WO2003091480A1 - Barre en acier precontraint resistant a la corrosion et procede de production correspondant - Google Patents

Description

防腐预应力筋及其制备工艺 技术领域

本发明涉及一种预应力工程用的构件，特别是一种预应力混凝土施工 工程用的防腐预应力筋及其制备工艺。 背景技术

现有的预应力混凝土施工工程用的预应力筋， 一般包括钢筋、 高强钢 丝、 钢绞线。其中钢绞线又可分为光面钢绞线、 镀锌钢绞线、 喷涂钢绞线 等几种， 各种钢绞线适用于不同的施工条件和工程设计要求， 以上产品存 在的不足是：

其一： 普通钢筋、 高强钢丝、 光面钢绞线外表面未作防腐处理， 防腐 性能差， 在现场施工环境中， 极易锈蚀， 影响其使用性能， 同时造成材料 的浪费；

其二： 镀锌钢绞线外表面镀覆锌层， 有一定的防腐性能； 但在混凝土 结构中易与混凝土发生化学反应， 从而更加快了钢绞线的腐蚀， 影响整个 结构的安全性；

其三： 喷涂钢绞线在外表面喷涂上 PE等防腐材料， 有很好的防腐性 能； 但制造成本高， 生产周期长； 且施工安装过程繁琐， 对施工队伍的素 质有很高的要求， 从而使施工周期加长， 工程造价增加。

因此， 在预应力筋上进行防腐处理是混凝土施工中的一项重要措施。 在预应力筋进行防腐处理的措施较多， 如在预应筋上涂覆树脂等， 在预应 筋上涂覆树脂则要求有专用的涂覆设备， 其设备投资大。 因此， 利用一种 简便的工艺对预应筋进行防腐处理则具有实用价值。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是： 现有用作预应力筋的普通钢筋、高强 钢丝、光面钢绞线防腐性能差和喷涂钢绞线防腐好但制造成本高、 生产周 期长、 施工安装过程繁琐。

本发明的目的是为了提供一种产品防腐性能好、 生产周期短、 制造、 施工成本低的防腐预应力筋。

本发明的另一目的是为了提供一种防腐预应力筋的制备工艺。

本发明的目的可通过如下措施来实现：

一种防腐预应力筋， 其特征在于： 在预应力筋表面设有发黑氧化防腐 层。

所述的发黑氧化防腐层是在预应力筋表面经发黑处理工艺形成。

所述的预应力筋为普通钢筋、 高强钢丝、 钢绞线。

本发明的另一目的还可通过如下措施来实现:

一种防腐预应力筋的制备工艺， 包括下述步骤：

A、 预处理： 将预应力筋进行表面除油、 除锈前处理、 清洗；

B、 敏化： 将预处理后的预应筋浸入敏化液中浸泡 2-8分钟， 在常温 下对预应力筋进行敏化处理；

C、 黑化： 将敏化后的预应力筋浸入发黑液中浸泡 2-8分钟进行黑化 处理； 得到具发黑氧化防腐层的防腐预应力筋。

所述的防腐预应力筋的制备工艺是在敏化步骤 (B)后还包括一清洗步 骤。

所述的防腐预应力筋的制备工艺是在黑步骤 (C)后还包括下述步骤- 清洗： 清洗黑化后的预应力筋；

后处理:将清洗后的发黑预应筋浸入封闭剂中进行封闭处理 1-3分钟。 所述的封闭剂为水乳型聚氨酯涂饰剂或硅丙乳液。

所述的敏化液由下述原料制成：

铜盐： 4〜： L0g/1 镍盐： l〜5g/l

络合稳定剂： 4〜30g/l

敏化液的 pH=2〜4; 所述的络合稳定剂选自柠檬酸盐、 酒石酸、 氨基 磺酸中的至少一种。

所述的铜盐为： 硫酸铜； 所述的镍盐为： 硫酸镍。

所述的发黑液由下述原料制成：

硫化物： 40〜： L00g/1

乙醇： 20〜50ml/l

发黑液的 pH=8〜10; 所述的硫化物选自硫化钠、硫化钾、硫化氨、硫 化钙中的至少一种。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、 由于本发明的防腐预应力筋是普通钢筋、 高强钢丝、 光面钢绞线 之类普通预应力筋经过表面发黑工艺处理过的发黑钢筋、 发黑高强钢丝、 发黑钢绞线， 大大提高了其防腐性能， 产品的防腐性能比普通钢筋、 高强 钢丝、 光面钢绞线和镀锌钢绞线大大提高； 就发黑钢绞线而言， 在相同的 性能指标情况下， 原材料及加工制造成本比喷涂钢绞线低， "产品性价比" 比喷涂钢绞线高， 并且具有原材料来源丰富、 生产周期短， 利于质量控制 等优点。

