一种水泥基混凝土钢筋防锈涂料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑及金属防锈领域，具体涉及一种用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂 料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 钢筋混凝土因为其优秀的力学性能一直在建筑行业扮演着最重要的角色。但是， 在钢筋混凝土服役期内，如果混凝土中钢筋发生锈蚀，会严重影响混凝土的强度和耐久性， 原因在于钢筋锈蚀有以下三方面的危害：1.降低结构的承载能力，减小安全储备；2.降低 结构的刚度，增大变形，甚至使混凝土保护层剥落，影响正常使用；3.降低结构的延性，甚 至改变其形态，导致工程事故。因此，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构最具破坏性的因素之一。 据美国的统计，在所有的结构破坏中，钢筋腐蚀破坏约占55%。美国每年用于钢筋混凝土腐 蚀的修复费达2500亿美元，加拿大的全部修复费要超过5000亿美元，我国每年的腐蚀损失 也达1800~3600亿元。
[0003] 钢筋混凝土工程的锈蚀主要发生在两个阶段：一是在混凝土浇筑前，由于钢筋暴 露于室外，受雨水及天气影响，很容易产生大面积锈斑；二是在混凝土浇筑后，由于各种原 因导致钢筋混凝土中的钢筋锈蚀。
[0004] 现有技术中采用的防锈措施主要有；在钢筋表面直接刷涂防锈涂料，在在混凝土 表面涂覆防锈涂料，以及在混凝土原料中掺入防锈材料等。如申请号为201410275357. 0、 名称为"一种渗透结晶涂料及其在提高钢纤维混凝土防腐蚀性能中的应用"（公开号 CN104058684 A，公开日2014年9月24日）的中国发明专利申请，公开了一种由活性组分、 反应助剂、反应促进剂、骨架材料和水泥制成的水泥基渗透结晶涂料。该涂料涂覆在混凝 土表面后，通过化学转换反应在钢纤维混凝土内部孔隙和裂缝中生成不溶性的枝蔓状结晶 体，堵塞内部孔隙，封闭毛细孔通道，从而希望混凝土能够防止各种化学侵蚀物质的侵入， 达到防腐防锈的目的。但是这种防锈涂料的作用受制于涂料的渗透性能和混凝土的状态； 而且需要大面积涂覆，成本高。另外，由于浇筑混凝土之前，钢筋已经暴露在空气中的时间 较长，大量的锈蚀已经发生。因此，建筑防锈措施中最有效和性价比最高的方法就是在钢筋 表面直接涂刷防锈涂料。
[0005] 但是现有技术中的一些金属防锈涂料并不适用于混凝土钢筋。如公开号CN 102993797 A(公开日2013年3月27日）、名称为"一种耐碱耐油金属防锈涂料及其制备方 法"的中国发明专利申请公开了一种成分复杂的金属防锈涂料，其原料组成为：锌粉、丙二 醇苯醚、己二酸二异丙酯、2, 2, 4-三甲基1，3-戊二醇单异丁酸酯、防沉降剂3300S、流平剂 BYK-300、聚丙烯酸钠盐SN-5000、氢氧化镁、分散剂LBD-1、LBCB-I触变润滑剂、磷酸锌粉、 三聚磷酸铝、改性纳米凹凸棒土、改性水溶性纳米级硅溶胶，以及纯丙烯酸乳液、环氧乳液、 肌醇六磷酸酯、双环戊烯基乙氧基甲基丙烯酸酯、重烷基苯磺酸盐、丙二醇、聚丙烯酰铵、 2_氨基-2-甲基-1-丙醇。又比如公开号CN 103627235A(公开日2014年3月12日）、 名称为"一种丙烯酸防锈涂料"的中国发明专利申请公开的一种含有丙烯酸树脂，醋酸纤维 素，环氧树脂，氧化铈，聚四氟乙烯，氧化铁红等原料的涂料。上述涂料在金属表面形成一层 超强柔韧的膜，尽管具有硬度高，耐盐雾、耐盐水、耐酸碱、耐水、耐油等优点，但是都会严重 降低钢筋握裹力，易造成钢筋与混凝土界面分离，影响钢筋混凝土的耐久性。如果应用在混 凝土中的钢筋防锈，必须采用等高肋钢筋才能提升钢筋的握裹力。而且原料中的环氧树脂 也使涂料的价格居高不下。
