陳　環(huán)，房靖超，金華平，汪峻峰

(海南大學 土木建筑工程學院，?？?570228)

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一種新型無機防腐涂料SPC-B的應用研究

陳環(huán)，房靖超，金華平，汪峻峰

(海南大學 土木建筑工程學院，海口 570228)

摘要：研究了一種可用于鋼筋表面防腐的新型無機防腐涂料(Super Property Coatings-BAR，簡稱SPC-B)，并對這種無機防腐涂料的凝結時間、力學強度、抗氯離子的滲透能力等進行了初步的試驗研究，同時通過機械噴涂設備對這種防腐涂料SPC-B的可施工性進行了探究.試驗結果表明，該涂料凝結速度快，終凝2 h，28天強度高達141.6N·mm-2，硬化后所形成的鋼筋涂覆層不僅和鋼筋表面有很好的粘附力，同時具有很好的抗氯離子滲透的能力(28天的電通量為241C)，并且可在工地采用機械化作業(yè)的方式噴涂這種新型的建筑無機防腐涂料，這為快速地和大面積地對建筑鋼筋進行防腐預處理提供了一種新的可能性.

關鍵詞：無機防腐涂料； 氯離子滲透； 機械噴涂

隨著我國工程建設的快速發(fā)展，混凝土特別是鋼筋混凝土這類基礎工程材料的應用也越來越廣泛.但由于多種環(huán)境因素而導致混凝土中鋼筋銹蝕的可能性也迅速增加，例如：由于城市中汽車尾氣污染的日益嚴重而加速了混凝土的碳化進程，又如冬天北方城市大量使用融雪劑而導致有害鹽份對路橋混凝土的嚴重侵蝕[1-2]；特別是在海岸線區(qū)域，由于海風和海水中所含有的氯離子滲透到混凝土的孔隙中而引發(fā)的混凝土中的鋼筋銹蝕，進而導致混凝土結構遭到破壞的現(xiàn)象越來越多[3]，所以，提高鋼筋自身以及混凝土系統(tǒng)的防銹能力具有十分重要的意義.美國學者所提出的鋼筋銹蝕和重拆修復的“5倍定律”對現(xiàn)代鋼筋混凝土的建造和維修而言具有很好的參考價值，即如能在鋼筋混凝土的建造過程中，增加1美元的防銹處理，就可避免和節(jié)約待鋼筋混凝土完全銹蝕后重新建造或者維修所需的125美元[4].

對鋼筋表面噴涂保護涂層可明顯提高鋼筋在混凝土中的防腐性能[5]，在國內外工程界，有事先在工廠利用環(huán)氧樹脂等有機材料對建筑鋼筋進行噴涂保護的案例[6]，國內也制定了相應的行業(yè)標準[7]，但由于這種材料不僅價格偏高，而且從工廠到澆筑混凝土之前還要經(jīng)歷運輸(易導致彎曲疲勞破壞)、切割(形成新的斷口)和捆扎(涂層因摩擦而被破壞)等多道工序，這些過程均會對鋼筋涂覆層產(chǎn)生不利的影響[6].另外，硬化后的環(huán)氧樹脂等有機材料的表面較光滑，它與隨后澆筑的混凝土之間的握裹力較差，其鋼筋與混凝土之間的粘結強度比普通鋼筋的粘結強度下降20%.[8]，所以，這也是該項預涂覆技術未能得到廣泛推廣和應用的原因.

因此，研發(fā)一種與混凝土有良好的相容性和粘結力，并且結構致密，具有很好的抵抗氯離子滲透的能力，同時又適合于工地的大面積施工，并且能在工地現(xiàn)場對捆扎好的鋼筋進行機械化快速涂覆的防腐材料及工藝具有十分重要的經(jīng)濟效益和社會效益.

1試驗方法

1.1涂料的制備為了制備無機防腐涂料SPC-B，本研究以海南硅酸鹽水泥為基料，同時輔以聚羧酸系外加劑及高純度硅灰(98%)，其中，細砂粒徑控制在150～200目，并按一定的配比混合，加水后利用強力攪拌槍攪拌，水灰比控制在一定的范圍內，攪拌均勻后即可使用.

