節(jié)能復(fù)合墻體鋼筋拉接件防銹劑研究

1、節(jié)能復(fù)合墻體鋼筋拉接件防銹劑研究            摘要：本文研究了節(jié)能復(fù)合墻體鋼筋拉接件防銹劑的各種性能以及不同配方對(duì)比。通過(guò)研究表明新研制的DFJ系列鋼筋防銹劑能有效保護(hù)復(fù)合墻體中鋼筋拉接件，提高其服役壽命，它具有性能可靠，造價(jià)低，涂覆方便等特點(diǎn)，在確保防銹性能的基礎(chǔ)上，新型防銹劑可以替代鍍鋅防腐工藝，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：拉接件 防銹劑  一、前言為改善寒冷地區(qū)采暖建筑的室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量，節(jié)約采暖的能耗，提高建筑墻體保溫性能，在不增加墻體厚度的情

2、況下，采用復(fù)合墻體結(jié)構(gòu)，在墻體中間設(shè)置保溫層和金屬拉結(jié)件，可顯著改善建筑結(jié)構(gòu)的綜合性能。在兩層墻體間放置拉結(jié)鋼筋，能使內(nèi)外墻體共同工作，增加抗震性能，但由于兩層墻體間的溫差變化，導(dǎo)致中間的保溫材料（巖棉或聚炳烯）經(jīng)常處于潮濕或凝露的環(huán)境，因而易造成或促進(jìn)拉結(jié)鋼筋的銹蝕，以致影響墻體的性能與壽命，可見(jiàn)墻體拉結(jié)件的耐久性已成為一個(gè)很重要的問(wèn)題。據(jù)最近有關(guān)資料表明，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家已采用不銹鋼拉結(jié)件，這種拉結(jié)件固然防銹性能好，但價(jià)格昂貴、工程造價(jià)高，這顯然不符合我國(guó)國(guó)情，目前最常用的墻體拉結(jié)件是鍍鋅拉結(jié)件，但生產(chǎn)鍍鋅防腐件需要電鍍車間，可能會(huì)造成污染，成本還會(huì)比較高。最常用的墻體拉結(jié)件的防腐措施是鍍

3、鋅，但是據(jù)我們分析鍍鋅件在大氣環(huán)境中抗蝕性較好，而對(duì)復(fù)合墻體這們一個(gè)復(fù)雜的腐蝕環(huán)境來(lái)說(shuō)，可能是不適合的，已有研究表明，鍍?cè)趐H為13左右時(shí)表面處于活性狀態(tài)，初期由于水泥砂漿pH值正好在這個(gè)范圍（12.5至13.5），這時(shí)如果鋼鐵表面有缺陷，那么二者構(gòu)成腐蝕電池，更加快了鋅的腐蝕溶解，所以鋼鐵在后期就難以得到保護(hù)，同時(shí)也影響了鋼筋與周圍砂漿或注芯混凝土的結(jié)合力，為此開(kāi)發(fā)研制一種符合我國(guó)國(guó)情的造價(jià)低防銹性能好、無(wú)污染的拉結(jié)鋼筋防銹劑的任務(wù)，就獲得了沈陽(yáng)墻改辦批準(zhǔn)、立項(xiàng)。 二、實(shí)驗(yàn)方法 1.防銹劑研制的技術(shù)路線通過(guò)檢索了大量文獻(xiàn)資料，并對(duì)該方向進(jìn)行了聯(lián)機(jī)檢索，對(duì)于鋼筋拉接件的防銹研究有了更

4、進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。1994年初首先從分析拉接件所受到的可能的腐蝕因素入手，提出了抗震拉接件防銹劑研究方案以及側(cè)重點(diǎn)，認(rèn)為應(yīng)該重點(diǎn)考慮涂層的耐蝕性、涂層與鋼筋的結(jié)合力，周圍砂漿或注芯混凝土對(duì)涂層的握裹力等，首先選擇防銹劑的膠結(jié)劑，它決定了防銹劑與鋼筋的結(jié)合力及涂層的耐蝕性；其次選擇了防銹添加劑，它能增加涂層的耐蝕性能；同時(shí)選擇多種骨料，改善防銹劑的成膜性等綜合性能，根據(jù)復(fù)合墻體對(duì)防銹劑的要求，測(cè)試其綜合性能。進(jìn)行了各種試驗(yàn)，如結(jié)合力試驗(yàn)、握裹力試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、浸泡試驗(yàn)、復(fù)合墻體保溫層中的腐蝕仿真試驗(yàn)、腐蝕電位測(cè)量、交流阻抗測(cè)試試驗(yàn)、耐酸、堿腐蝕試驗(yàn)等。2.防銹劑配方的選定與配比 對(duì)復(fù)合墻體內(nèi)鋼筋拉接