2、本发明的制备工艺所用的敏化剂和发黑剂使本发明的产品的膜层 成分稳定、 附着力好。本发明的敏化液中铜盐是主成膜剂， 镍盐是辅助成 膜剂， 当预应力筋与主成膜剂反应的同时， 自发伴随产生辅成膜反应， 从 而改变膜的组成和结构， 改善发黑膜的耐蚀性和附着力等性能； 本发明用 柠檬酸盐、 酒石酸和氨基磺酸作为络合剂及稳定剂， 进一步增强了络合作 用、 稳定了溶液的性能； 调整了成膜反应速度， 使成膜速度更快、 膜的质 量更好。

本发明的成膜机理分为以下几步：

( 1 ) 铁基体和铜离子发生置换反应：

Fe+Cu²⁺→ Cu I +Fe²⁺

(2)硫化钠盐等与 Fe、 Cu反应生成黑色物质， 形成黑膜- Fe+S²⁺→ FeS I

Cu+S²⁺→ CuS 1

(3) 反应生成的 Fe²⁺空气中的 0₂反应， 生成 Fe³⁺转化成 Fe₃0_4:

2Fe³⁺+ Fe²⁺+ 80H'— Fe₃0₄ 1 +4H₂0

通过检测分析， 膜层成分中含有 S、 Fe, Cu、 0几种元素， 从这些元 素中可以看出常温发黑的膜层成分不是简单的 Fe₃0₄，还含有 FeS、 CuS等， 因而， 膜层稳定。

此外， 发黑工艺分成两步， 敏化液为酸性， 黑化液为碱性， 在敏化后 进行第一次清洗，去掉钢铁件表面残留的 H+，然后， 再放入碱性的黑化液 中黑化， 使生成的盐更稳定， 从而膜的质量也更高。 3、 本发明的工艺中不含硒酸盐、 磷酸及磷酸盐， 敏化液和发黑液及 其排出物无毒、 无臭， 无剌激性气味；

4、 本发明的工艺在后处理工序中采用水乳型聚氨酯涂饰剂或硅丙乳 液之类封闭剂对发黑后的发黑钢筋、 发黑高强钢丝、 发黑钢绞线进行后处 理，使之在发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线表面再形成一层保护膜， 使其防腐性能更好。

本发明的产品性能实验结果如下： ①进行硫酸铜点滴试验， 在 40秒 内未出现变色、 铜斑、 锈点， 完全符合机电部标准 WJ535- 82的规定； ② 用 3%氯化钠溶液试验， 在 15〜20°C条件下将发黑零件浸泡 3小时， 无接 触斑点和锈点。 附图说明

图 1为本发明的防腐预应力筋制备工艺的工艺流程图；

图 2为本发明的实施例一的防腐预应力筋进行发黑工艺处理的生 产线示意图。

图中标号：

1一放线盘 2—钢绞线 3—预处理槽

4一清洗槽 I 5—敏化槽 6—清洗槽 II

7—黑化槽 8—清洗槽 III 9一后处理槽

10—加热装置 11一牵引机 12—成盘装置 具体的实施方式

实施例一- 一种防腐预应力筋——发黑高强钢丝或发黑钢绞线。是将普通的高强 钢丝、 光面钢绞线通过表面发黑工艺处理后制成的发黑高强钢丝、 发黑钢 绞线，该发黑高强钢丝、发黑钢绞线外表面形成有一层特殊的氧化防腐层。

本发明使用常温钢铁表面敏化发黑剂进行高强钢丝、 普通钢绞线发 黑工艺处理的方法包括以下工艺过程 （参见图 1、 图 2):

A、 预处理工序： 对从放线盘 1解卷的普通高强钢丝、 光面钢绞线 2用预处理槽 3进行除油、 除锈前处理； B、 清洗 I : 由清洗槽 I 4对普通高强钢丝、 光面钢绞线进行清洗；

