钢筋防腐涂料及其涂覆方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于用于混凝土结构的金属材料领域，尤其是涉及一种钢筋防腐涂料及其 涂覆方法。
【背景技术】
[0002] 进入21世纪，我国已经迈入了沿海经济大发展的时代，可以预见未来一段时期内 将有大批海港码头、跨海桥梁、隧道、海上采油平台等使用钢筋混凝土结构。混凝土结构中 钢筋被锈蚀成为影响钢筋混凝土耐久性的一项主要因素。因此，利用新材料、新技术解决钢 筋腐蚀问题是当前土木工程领域科技工作者面临的最紧迫的任务之一。
[0003] 随着钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀和防护机理研究的不断深入，钢筋覆膜技术得到 了迅速发展。目前按涂层材料可以将钢筋覆膜技术分为三种：（1)金属材料。如不锈钢热 喷涂涂层钢筋、镀锌钢筋等；（2)有机材料。如环氧树脂涂层钢筋；（3)无机材料。如磷酸盐 涂层钢筋、瓷釉涂层钢筋等。
[0004] 从工程应用情况分析，采用金属材料对钢筋进行涂层，成本较高，通常达到普通钢 筋价格的2-5倍，因此不能大批量的应用于腐蚀严重的沿海大型工程中。
[0005] 采用环氧树脂涂覆钢筋，普遍采用静电喷涂方法，将环氧树脂粉末喷涂在带肋钢 筋和光圆钢筋的表面，使其形成一种具有外包层的钢筋。如中国专利号CN201593271公开 了《一种环氧树脂涂层钢筋》，在钢筋表面涂覆有环氧树脂涂层，其有效地解决了钢筋结构 容易被腐蚀的问题，可以提高建筑物的使用寿命。虽然环氧树脂涂层钢筋有很好的耐蚀性， 但与混凝土的粘结强度明显降低，而且环氧树脂涂层暴露在空气中容易被氧化，其防腐性 能大受影响。
[0006] 中国专利CN103074960公开了《一种双层环氧树脂涂层钢筋及其制备方法》，其包 括基层钢筋，基层钢筋外涂有涂层，内涂层外涂覆有外涂层。外涂层更具有耐磨抗腐蚀性 能，能满足在各种恶劣环境下的建设工程的需要。但仍存在以下问题：1、其外层的环氧树 脂与混凝土之间粘结力依然薄弱；2、为保证双涂层界面的粘结，需要精密的技术设备支持； 3、双涂层使成本翻倍，经济性不佳。
[0007] 中国专利CN104404502公开了《一种磷酸盐基钢筋防腐涂层》，该专利涉及一种用 于海洋钢筋混凝土中钢筋的腐蚀涂层材料，该防腐涂层与钢筋表面的结合性能好，结构致 密，固化后强度高。但其本质属于粘结剂，可用于混凝土的破损修复，但存在磷酸盐粘结剂 在受拉状态，容易开裂的问题。
[0008] 采用有机材料对钢筋进行覆膜防腐保护，由于其主要成分是有机物质，在风水日 晒的临海环境中，涂层会随时间发生老化；采用无机材料对钢筋进行覆膜防腐保护，涂层 从成分组成上克服了有机类涂层随时间老化的缺点，但是，涂层脆性大大增加，限制了它在 建筑钢筋中的应用。建筑钢筋一直处于受力变形状态，防腐涂层不可避免也会跟随钢筋发 生一定的变形，一旦涂层达到变形极限，就会发生开裂，导致涂层对钢筋的保护力度大大下 降，这就需要涂层具有相当的延性来维持对钢筋的保护。
[0009] 综上所述，现有的钢筋防腐涂层技术已不能适应高腐蚀环境中的混凝土结构中的 钢筋防腐，因此寻找一种低成本、耐久性更好、防腐性能更佳、延性高的防腐涂层极其涂覆 方法成为一种急需。
【发明内容】
[0010] 为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种防腐性能好、粘结性强、具有较好 延性的钢筋防腐涂料及其喷涂方法。
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢筋防腐涂料，其原料包括以 下组分：玻璃粉末45-70份、粘土 2-8份、硼砂25-50份、纤维0. 5-3份、乳浊剂5-15份、密 着剂1_10份、电解质0. 25-2. 8份。粘土本身是一种耐火材料，不易恪化，但是在粉料体系 中少量添加，可以使得原本上下分层的水和粉料混合成浆料，抑制了粉料与水的分层现象。 硼砂既是瓷釉致密结构的重要构成物质，又在瓷釉烧结过程中，起到降低烧结温度，改善烧 结性能的作用。硼砂先于玻璃粉末熔化，并粘结在玻璃粉末周围，与玻璃粉末发生复杂化学 反应，加速玻璃粉末向瓷釉转化。相对玻璃粉，硼砂用量过少，涂层烧结温度过高，经济型不 佳；硼砂与玻璃粉硼砂用量过多，过量的硼砂无法与玻璃粉结合，反而会阻碍玻璃粉-硼砂 主体结构的形成，最终影响涂层结构的强度。