[0006] 如何在防锈的同时不影响钢筋握裹力，现有技术出现了有益的探索。如申请号为 201110304102. 9、名称为"建筑钢筋改性聚酯防锈涂料及施工方法"的中国发明专利申请公 开了一种防锈涂料，由质量份配比为30~50 : 25~40 : 25~45的混合料、高分子聚酯 乳液和水组成，其中混合料由硅酸盐水泥和硅粉组成（质量份配比为80~100 : 0~20)。 该发明的改性聚酯防锈涂料能够保护钢筋在野外环境中放置6个月不出现锈斑，并可使混 凝土与钢筋握裹力提高15%~35%。但实际运用中发现该涂料防锈效果并不理想。
【发明内容】
[0007] 针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂 料。本发明通过改善钢筋、涂料、水泥三相界面，使界面兼具聚合物涂料的柔性与水泥的刚 性，从而使握裹力与防锈性能达到整体的最大化。本发明提供的所述水泥基涂料兼顾耐久 性、经济性和环保性，可以满足建设工程的需要。
[0008] 为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
[0009] -种用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂料，由水泥、阻锈剂、流平剂、缓凝剂、乙 烯-醋酸乙烯共聚物和水组成，以水泥质量为基准，各组分的重量百分比为：
[0010] 水泥100 %，阻锈剂2~3 %，流平剂0. 5~1 %，缓凝剂0~0. 2 %，乙烯-醋酸乙 烯共聚物10~25%，水40~60%。
[0011] 优选的，以水泥质量为基准，各组分的重量百分比为：
[0012] 水泥100 %，阻锈剂2~3 %，流平剂0. 5~0. 9 %，缓凝剂0. 1~0. 2 %，乙烯-醋 酸乙烯共聚物10~20%，水40~55%。
[0013] 进一步优选的，以水泥质量为基准，各组分的重量百分比为：
[0014] 水泥100 %，阻锈剂2~3 %，流平剂0. 5~0. 9 %，缓凝剂0. 1~0. 2 %，乙烯-醋 酸乙烯共聚物10~15%，水42~50%。
[0015] 最优选的，以水泥质量为基准，各组分的重量百分比为：
[0016] 水泥100 %，阻锈剂2~3 %，流平剂0. 73~0. 9 %，缓凝剂0. 1~0. 2 %，乙烯-醋 酸乙烯共聚物13. 6~15%，水42~46. 7%。
[0017] 优选的，所述的水泥选自普通娃酸盐水泥、娃酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和 硫铝酸盐水泥中的一种。
[0018] 更优选的，所述水泥选自强度等级52. 5的普通硅酸盐水泥。
[0019] 优选的，所述的阻锈剂选自掺入型JK-H2O复合氨基醇、RI钢筋阻锈剂、COR防腐阻 锈剂、乙酸钙和苯甲酸钠中的一种。
[0020] 更优选的，所述阻锈剂为RI钢筋阻锈剂。
[0021] 优选的，所述流平剂选自萘系粉末减水剂和聚羧酸中的一种。
[0022] 更优选的，所述流平剂为萘系粉末减水剂。
[0023] 优选的，所述缓凝剂选自糖蜜缓凝剂、羟基羧酸及其盐类缓凝剂和木质素磺酸盐 类缓凝剂中的一种。
[0024] 更优选的，所述缓凝剂为羟基羧酸及其盐类缓凝剂和木质素磺酸盐类缓凝剂中的 一种。
[0025] 本发明的另一个目的在于提供所述用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂料的制备方 法，包括将所述的各组分按重量配比混合，即得。
[0026] 优选的，所述制备方法包括以下具体步骤：
[0027] I.按照所述重量配比准备各组分；
[0028] II.将所述流平剂和水按比例混合均匀；
[0029] III.加入所述乙烯-乙酸乙烯共聚物，搅拌，得到均匀的乳液；
[0030] IV.将所述水泥和所述阻锈剂加入到步骤III得到的乳液中，搅拌1~2分钟后， 加入所述缓凝剂，快速搅拌10~15分钟，即得。
[0031] 本发明还有一个目的在于提供所述水泥基涂料在混凝土钢筋防锈上的应用。
[0032] 本发明所述应用，具体包括如下步骤：
[0033] I.用钢丝刷将钢筋表面刷净，不得有锈肩和油污；
[0034] II.将所述水泥基涂料一次性或分多次涂刷在钢筋表面，涂层总厚度为0. 25~ 0. 3mm ；
[0035] III.将钢筋放置在阴凉处养护后，用于建筑施工。
