一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料及制备方法

本发明属于建筑及金属防锈领域，具体公开了一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料及制备方法。

背景技术：

1、目前，钢筋混凝土结构被广泛应用于现代建筑领域。混凝土内钢筋表面腐蚀产物的膨胀会引起保护层开裂，钢筋与混凝土间粘结力降低，钢筋截面积减小，混凝土结构的承载能力下降。腐蚀每年都会给世界带来巨额的经济损失，因此减少钢筋腐蚀是延长混凝土结构寿命以及降低其带来损失的关键。在海洋环境中，氯离子的不断侵入破坏了钢筋表面在混凝土高碱性环境下生成的钝化膜，从而成为引起钢筋腐蚀的主要原因。涂层钢筋被认为是防止混凝土内钢筋腐蚀的有效办法，尤其是对于海洋环境下的混凝土结构。水泥基涂层钢筋由于其与混凝土之间具有良好的粘结性能，常常被应用到各种建筑工程中。如名称为“一种水泥基混凝土钢筋防锈涂料及其制备方法和应用”公开号cn105017823a的中国发明专利申请，公开了一种由水泥、阻锈剂、流平剂、缓凝剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物和水制成的聚合物水泥基涂料。该涂料涂敷在钢筋表面，由于聚合物和水泥之间发生反应，使得水泥内部结构变得更加致密，从而抵抗有害物质的侵入。但是，相关研究表明，拉伸应力会导致涂层失效，严重影响其附着力和阻隔性能。与合成的聚合物涂层相比，聚合物改性水泥基涂层的延伸率不足，更容易产生裂缝等缺陷。又如名称为“一种纳米二氧化硅改性高抗拉强度应变硬化水泥基复合材料及其制备方法”公开号cn114940604a的中国发明专利，公开了一种由水、粉煤灰、硅灰、石英砂、钢纤维、纳米二氧化硅、减水剂和水制备而成的水泥基涂料。该涂料具有较高的抗拉强度，但是涂层中石英砂、钢纤维等粗骨料的存在会导致涂层内部孔隙较大，从而影响其耐腐蚀性能。因此，增强水泥基涂层在恶劣环境下的耐腐蚀性能，同时降低受拉荷载对聚合物改性水泥基涂层性能的影响至关重要。

技术实现思路

1、基于上述问题，本申请提供一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的多元改性水泥基防锈涂料，以提高涂料的力学性能和耐久性等；本发明的另一目的在于提供该水泥基防锈涂料的制备方法。

2、为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料，包括水泥、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅灰、纳米二氧化硅、阻锈剂、减水剂和水；

4、水泥63.90～79.81wt.％，硅灰0.1～3.99wt.％，乙烯-醋酸乙烯共聚物0.1～11.47wt.％，纳米二氧化硅0.1～0.8wt.％，阻锈剂0.1～2.31wt.％，水17.87～20.19wt.％，减水剂0.45～1.15wt.％。

5、一种用于混凝土钢筋防锈的水泥基涂料的制备方法，制备方法包括以下步骤：

6、(1)将水泥、硅灰，乙烯-醋酸乙烯共聚物称重后，按顺序制成混合料；

7、(2)将减水剂、水的混合溶液在磁力搅拌机快速搅拌，然后将称好的纳米二氧化硅倒入减水剂和水的混合溶液继续快速搅拌，然后将搅拌均匀的混合溶液进行超声分散，最后将混合溶液取出加入称量好的阻锈剂再进行磁力搅拌；

8、(3)将减水剂、水、纳米二氧化硅、阻锈剂的混合溶液分为两份；

9、(4)开启砂浆搅拌机，慢速搅拌混合料然后将其中一份减水剂、水、纳米二氧化硅、阻锈剂的混合溶液缓慢倒入继续搅拌；

10、(5)开启快速搅拌模式，将另一份减水剂、水、纳米二氧化硅、阻锈剂的混合溶液缓慢倒入继续搅拌，即得产品。

11、优选的，将减水剂、水的混合溶液在磁力搅拌机快速搅拌2-10min，设置磁力搅拌机的转速为1000-2500r/min。

12、优选的，将减水剂、水、纳米二氧化硅和阻锈剂的混合溶液分为质量比为30％：70％的两份；步骤(4)中为质量比为70％混合溶液，步骤(5)中为质量比为30％混合溶液。

