表面扩散的途径；另一方面，石墨烯碳原子的二共扼结构可以对活性原子或分子形成一个排斥场，可以有效阻断活性物质与金属表面接触；此外，石墨烯具有高导电性，当金属表面受损时，能够迅速地转移出电子，使金属表面的阳离子不断累积，从而抑制电化学现象的发生，延缓腐蚀。
另外，经过研究发现，锌铝伪合金是由金属锌和金属铝的机械混合物组成，有时还含有少量的二者合金，锌铝伪合金的力学性能和化学性能将兼有金属锌和金属铝的特点；锌铝伪合金中的金属铝微粒之间会形成孔隙较小的网状结构。
基于上述研究发现，本实用新型提出一种用于桥梁钢结构的防腐涂层结构100。
请参阅图1，在本实用新型实施例中，所述防腐涂层结构100包括由内至外依次层叠涂覆于钢材基体200表面的底漆层、中间层和面漆层；所述底漆层包括锌铝伪合金层11；所述中间层包括第一复合层31，所述第一复合层31由石墨烯层和聚硅氧烷层复合而成；所述面漆层包括氟碳树脂层51。
其中，所述锌铝伪合金层11主要通过电弧喷涂方法获得；电弧喷涂时，分别将锌金属丝和铝金属丝作为电弧的两根熔化极，喷出后便得到锌铝伪合金层。
进一步的，所述聚硅氧烷层可以选自超支化聚硅氧烷，超支化聚硅氧烷是一种具有高流动性、低黏度和高耐热性的聚合物，携带了大量可修饰的末端基团，其高度支化的网状结构可以避免普通的聚硅氧烷和石墨烯复合而成的膜层结构因涂覆厚度太低而导致的微孔、裂纹和固化时间长的问题，且具有环保无毒、易涂膜、耐热性好等性能。
本实用新型技术方案通过采用锌铝伪合金层11、石墨烯层和聚硅氧烷层的复合膜层结构以及氟碳树脂层51的涂层体系有效地对桥梁钢结构起到了防腐蚀作用。首先，由于所述氟碳树脂层51中氟离子的电负性极高，可以抵抗紫外线对分子结构的破坏，有极好的光泽、柔韧性、附着和抗冲击性，还具有良好的耐酸、耐碱、耐紫外线及耐候性；而位于中间层的石墨烯层和聚硅氧烷层复合膜层结构形成有大面积的网状结构，具有良好的密封性，具有较好的屏蔽作用，可将穿过所述面漆层的腐蚀介质阻隔；另外，由于位于底漆层的锌铝伪合金层中的铝微粒之间形成了网状结构，锌腐蚀后生成的物质不但不会大量流失，还会将铝微粒所形成的网状结构的微孔堵住，进一步阻止了腐蚀介质穿过所述底漆层。
具体的，所述第一复合层31中石墨烯层的质量占比不小于5％且不大于12％，即所述第一复合层31中石墨烯层的质量占比可以为5％、8％、10％、12％或它们之间的任意值；当石墨烯层的质量占比过大时，所述第一复合层31与相邻膜层之间的附着力可能减小；当石墨烯层的质量占比过小时，所述第一复合层31的屏蔽效应可能减小，腐蚀介质更容易穿过所述第一复合层31。
更具体的，所述锌铝伪合金层11中铝的质量占比不小于28％且不大于35％，即所述锌铝伪合金层11中铝的质量占比可以为28％、30％、35％或它们之间的任意值。当铝的质量占比过小时，所述锌铝伪合金层11的屏蔽作用会减小；当铝的质量占比过大时，即锌的质量占比减小，则所述锌铝伪合金层的阴极保护力度会减小。优选的，所述锌铝伪合金层11中铝的质量占比为30％，此时，所述锌铝伪合金金属层11可以发挥较为有效地屏蔽作用和阴极保护作用。
请参阅图2，在一实施例中，所述面漆层还包括第二复合层53，设于所述氟碳树脂层51背向所述中间层的一侧，所述第二复合层53由纳米TiO2层和环氧树脂层复合而成。纳米TiO2具有较好的紫外线掩蔽作用，与环氧树脂复合可赋予涂层优良的抗紫外老化性能，所述第二复合层53可进一步提高本实用新型的防腐涂层结构100的耐老化新能。
在上述实施例中，所述第二复合层53中纳米TiO2层的质量占比为不小于1.5％且不大于4％，即所述第二复合层53中纳米TiO2层的质量占比为1.5％、3％、4％或它们之间的任意值。在一实施例中，所述第二复合层53中纳米TiO2层的质量占比为2％，此时，所述第二复合层53具有较佳的防腐蚀效果。
所述第二复合层53的厚度不小于50um且不大于70um，即所述第二复合层53的厚度为50um、60um、70um或它们之间的任意值。在一较佳实施例中，所述第二复合层53的厚度为58um。
在上述实施例的基础上，在本实用新型的另一实施例中，所述锌铝伪合金层11的厚度不小于100um且不大于145um，即所述锌铝伪合金层的厚度为100um、120um、145um或它们之间的任意值。
所述氟碳树脂层51的厚度不小于60um且不大于80um，即所述氟碳树脂层51的厚度为60um、70um、80um或它们之间的任意值。优选的，所述氟碳树脂层51的厚度为70um。
在本实用新型的技术方案中，所述氟碳树脂层51的材料选用聚四氟乙烯、热塑性聚偏二氟乙烯、可熔性聚四氟乙烯、聚四氟乙烯-乙烯、聚三氟氯乙烯或聚氟乙烯中的一种或多种。优选的，所述氟碳树脂层51的材料选用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本实用新型所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本实用新型的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (10)
1.一种用于桥梁钢结构的防腐涂层结构，其特征在于，包括由内至外依次层叠涂覆于钢材基体表面的底漆层、中间层和面漆层；其中，
所述底漆层包括锌铝伪合金层；
所述中间层包括第一复合层，所述第一复合层由石墨烯层和聚硅氧烷层复合而成；
所述面漆层包括氟碳树脂层。
2.如权利要求1所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述第一复合层中石墨烯层的质量占比不小于5％且不大于12％。
3.如权利要求1所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述锌铝伪合金层中铝的质量占比不小于28％且不大于35％。
4.如权利要求1所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述面漆层还包括第二复合层，设于所述氟碳树脂层背向所述中间层的一侧，所述第二复合层由纳米TiO2层和环氧树脂层复合而成。
5.如权利要求4所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述第二复合层中纳米TiO2层的质量占比为不小于1.5％且不大于4％。
6.如权利要求5所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述第二复合层的厚度不小于50um且不大于70um。
7.如权利要求1所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述锌铝伪合金层的厚度不小于100um且不大于145um。
8.如权利要求1所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述第一复合层的厚度不小于80um且不大于100um。
9.如权利要求1所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述氟碳树脂层的厚度不小于60um且不大于80um。
10.如权利要求1所述的防腐涂层结构，其特征在于，所述氟碳树脂层的材料选用聚四氟乙烯。
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| CN202222372265.7U CN218463179U (zh) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | 一种用于桥梁钢结构的防腐涂层结构 |
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2022
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