一種鋼纖維的腐蝕防護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法，所述方法步驟為：首先對(duì)纖維表面進(jìn)行清洗，以清除雜質(zhì)，然后將鋼纖維放入一定配比的磷酸鋅處理溶液中，保持一定的溶液溫度，浸泡一定時(shí)間，將浸泡后的鋼纖維用蒸餾水沖洗，再進(jìn)行烘干。本方法可以克服現(xiàn)有常規(guī)鋼纖維表面防腐技術(shù)存在的不足，提供了一種既能夠?qū)崿F(xiàn)鋼纖維表面腐蝕防護(hù)又便于操作和工業(yè)化處理的鋼纖維表面腐蝕防護(hù)處理方法。
【專利說明】一種鋼纖維的腐蝕防護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼纖維的腐蝕防護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沿海及近海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性已成為國(guó)內(nèi)外工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。許多研究和工程實(shí)踐表明:海洋環(huán)境對(duì)混凝土中鋼筋銹蝕造成的結(jié)構(gòu)破壞相當(dāng)嚴(yán)重。在沿海工程中，氯離子是最常見而又最危險(xiǎn)的侵蝕介質(zhì)，鋼筋的銹蝕主要是氯離子的侵入而引發(fā)的。
[0003]鋼纖維混凝土和鋼筋混凝土有著相似的腐蝕機(jī)理，只是由于鋼纖維的阻裂作用，鋼纖維混凝土表面裂縫細(xì)密而分散，腐蝕介質(zhì)侵入速度慢，鋼纖維混凝土比鋼筋混凝土耐腐蝕性高，但當(dāng)鋼纖維混凝土構(gòu)件長(zhǎng)期處于海水漲落區(qū)或裂縫超過一定寬度，仍會(huì)發(fā)生腐蝕。
[0004]在正常情況下，混凝土呈堿性，混凝土中含有大量可溶性的鈣、鈉、鉀等堿金屬及其氧化物，這些物質(zhì)與混凝土微孔中的水溶液發(fā)生反應(yīng)生成堿性很強(qiáng)的氫氧化物，從而為混凝土中的鋼材營(yíng)造了一個(gè)強(qiáng)堿性的環(huán)境?；炷林袖撊绻鼙婚L(zhǎng)期保存在這種強(qiáng)堿性的環(huán)境中，鋼表面形成一層分子和離子難以穿越的、致密的金屬氫氧化物和金屬氧化物晶格薄膜，簡(jiǎn)稱為“鈍化膜”。鋼的銹蝕將會(huì)被阻止，混凝土中鋼筋如果能被這層薄膜完好地覆蓋，鋼筋銹蝕就能被阻止，即“鈍化膜”使混凝土中鋼筋受到保護(hù)。由于受到“鈍化膜”的保護(hù)，所以混凝土中鋼材在正常情況下是不會(huì)發(fā)生銹蝕的。
[0005]但是海洋環(huán)境中存在大量Cl_，因Cl—的侵蝕，隨著時(shí)間的推移，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不斷降低。干濕循環(huán)區(qū)的混凝土往往是整體結(jié)構(gòu)中銹蝕最嚴(yán)重的部位。由于干濕循環(huán)的作用，氯離子在擴(kuò)散和對(duì)流等多種復(fù)雜機(jī)制的耦合作用下以較快的速度向混凝土內(nèi)部滲透，混凝土中鋼材的銹蝕正是由于Cr的侵入而誘發(fā)的。氯離子腐蝕主要是破壞鋼表面的鈍化膜，在鋼表面形成“腐蝕電池”，再`加上Cl—的去極化作用和Cl-的導(dǎo)電作用從而引起了鋼的銹蝕。鋼材嚴(yán)重銹蝕后，會(huì)導(dǎo)致鋼材自身強(qiáng)度降低，而且與混凝土的粘結(jié)力也降低。
[0006]目前美國(guó)、歐洲較多研究的是環(huán)氧樹脂涂層鋼，環(huán)氧樹脂涂層鋼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中得到廣泛應(yīng)用。它采用環(huán)氧粉末靜電噴涂技術(shù)，將鋼筋與周圍混凝土隔開，環(huán)氧樹脂具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和抗?jié)B透性，能長(zhǎng)期經(jīng)受混凝土的高堿度環(huán)境，同時(shí)能阻止水、O2、氯鹽等腐蝕介質(zhì)與鋼筋接觸。但是涂層會(huì)降低混凝土對(duì)鋼筋的粘結(jié)力，需要適當(dāng)增加焊接長(zhǎng)度和錨固長(zhǎng)度。對(duì)于鋼纖維混凝土而言，鋼纖維與混凝土界面的粘結(jié)強(qiáng)度是影響鋼纖維混凝土性能的關(guān)鍵因素，而環(huán)氧樹脂涂層會(huì)降低混凝土對(duì)鋼纖維的握裹力，所以這種方法不太適合作為鋼纖維混凝土的防腐處理措施。