13、优选的，硅灰和纳米二氧化硅的掺入提升了涂层的抗拉性能；在受拉荷载作用下阻锈剂改善涂层的孔隙结构，提高涂层致密性。

14、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

15、(1)通过添加乙烯-醋酸乙烯共聚物增加涂料的防锈性能:乙烯-醋酸乙烯共聚物掺入水泥基涂层后，在涂层内部形成一种高弹性的聚合物薄膜，这种薄膜封闭了水泥基材料的裂缝和孔隙，提升了水泥基涂层的抗渗性能，进而提升防锈能力。掺有乙烯-醋酸乙烯共聚物的水泥基涂层钢筋在3.5wt.％的nacl溶液中浸泡三个月未发现明显的锈蚀。

16、(2)通过添加硅灰和纳米二氧化硅增加涂料的力学抗拉性能和防渗性能：主要成分为sio2的硅灰和纳米sio2与水泥水化产物ca(oh)2进行二次水化反应，生成更多高强度的c-s-h凝胶，明显提升涂层抗拉性能，降低涂层开裂几率和内部孔隙扩展，提升涂层抵抗氯离子侵蚀的能力。另外，纳米sio2能够填充eva聚合物薄膜内细小孔隙和c-s-h凝胶颗粒之间的孔隙，使涂层微观结构更加致密，提升涂层电阻，降低受拉荷载对涂层钢筋耐腐蚀性能的影响。掺有乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅灰和纳米二氧化硅的水泥基涂层钢筋在3.5wt.％的nacl溶液中浸泡三个月未发现锈蚀产生。

17、(3)通过添加阻锈剂增加涂料的致密性：本发明采用内掺型复合氨基醇阻锈剂。其中的酯在碱环境作用下水解形成羧酸及其对应的醇。羧基离子在混凝土中迅速转化为脂肪酸族不溶性钙盐，在孔隙内形成沉淀，起到堵塞水泥基涂层孔隙作用，进一步提升涂层的致密性。同时，复合氨基醇掺入后可对氯离子产生物理吸附作用。掺有乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅灰、纳米二氧化硅和阻锈剂的水泥基涂层钢筋在3.5wt.％的nacl溶液中浸泡六个月也未发现锈蚀产生，并使得涂层抗拉性能达到了最佳。

18、(4)通过添加减水剂解决流动性：减水剂的掺入在不降低涂层强度的同时，提升了涂层的流动性能，使得涂层的涂敷更加简单、方便、快捷。

技术特征：

1.一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料，其特征在于，水泥63.90～79.81wt.％，硅灰0.1～3.99wt.％，乙烯-醋酸乙烯共聚物0.1～11.47wt.％，纳米二氧化硅0.1～0.8wt.％，阻锈剂0.1～2.31wt.％，水17.87～20.19wt.％，减水剂0.45～1.15wt.％。

2.一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料的制备方法，其特征在于，将减水剂、水的混合溶液在磁力搅拌机快速搅拌2-10min，设置磁力搅拌机的转速为1000-2500r/min。

4.根据权利要求3所述的一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料的制备方法，其特征在于，将减水剂、水、纳米二氧化硅、阻锈剂的混合溶液分为质量比为30％:70％的两份；步骤(4)中的为质量比为70％混合溶液，步骤(5)中为质量比为30％混合溶液。

5.根据权利要求2所述的一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料的制备方法，其特征在于，硅灰和纳米二氧化硅的掺入提升了涂层的抗拉性能；在受拉荷载作用下阻锈剂改善涂层的孔隙结构，提高涂层致密性。

技术总结本发明属于建筑及金属防锈领域，具体公开了一种增强受拉荷载下钢筋防腐性的水泥基涂料及制备方法，包括水泥、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、硅灰、纳米二氧化硅、阻锈剂、减水剂和水。其优点在于，在防锈方面，涂层钢筋在3.5wt.％的NaCl溶液中六个月不会生锈；纳米二氧化硅和阻锈剂对涂层的抗拉强度产生了积极的影响，增强涂层在受拉荷载作用下的耐腐蚀性能。在微观结构方面，扫描电子显微镜显示，纳米二氧化硅和阻锈剂对涂层的致密性有着显著的提升。技术研发人员：樊亮,侯关豪,商怀帅,孙丛涛,段继周受保护的技术使用者：中国科学院海洋研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/27