1.2樣品的制備本試驗所用的鋼筋為普通建筑用的螺紋鋼筋，防腐涂料為高性能無機防腐涂料SPC-B.將涂料成分按一定的配比混合攪拌2 min后倒入40 mm×40 mm×160 mm的棱柱試體和高50 mm×直徑100 mm的圓柱試體中，待輕微震動后刮平，將試體連模一起在標準養(yǎng)護箱中養(yǎng)護24 h，然后脫模，在水中養(yǎng)護直至強度試驗和電通量測試；另外，將配比組分按比例放大，加水攪拌后使用噴涂機噴涂鋼筋骨架.

1.3性能檢測在實驗室環(huán)境下首先對這種無機防腐涂料(SPC-B)的性能進行分析，如：凝結時間、力學強度(抗壓強度)、抗氯離子滲透能力等；然后在實驗室模擬施工現(xiàn)場的實際情況，用機械噴涂設備對這種防腐涂料的和易性、可泵送性及抗流掛進行探究，同時針對涂料與鋼筋的粘結性進行測試.

凝結時間：使用維卡儀，溫度為(20±2)℃，相對濕度為(60±5)%，參照GB/T1346―2011的標準.

力學強度：參照GB/T17671―1999的標準.

抗氯離子滲透：采用NJ-DTL氯離子電通量測定儀，正極：0.3 mmol·L-1的NaOH溶液，負極:w=3%的NaCl溶液，電壓(60±0.1)V，參照GB/T50082―2009的標準.

粘接強度：采用HC-30錨桿拉拔儀，鋼筋直徑20 mm，埋入長度100 mm，埋入鋼筋的混凝土強度為C30，參照GB50152―92的標準.

機械噴涂：采用PJ-03噴涂機,分2次噴涂，每層1～2 mm，需補噴搭接處.

2結果與分析

涂料的凝結硬化時間和環(huán)境條件有關，高溫和干燥等氣候因素將縮短涂料凝結硬化的時間，反之，將延長涂料凝結硬化的時間.試驗結果表明，對于這種無機防腐涂料(SPC-B)的凝結硬化時間，通常初凝為35 min，終凝為2 h，可見，該涂料的凝結速度較快.在實際工程中，可依據(jù)涂料凝結的時間參數(shù)以及可結合施工工藝的特點和要求來適當?shù)卣{節(jié)和控制涂料的凝結時間，以滿足施工工藝的要求，從而保證該無機防腐涂料的工程質量.此外，對該涂料的力學強度進行了測試，在實驗室條件下所測得的涂料的抗壓強度見表1.

表1　防腐涂料(SPC-B)的力學強度

從表1可見，該防腐涂料早期的硬化速度較快，其1 d的抗壓強度就達到了63.4 N·mm-2，而且其后期的強度增長迅速，在第28 d其抗壓強度就達到141.6 N·mm-2.隨著防腐涂料自身機械強度的提高，這意味著這種材料內部的分子間聚合力迅速增加，這不僅有利于增強涂料與建筑鋼筋之間的化學粘合力，同時也有利于提升涂料和鋼筋之間的機械嚙合力.

為了進一步評判這種鋼筋防腐涂料抵抗氯離子侵蝕的能力，本試驗還采用測電通量的方法對這種防腐涂料的抗氯離子侵蝕的能力進行了檢測，該方法是通過測定電通量的大小來定性地評估該材料抵抗氯離子滲透的性能.混凝土氯離子滲透性的電通量法評定標準[9]見表2，如果其28 d的電通量小于1 000庫侖的話，那么就可評定這種混凝土具有良好的抵抗氯離子侵蝕的能力.

表2　混凝土氯離子滲透性的電通量法評定標準[9]

為了更好地反映其電通量的大小，本實驗還采用空白組和環(huán)氧樹脂組[10]來進行對比.結合電通量的測試結果可知(圖1)，對于本文所研究的防腐涂料(SPC-B)，其第28天的電通量為241庫侖，小于環(huán)氧樹脂涂層264庫侖[10]，并遠小于空白組2 484庫侖,可見，這種涂料具有較為優(yōu)異的抗氯離子滲透的能力.