5、件防銹劑既要考慮其對(duì)實(shí)際腐蝕環(huán)境（如鋼筋周圍的氧、氯離子，二氧化碳、水等）的防腐作用，同時(shí)又要考慮與周圍水泥層緊密結(jié)合，因此要求所選涂料必須具有較好的防銹性能，及其與鋼筋結(jié)合性能。為此，以多種樹(shù)脂為膠結(jié)劑，篩選確定其中的一種為防銹劑膠結(jié)劑。這種膠結(jié)劑具有耐酸、堿腐蝕，結(jié)合力強(qiáng)等能力。在此基礎(chǔ)上，我們選擇了多種防銹添加劑以及骨料，考慮到對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，我們刪除了其中兩種添加劑（氧化鉛、三氧化鉻），然后采用正交設(shè)計(jì)的方法，優(yōu)選配方，對(duì)幾種出的配方進(jìn)行篩先，確定了6種配比的防銹劑進(jìn)行綜合性能的測(cè)試，最終優(yōu)選出三種防銹劑配方。 3.防銹劑性能測(cè)試將防銹劑涂敷在65×65的試片以及12的鋼筋

6、上，制成試樣，進(jìn)行各種性能測(cè)試，下面是測(cè)試的項(xiàng)目：（1）外觀測(cè)試，檢查表面無(wú)氣泡，針孔等缺陷；（2）結(jié)合性能測(cè)試，檢測(cè)防銹劑與鋼筋的結(jié)合力；    2007-04-21        （3）抗凍性能及冷熱交替性能（在-1520至25條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）；（4）抗彎試驗(yàn)，檢測(cè)涂防銹劑筋在彎曲情況下的附著力；（5）握裹力實(shí)驗(yàn)，將涂防銹劑的試樣制成100×100×100的混凝土塊，通過(guò)拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定；（6）耐蝕性能試驗(yàn) a）電化學(xué)測(cè)試（Ecorr，EIS）腐蝕電位

7、測(cè)量，對(duì)浸泡在3.5%的鹽水中的試片，定期檢測(cè)其腐蝕電位測(cè)量出腐蝕電位隨時(shí)間的變化曲線。電化學(xué)阻抗測(cè)量，對(duì)于防銹劑防銹性能的測(cè)試，除采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)以外，我們還采用了現(xiàn)代電化學(xué)手段對(duì)各種防銹劑的耐蝕性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，電化學(xué)阻抗法是國(guó)際上普遍使用的方法之一，有的國(guó)家已將其發(fā)展成防銹劑性能評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，將上述浸泡實(shí)驗(yàn)樣品制成阻抗測(cè)試電解池，溶液為3.5%鹽水，在常溫下浸泡。采用英國(guó)的Solartron公司的1280阻抗測(cè)試系統(tǒng)，在微機(jī)控制下測(cè)量阻抗譜的變化，以判斷防銹劑的耐蝕能力。 b）鹽霧加速試驗(yàn) 將不同的防銹劑，制成65×65的45#樣品上涂刷上一層100m左右的防銹劑，依據(jù)GB

8、7634上涂層耐鹽霧加速試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，鹽霧實(shí)驗(yàn)（5%鹽水，35，每天噴8小時(shí)，停16小時(shí)），實(shí)驗(yàn)時(shí)間30天。c）耐用浸泡試驗(yàn)，將試樣浸泡在水中，時(shí)間為100天。d）耐酸試驗(yàn)，在pH值為1的鹽溶液中進(jìn)行浸泡試驗(yàn)，時(shí)間2個(gè)月。e）耐堿試驗(yàn)，在pH值大于14（20%NaOH）的溶液中浸泡6個(gè)月。 f）保溫層中的腐蝕實(shí)驗(yàn)，為了研究防銹劑在真實(shí)環(huán)境中可能的腐蝕，采用了模擬加速試驗(yàn)，檢測(cè)涂層在保溫層的腐蝕性能，將涂各種防銹劑的試樣插入巖棉保溫層中，放入鹽霧箱中，進(jìn)行鹽霧實(shí)驗(yàn)，每天8小時(shí)鹽霧，停16小時(shí)，使保溫層中含有飽和的鹽水，恒定溫濕度，檢測(cè)防銹劑的性能，試驗(yàn)100天。 三、結(jié)果與討論 對(duì)篩選出的