[0012] 进一步的，所述纤维为碳化硅纤维和/或玄武岩纤维/或多晶莫来石纤维和/或 氧化锆纤维。上述纤维都属于耐高温、高强度的纤维，其添加进防腐涂料能有效增强涂层的 韧性，延缓防腐涂层开裂，提高钢筋的使用寿命。
[0013] 进一步的，所述玻璃粉末与纤维的重量比为（15-60) :1。需要控制纤维在玻璃粉 末中的用量，纤维和粉料本质上是两种不同形态和体系的物质，相互间的结合是依靠粉料 烧结包裹纤维来完成两者的粘结，两者间的粘结力也是纤维能增强涂层延性的原因。过多 的纤维，导致粉料无法完全包裹纤维，同时也是对纤维的一种浪费。过少的纤维，纤维对涂 层延性提高不明显。
[0014] 进一步的，所述玻璃粉末和粘土分别过300-500目筛。
[0015] 进一步的，所述乳浊剂为氟石、二氧化锆、氧化钛、氧化锡中的一种或几种。
[0016] 进一步的，所述密着剂为一氧化亚钴、一氧化镍、三氧化钼、三氧化二铺、氧化铝中 的一种或几种。
[0017] 进一步的，所述电解质为碳酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢钠中的一种 或几种。电解质溶于水，能电离出离子，离子是亲水性的，又能吸附在氧化镍等氧化物的周 围，从而起到帮助氧化物在浆料中分散的作用。合理选择电解质的种类以及含量能更好的 帮助浆料混合均匀，提高浆料烧结后涂层的性能。
[0018] 本发明还公开了一种钢筋防腐涂料的涂覆方法，包括如下步骤：
[0019] 1)干混：将按组分比例称量的玻璃粉末与粘土、硼砂、纤维、乳浊剂、密着剂、电解 质倒入容器中，拌合均匀，置于混料机中充分搅拌得到混合物A;
[0020] 2)湿混：在混合物A中加入7jC，混合物A与水的质量比为（2-3) : 1，置于混料机中 充分混合得到浆状涂料B，备用；
[0021] 3)预处理：对钢筋表面进行除锈处理，清洗干净后烘干；
[0022] 4)涂覆：将步骤3)中得到的钢筋浸入步骤2)中得到的混合物B料液中，钢筋被 旋转的同时从涂料B中抽出；
[0023] 5)烘干：将步骤4)中涂覆的钢筋置于90_130°C下烘干；
[0024] 6)烧结：将步骤5)中得到的烧结有涂料B的钢筋置于电炉中以5_8°C/分钟的速 度升温至500-650°C，烧结10分钟；
[0025] 7)常温冷却，即得。
[0026] 严格控制烘干温度：过高的烘干温度会使得涂层中的水快速蒸发，造成涂层内部 膨胀，影响烧结后涂层的致密性。过低的烘干温度，大大增加了烘干时间，消耗过多能源。
[0027] 本发明以玻璃粉末、硼砂、耐高温纤维为主要原料，并掺入几种氧化物高温熔化后 烧结在钢筋表面，作为钢筋的保护层。作为无机材料的玻璃粉末和硼砂可以有效提高建筑 物中钢筋与混凝土的粘结强度。采用高温烧结将各种组分熔融后紧密结合形成一道致密的 保护层。当钢筋在建筑结构中受力引起变形时，相应的，包裹在钢筋表面的防腐涂层也会产 生一定的形变，而涂层内的耐高温纤维能利用其自身的高强度特性及韧性，延缓防腐涂层 的开裂过程，进而增强了防腐涂层的延性，提高了钢筋的使用寿命。
[0028] 碳化硅纤维的最高使用温度达1200°C，强度达1960_4410MPa，在最高使用温度下 强度保持率在80%以上，模量为176. 4-294GPa，化学稳定性好。
[0029] 玄武岩纤维耐受760°C高温，在600°C时其抗拉强度可保持80%以上，其最大抗拉 强度3. 2GPa，模量为90GPa，密度为2. 75g.cm3。
[0030] 本发明采用的纤维具体参数如下：