為了進一步探究防腐涂料SPC-B的粘結性能，文中分別對已噴涂SPC-B涂層的鋼筋與混凝土C30之間的粘結強度和同等條件下無涂層鋼筋的粘結強度進行了測試.JTJ275—2000規(guī)范[11]中已規(guī)定：環(huán)氧涂層鋼筋與混凝土之間的粘結強度應不小于無涂層鋼筋粘結強度的80%.文中實驗測試的結果表明，涂層鋼筋與混凝土之間的粘結強度為12.1 MPa，大于同等條件下無涂層鋼筋粘結強度的80%(為9.8 MPa).可見，防腐涂料SPC-B與鋼筋的粘結性已達到規(guī)范要求，該涂料與鋼筋表面具有較好的粘結性.

鋼筋表面的防腐涂料首先應能均勻地無空隙地涂覆到鋼筋表面，并形成均勻的涂覆層，同時為了更好地適應工地現(xiàn)場機械施工的需要，這種涂料應具有很好的和易性、可泵送性及抗流掛等施工性能.圖2中給出了機械噴涂設備對建筑鋼筋進行現(xiàn)場涂覆防腐涂料后的效果圖，這種防腐涂料在噴涂施工后，整個涂覆層厚薄均勻一致，沒有出現(xiàn)漏噴現(xiàn)象，同時涂料也沒有出現(xiàn)明顯的流掛現(xiàn)象.

圖2　在鋼筋表面噴涂防腐涂料后的效果圖

通過現(xiàn)場噴涂試驗表明，這種涂料可以在工地采用機械化作業(yè)，為快速地及大面積地對建筑鋼筋進行防腐預處理提供了一種新型的工程材料和施工工藝.

3結論

通過對這種新型的建筑防腐涂料(SPC-B)的試驗研究表明，該涂料凝結的時間快(終凝時間為2 h)，硬化后所形成的鋼筋涂覆層不僅和鋼筋表面有很好的粘附力，同時其結構致密(第28天的抗壓強度為141.6 N·mm-2)，具有很好的抗氯離子滲透的能力(電通量為241庫侖)，能更有效地保護混凝土結構中的鋼筋，使其免受大氣環(huán)境和海水中氯離子的侵蝕.這種新型建筑無機防腐涂料可在工地采用機械化作業(yè)，這為快速且大面積地對建筑鋼筋進行防腐處理提供了一種新的可能，它適用于對鋼筋混凝土，特別是海工混凝土中的鋼筋進行防腐預處理.

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Application of a Newly Inorganic Corrosion Protection Paint Named SPC-B

Chen Huan, Fang Jingchao, Jin Huaping, Wang Junfeng

(College of Civil Engineering and Architecture, Hainan University, Haikou 570228，China)

Abstract：A newly inorganic corrosion protection paint named Super Property Coatings-BAR (SPC-B for short) was studied, which can be available for rebar surface to protect it from corrosion. And the technical properties, such as setting time, mechanical strength, and the resistance to chloride-ion penetration, were investigated. The possibility of spraying with spray machine was also tested. The results showed that the final setting time was only 2 hours, the corrosion protection paint has rapid setting and a good adhesion between coating and surface of steel bar after the paint hardening, and which has good resistance to chloride-ion penetration (the 28 days electric flux was only 241 C). This newly inorganic corrosion protection paint can be used by spray machine on the building site, which provides a new possibility for rapid and large area anticorrosion pretreatment on construction steel bar.

Keywords：inorganic corrosion protection paint; chloride-ion penetration; mechanical spraying

中圖分類號：TQ 638

文獻標志碼：ADOl：10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2015.0029

文章編號：1004-1729(2015)02-0158-04

收稿日期：------------------------ 2014-06-25基金項目： 海南省研究生創(chuàng)新科研課題(HYS2014-26)

作者簡介：陳環(huán)(1988-)，男，江西宜春人，海南大學土木建筑工程學院2012級碩士研究生通信作者： 汪峻峰(1963-)，男，海南大學土木建筑工程學院，教授，E-mail：drjunfengwang2010@163.com