C、 敏化： 将经过预处理并清洗后的普通高强钢丝、 光面钢绞线在敏 化槽 5中用本发明的敏化液浸泡约 3分钟进行敏化；

D、 清洗 II： 由清洗槽 II 6对敏化后的高强钢丝、 钢绞线进行清洗；

E、 黑化： 将清洗干净的敏化后的高强钢丝、 钢绞线在黑化槽 7中用 本发明的发黑液浸泡约 3分钟；

F、清洗 III: 由清洗槽 III8对黑化后的发黑高强钢丝、发黑钢绞线进行 清洗；

G、 后处理： 将清洗干净的发黑高强钢丝、 发黑钢绞线浸入封闭剂中 约 1分钟；

H、 烘干： 用高频感应加热装置 10对封闭后的发黑高强钢丝、 发黑钢 绞线进行加热烘干；

I、 收卷成盘： 用成盘装置 12将发黑高强钢丝、 发黑钢绞线收卷成 盘。

整个生产过程中， 高强钢丝、 钢绞线在牵引机 11 的带动下保持恒定 的速度通过各处理槽， 为了加强处理效果， 各处理槽中设置有若干个超声 波发生器。

所述的表面发黑工艺处理所用的敏化液由下述原料制成：

硫酸铜： 6g/l 硫酸镍： 3g/l

柠檬酸钠： 6g/l 酒石酸： 6g/l

氨基磺酸： 7g/l pH=2〜4

所述的表面发黑工艺处理所用的发黑液配方如下- 硫化钠： 65g/l 乙醇： 35ml/l

pH二 8〜10

本实施例中， 所用的封闭剂是水乳型聚氨酯涂饰剂。

实施例二- 一种防腐预应力筋——发黑钢筋。是将普通的钢筋通过表面发黑工艺 处理后制成的发黑钢筋， 该发黑钢筋外表面形成有一层特殊的氧化防腐 层。所述的表面发黑工艺处理方法除采用的常温钢铁表面敏化发黑剂外其 余同实施例一， 另外： 钢筋直径较大， 不能卷绕成盘， 只能单根处理， 只 需将预处理、 清洗 I、敏化、清洗 II、 黑化、清洗 III、后处理等工序所用 的槽或器具加大尺寸， 烘干工序则采用在烘箱或烤房中进行，烘干后的发 黑钢筋整齐堆放在干燥室内即可。 所述的敏化液由下述原料制成： 硫酸铜： 8g/l 硫酸镍： 2g/l

柠檬酸钠： 8g/l 酒石酸： 9g/l

氨基磺酸： 5g/l pH=2〜4

所述的表面发黑工艺处理所用的发黑液配方如下：

硫化钠： 85g/l 乙醇： 45ml/l

pH=8〜： L0

本实施例中， 所用的封闭剂硅丙乳液

Claims

权利要求

1、 一种防腐预应力筋， 其特征在于： 在预应力筋表面设有发黑氧化 防腐层。

2、 如权利要求 1所述的预腐预应筋， 其特征在于所述的发黑氧化防 腐层是在预应力筋表面经发黑处理工艺形成。

3、 如权利要求 1所述的防腐预应力筋， 其特征在于所述的预应力筋 为普通钢筋、 高强钢丝、 钢绞线。

4、一种权利要求 1所述的防腐预应力筋的制备工艺， 包括下述步骤:

A、 预处理： 将预应力筋进行表面除油、 除锈前处理、 清洗；

B、 敏化： 将预处理后的预应筋浸入敏化液中， 对预应力筋进行敏化 处理；

C、 黑化： 将敏化后的预应力筋浸入发黑液中进行黑化处理； 得到具 发黑氧化防腐层的防腐预应力筋。

5、 如权利要求 4所述的防腐预应力筋的制备工艺， 其特征在于在敏 化步骤 (B)后还包括一清洗步骤。

6、 如权利要求 4所述的防腐预应力筋的制备工艺， 其特征在于在黑 步骤 (C)后还包括下述步骤：

清洗： 清洗黑化后的预应力筋；

后处理:将清洗后的发黑预应筋浸入封闭剂中进行封闭处理 1-3分钟。

7、 如权利要求 6所述的防腐预应力筋的制备工艺， 其特征在于所述 的封闭剂为水乳型聚氨酯涂饰剂或硅丙乳液。

8、 如权利要求 4所述的防腐预应力筋的制备工艺， 其特征在于： 所 述的敏化液由下述原料原料制成- 铜盐： 4〜： L0g/1 镍盐： l〜5g/l

络合稳定剂： 4〜30_g/l

敏化液 pH=2〜4; 所述的络合稳定剂选自柠檬酸盐、 酒石酸、 氨基磺 酸中的至少一种。

9、 如权利要求 8所述的防腐预应力筋的制备工艺， 其特征在于： 所 述的铜盐为： 硫酸铜， 所述的镍盐为： 硫酸镍。

10、如权利要求 4所述的防腐预应力筋的制备工艺，其特征在于： 所述的发黑液由下述原料制成：

硫化物： 40〜100g/l

乙醇： 20〜50ml/l

发黑液 pH=8〜： L0; 所述的硫化物选自硫化钠、硫化钾、 硫化氨、硫化 钙中的至少一种。