[發明專利]一種提高鋼筋防銹蝕能力的表面改性方法

有效

• 申請號: 201810480824.1
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108589935B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 肖會剛;劉敏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E04B1/64
• 分類號: E04B1/64;C04B20/10
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種提高鋼筋防銹蝕能力的表面改性方法，屬于建筑材料技術領域。所述的方法如下：鋼筋表面用乙醇清洗干凈，然后干燥備用；納米二氧化硅改性劑的制備：取等體積的乙醇和水作為溶劑，加入適量的十六烷基三甲基溴化銨和正硅酸乙酯，即得到納米二氧化硅改性劑；將鋼筋置于納米二氧化硅改性劑中，兩者充分接觸，將功率為10kHz~60kHz的超聲探頭置于納米二氧化硅改性劑中，邊超聲邊滴加氨水至pH=8~9，60~90℃溫度下反應2~6 h，把鋼筋取出用乙醇沖洗，然后105℃烘干1~2 h，即完成了對鋼筋的表面改性。本發明的納米SiO₂改性劑制備過程簡單，制備速度快，使用方便，該方法適用于各種鋼筋的表面改性，適合大規模批量生產與實際工程應用。

技術領域

本發明屬于鋼筋防銹的技術領域，具體涉及一種提高鋼筋防銹蝕能力的表面改性方法。

背景技術

根據世界腐蝕組織（WCO）的統計數據，全世界每年由于鋼筋銹蝕造成的經濟損失超過2.2萬億美元。鋼筋混凝土結構是世界范圍內目前以及今后相當長的時間內最主要的結構形式。鋼筋混凝土結構綜合利用了混凝土和鋼筋易施工及混凝土抗壓和鋼筋抗拉的優勢，大大推動了當代土木工程結構的建設，在交通，港口，房屋，核電站等各類工程中廣泛應用，為人類的發展提供了重要基礎和支撐。另一方面，鋼筋混凝土結構在使用過程中也出現了諸多的耐久性問題，鋼筋銹蝕是引起鋼筋混凝土結構耐久性降低的最主要原因，尤其是在南方沿海地區。鋼筋銹蝕一方面造成鋼筋承載能力下降，另一方面銹蝕膨脹會造成混凝土保護層開裂脫落，進一步破壞結構整體性，影響結構安全使用。美國有超過20000座鋼筋混凝土橋出現嚴重腐蝕現象；日本約有21.4％的鋼混結構損壞是由鋼筋腐蝕引起的；我國2002年底僅公路危橋就達9000多座，而耗資4000萬元的山東煙臺汽車站，更是在建成5年后的2009年即成危樓，其中鋼筋腐蝕是引起結構服役性能嚴重劣化的主要原因之一。隨著“一帶一路”戰略的推行，我國還將持續進行大量的基礎設施建設，提高鋼筋的防銹蝕能力，對保障重要基礎設施的安全服役，減少維護維修費用，意義重大。

鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕的主要原因是混凝土是多孔材料，因此氧氣和水分及氯離子進入混凝土并到達鋼筋表面后，鋼筋表面鈍化層逐漸破壞并發生局部原電池反應，也就是開始銹蝕。提高鋼筋混凝土防銹蝕能力的方法之一采用高性能防銹鋼筋，提高鋼筋材料自身的防腐能力，但在量大面廣的基礎設施建設中，難以全面采用防腐鋼筋；另一種行之有效的方法是隔斷鋼筋與腐蝕介質的接觸：鋼筋表面鍍防腐金屬層、涂刷環氧樹脂，或通過提高混凝土抗滲能力使腐蝕性介質難以到達鋼筋表面，如涂刷環氧樹脂，但這種方法存在削弱鋼筋粘結強度或全面提高混凝土密實性代價高昂等限制。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有鋼筋混凝土結構中的鋼筋在服役過程中易銹蝕的問題，提供一種提高鋼筋防銹蝕能力的表面改性方法，在已有鋼筋的基礎上，可用以制備生產高防銹能力的鋼筋。具體的改性方法是在鋼筋的表面生長一層厚度200~6000nm、能夠與硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥反應的無定形SiO₂防護層，該SiO₂防護層一方面自身可起到防護隔離作用，阻隔鋼筋與腐蝕性介質的接觸，防止銹蝕；另一方面，該SiO₂防護層可部分與鋼筋周圍混凝土中的氫氧化鈣反應生成體積膨脹的水化硅酸鈣凝膠類產物，在鋼筋與混凝土的界面區形成致密抗滲層，阻止水、氧氣和氯離子的進入，從而大大提高鋼筋在惡劣服役環境下的防銹能力，保障鋼筋混凝土結構安全服役。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種提高鋼筋防銹蝕能力的表面改性方法，所述的方法具體步驟如下：

步驟一：鋼筋表面用乙醇清洗干凈，然后干燥備用；

步驟二：納米二氧化硅改性劑的制備：取等體積的乙醇和水作為溶劑，稱取溶劑質量分數1%的去離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨加入，溶劑質量分數6~12%的正硅酸乙酯加入，即得到納米二氧化硅改性劑；