9、防銹劑根據(jù)上述項(xiàng)目進(jìn)行綜合測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 1.檢測(cè)防銹劑的施工性能 （1）可存放性 a）DFJ新型節(jié)能復(fù)合墻體鋼筋拉結(jié)件防銹劑，采用固化劑、基料與溶劑分開(kāi)存貯的方法，在密封條件下可長(zhǎng)期存放，而不會(huì)變質(zhì)； b）在基料中，長(zhǎng)期存放時(shí)添加的填料及防銹劑可能有部分固體份沉淀，只要在使用前將其攪勻即可正常使用，不影響后期性能。 （2）可浸涂性。該防銹劑在使用時(shí)將溶劑加入基料中，再按比例加入固化劑，攪勻后就可以施工。施工的方法為（a）刷涂，適用于批量小的拉結(jié)件或局部修補(bǔ)強(qiáng)化處理的拉結(jié)件；（b）浸涂，適用于尺寸有限，形狀不規(guī)則且量大的拉結(jié)件；（c）噴涂，適用于工廠內(nèi)生產(chǎn)線成批加工部件，其中（a）、（b

10、）兩種方法適用于現(xiàn)場(chǎng)施工，如果檢測(cè)出涂層表面有針孔或有缺陷，則必須用刷涂法進(jìn)行修補(bǔ)，以達(dá)到防銹劑的質(zhì)量要求。     2007-04-21         （3）干燥成膜性 該防銹劑采用常溫固化，8小時(shí)表干，24小時(shí)實(shí)干。 （4）涂層厚度 對(duì)刷涂與浸涂的試片依據(jù)涂層厚度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，利用DHC型磁性測(cè)厚儀測(cè)量涂層的厚度，每種樣4片，最后取其平均值，涂層厚度平均在100m左右，可達(dá)到長(zhǎng)期防銹的目的。棒狀浸涂試樣與平板試樣進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，棒材試樣的厚度在80100m之間。 2.耐沖擊實(shí)

11、驗(yàn) 根據(jù)涂層耐沖擊實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在CJ560型沖擊試驗(yàn)機(jī)上，測(cè)試防銹劑耐沖擊性，基本達(dá)到9級(jí)以上，達(dá)到建筑施工標(biāo)準(zhǔn)要求。 3.韌性實(shí)驗(yàn) 將涂防銹劑的8鋼絲，用力彎折90度角，再拉直，反復(fù)5次以上防銹涂層不脫落，符合建筑用涂料的韌性要求。 4.粘接性能 將涂有防銹劑的鋼筋試樣，用C20混凝土砂漿制成100×100×100的試塊，養(yǎng)護(hù)28天后，進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下表，都大于9級(jí)以上，基本不影響混凝土砂漿與鋼筋間的結(jié)合力，達(dá)到建筑施工的要求。表一 防銹劑握裹力測(cè)試結(jié)果 空白E1E2E3E4E5E6E7拉力（KN）2.815.262.982.994.542.93.813.4

12、8握裹力KN/mm217.2   2007-04-21        32.218.318.327.817.723.321.3 5.防腐性能 （1）鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對(duì)篩選出的六種配方進(jìn)行鹽霧實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明其中有三種樣品在20天后有兩塊樣品起皮，其它樣品在30天中沒(méi)有發(fā)生銹蝕，對(duì)起皮的幾個(gè)樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主經(jīng)是由于制樣時(shí)試樣周邊沒(méi)有涂封，邊緣銹蝕，銹層使周邊開(kāi)始起皮，但沒(méi)有出現(xiàn)起泡、漏銹現(xiàn)象，因此可以評(píng)定這幾個(gè)配方中有三種防銹等級(jí)達(dá)到10級(jí)以上。 （2）腐蝕電位測(cè)量 腐蝕電位隨時(shí)間的變化