[0036] 为了除净钢筋表面的锈肩和油污，在用钢丝刷之后，还可以用丙酮檫洗钢筋。
[0037] 与现有技术相较，本发明提供的水泥基涂料的综合性能优越。
[0038] 首先，本发明所述的水泥基防锈涂料防锈性能优异。涂覆本发明的防锈涂料的钢 筋，在盐水浸泡长达3个月时仍不会生锈（盐水中由于氯离子的存在，会加快金属的锈蚀）。 而且涂覆本发明的涂料后的钢筋握裹力基本没有下降，在优选的实施例中（如实施例2和 3)，钢筋的握裹力还得到了一定程度的提升。
[0039] 其次，本发明所述的水泥基涂料，原料价廉、经济、环保。
[0040] 另外，本发明所述的水泥基涂料最长工作时间可达到2小时，完全能够满足大规 模施工的需要。
【具体实施方式】
[0041] 以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅 用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
[0042] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药 材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
[0043] 实施例1 一种用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂料
[0044] 原料组成为：
[0045] 强度等级52. 5的普通硅酸盐水泥Ikg (100% )，RI钢筋阻锈剂20g (2% )，乙 烯-醋酸乙烯共聚物200g (20 % )，萘系粉末减水剂9g (0. 9 % )，木质素磺酸钠2g (0. 2 % )， 水 550g(55% )。
[0046] 通过如下方法制备：
[0047] I.按照配方准备上述各种原料；
[0048] II.搅拌机开启自动模式，加入萘系粉末减水剂和水，搅拌2分钟，使萘系粉末减 水剂和水充分混合；
[0049] III.将乙烯-醋酸乙烯共聚物加入到搅拌机中，继续自动搅拌2分钟，得到均匀的 乳液；
[0050] IV.将水泥和RI钢筋阻锈剂加入到步骤III得到的乳液中，自动搅拌1分钟后加 入木质素磺酸钠，开启快速搅拌搅拌10分钟，即得。
[0051] 实施例2-种用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂料
[0052] 原料组成为：
[0053] 强度等级52. 5的普通硅酸盐水泥Ikg (100% )，RI钢筋阻锈剂20g (2% )，乙 烯-醋酸乙烯共聚物150g (15 % )，萘系粉末减水剂IOg (1 % )，木质素磺酸钠2g (0. 2 % )， 水 500g(50% )。
[0054] 制备方法：与实施例1所述的操作和步骤相同。
[0055] 实施例3-种用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂料
[0056] 原料组成为：
[0057] 强度等级52. 5的普通硅酸盐水泥Ikg (100 % )，RI钢筋阻锈剂20g (2 % )，乙烯-醋 酸乙烯共聚物136g(13. 6% )，萘系粉末减水剂10g(l% )，木质素磺酸钠 I. 8g(0. 18% )，水 467g(46. 7% ) 〇
[0058] 制备方法：与实施例1所述的操作和步骤相同。
[0059] 实施例4一种用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂料
[0060] 原料组成为：
[0061] 硅酸盐水泥Ikg(K)O % )，苯甲酸钠20g(2 % )，乙烯-醋酸乙烯共聚物 250g (25 % )，聚羧酸 9g (0· 9 % )，羟基羧酸钠 2g (0· 2 % )，水 400g (40 % )。
[0062] 制备方法：
[0063] I.按照配方准备上述各种原料；
[0064] II.搅拌机开启自动模式，加入聚羧酸和水，搅拌2分钟，使流平剂聚羧酸和水充 分混合；
[0065] III.将乙烯-醋酸乙烯共聚物加入到搅拌机中，继续自动搅拌2分钟，