13、，說(shuō)明防銹涂層在浸泡過(guò)程中，長(zhǎng)時(shí)間不發(fā)生變化，隔絕介質(zhì)性能好，耐蝕性強(qiáng)。 （3）電化學(xué)阻抗測(cè)量法電化學(xué)阻抗測(cè)量法能夠測(cè)量防銹支的阻抗譜圖。阻抗譜反映的信息主要有防銹涂層的電阻、容抗、電解質(zhì)與涂層金屬界面反應(yīng)性質(zhì)。如果防銹層失效，電解質(zhì)就可能浸入涂層，那么涂防銹層的金屬表面的阻抗、容抗等參數(shù)就會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)表征電解質(zhì)與金屬界面反應(yīng)的參數(shù)RP就發(fā)生變化。測(cè)得的防銹層的阻抗譜，阻抗譜隨時(shí)間的變化?？梢园l(fā)現(xiàn)，在浸泡初期，由于防銹層為絕緣層隔絕了電解液與鋼鐵基底的接觸，因此阻抗較大，一般在107以上，高頻區(qū)為容抗特征，數(shù)據(jù)在低頻區(qū)發(fā)散，此時(shí)說(shuō)明防銹層是絕緣的，起到隔離作用，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，由于防銹

14、涂層中可能有水或其它離子的浸入涂層的阻抗譜就可能發(fā)生變化，通過(guò)分析阻抗譜的信息特征，就可能評(píng)價(jià)防銹涂層的耐蝕性能，阻抗譜變化不大時(shí)，這說(shuō)明涂層沒(méi)有發(fā)生明顯變化，其耐蝕性能仍舊很好，如果阻抗譜變化較快，說(shuō)明涂層中可能已有電解質(zhì)的浸入或涂層可能已發(fā)生破壞，涂層失效。說(shuō)明Rct隨時(shí)間的變化，這說(shuō)明三種配方（DXJ2#，DXJ3#，DXJ5#）耐蝕性能較好。Time (hr)詳細(xì)性能指標(biāo)見(jiàn)表二表二 六種防銹劑性能指標(biāo)（四組平行樣） DXJ1#    2007-04-21       

15、 DXJ2#DXJ3#DXJ4#DXJ5#DXJ6#可存放性長(zhǎng)期貯存（同左）（同左）（同左）（同左）（同左）施工方法刷涂、浸涂、噴涂（同左）（同左）（同左）（同左）（同左）干燥成膜性表干8h實(shí)干24h（同左）（同左）（同左）（同左）（同左）涂層厚度（m）80100（同左）（同左）（同左）（同左）（同左）耐沖擊性    2007-04-21        10級(jí)9級(jí)9級(jí)10級(jí)9級(jí)10級(jí)韌性試驗(yàn)90度彎折5次以上5次以上5次以上5次5次以上5次以上粘結(jié)性能握裹力10級(jí)1

16、0級(jí)10級(jí)10級(jí)10級(jí)10級(jí)防銹性能9級(jí)以上10級(jí)10級(jí)9級(jí)10級(jí)10級(jí)耐溫差試驗(yàn)25-152030次以上不脫落（同左）（同左）（同左）（同左）（同左）耐浸泡實(shí)驗(yàn)    2007-04-21        （鹽水）60天浸泡不起皮（同左）（同左）（同左）（同左）（同左）耐堿浸泡（10%NaOH）180天不起皮（同左）（同左）（同左）（同左）（同左）耐酸浸泡（pH=1）3個(gè)月不破壞、起皮（同左）（同左）（同左）（同左）（同左） （4）保溫層腐蝕試驗(yàn) 在模擬保溫腐蝕加速試驗(yàn)中，DXJ系列防銹劑的各種防銹涂層在100天實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生破壞，如鼓泡、起皮、漏銹，這說(shuō)明DXJ系列防銹劑在保溫材料中防銹性能良好。     6.防銹劑施涂方法（1）施涂工件表面預(yù)處理。預(yù)處理包括除去金屬表面的油層，銹層及氧化皮，使鋼筋表面出現(xiàn)灰白色表面，小批量