[0007]鍍鋅法是在鋼材表面鍍一層鋅保護(hù)膜，從而在一定程度上保護(hù)鋼表面的方法。傳統(tǒng)的鍍鋅法工藝相對(duì)較簡(jiǎn)單，鍍鋅鋼纖維一直被作為一種耐腐蝕鋼纖維。但是工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn):在含氯混凝土中鍍鋅鋼會(huì)呈點(diǎn)狀腐蝕。鍍鋅鋼材在水泥漿中，在鋅和水化產(chǎn)物之間的反應(yīng)會(huì)使鍍鋅層漸漸被破壞，腐蝕介質(zhì)最終仍會(huì)侵蝕鋼材。這種發(fā)生在涂層與水泥基界面層上的化學(xué)反應(yīng)過程，會(huì)導(dǎo)致涂層附近的水化水泥中出現(xiàn)大量多孔微結(jié)構(gòu)，從而破壞鋼纖維與水泥基界面的粘結(jié)強(qiáng)度。
[0008]相比較而言，鍍鋅法是一種工程實(shí)用性強(qiáng)的化學(xué)法，易操作，鍍鋅層也能對(duì)鋼材起到短期的保護(hù)作用。如果能在鍍鋅防腐技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使鋅的溶解和析出能夠得到抑制，就可以長(zhǎng)期有效地保護(hù)鋼纖維免受腐蝕介質(zhì)侵蝕。
[0009]有研究認(rèn)為:對(duì)于混凝土中的鋼材，P043_是一種有效的腐蝕抑制劑，把磷酸鹽作為一種鋼材阻銹劑，磷酸鹽能與鐵發(fā)生復(fù)雜的磷化反應(yīng)，生成難溶的磷化膜沉積在鋼筋表面上，防止鐵基體的銹蝕。但是摻入阻銹劑對(duì)混凝土的坍落度有一定影響，使用量難以把握，用量過多易使混凝土產(chǎn)生裂縫，過少則使未被覆蓋的小范圍陽極區(qū)產(chǎn)生快速的結(jié)點(diǎn)銹蝕，會(huì)與外加劑有不同程度的反應(yīng)，影響使用效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服現(xiàn)有常規(guī)鋼纖維表面防腐技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種既能夠?qū)崿F(xiàn)鋼纖維表面腐蝕防護(hù)又便于操作和工業(yè)化處理的鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0012]一種鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法，所述方法步驟為:首先對(duì)纖維表面進(jìn)行清洗，以清除雜質(zhì)，然后將鋼纖維放入一定配比的磷酸鋅處理溶液中，保持一定的溶液溫度，浸泡一定時(shí)間，將浸泡后的鋼纖維用蒸餾水沖洗，再進(jìn)行烘干。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述纖維表面進(jìn)行清洗是采用常規(guī)有機(jī)溶劑清洗。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述磷酸鋅處理溶液是由磷酸鋅、85%濃度的磷酸溶液和蒸餾水組成?！?br> [0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述磷酸鋅處理溶液的組成配比(重量百分比)為:磷酸鋅:0.1-1.0 %、85%濃度的磷酸溶液:0.1-2.0%，其余為蒸餾水。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述處理過程中的反應(yīng)溫度為:50_85°C。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述處理過程中的反應(yīng)時(shí)間為:5-20分鐘。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著特點(diǎn):在鋼纖維表面沉積一層穩(wěn)定的磷酸鋅保護(hù)層，可以同時(shí)發(fā)揮磷酸鹽類鋼材阻銹劑和鍍鋅法的各自的優(yōu)點(diǎn)。在水泥漿中，磷酸鋅涂層分解出的主要離子是PO43IP Zn2+，活性的PCt會(huì)先和水泥骨料中的陽離子鈣離子反應(yīng)，生成不溶解的磷酸鈣化合物，會(huì)對(duì)鋼纖維起到保護(hù)作用。同時(shí)由于磷酸鋅層較粗糙，提高了磷酸鋅纖維-水泥基界面粘結(jié)力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是未處理的鋼纖維浸泡在5% NaCl溶液24h后的纖維表面SEM圖。
[0020]圖2是磷酸鋅溶液處理后的鋼纖維浸泡在5% NaCl溶液24h后的纖維表面SEM圖。
[0021]圖3是分別浸泡原纖維與磷酸鋅纖維的5% NaCl的吸光光度隨時(shí)間的變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】[0022]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]首先對(duì)用丙酮對(duì)纖維表面進(jìn)行清洗，以清除雜質(zhì)，然后將鋼纖維放入磷酸鋅處理溶液中，處理液的配比為:磷酸鋅:0.5^,85%濃度的磷酸溶液:1.5%，其余為蒸餾水。處理溫度為50°C，處理時(shí)間15分鐘。處理后的鋼纖維用蒸餾水沖洗，再進(jìn)行烘干。
[0025]實(shí)施例2:
[0026]首先對(duì)用丙酮對(duì)纖維表面進(jìn)行清洗，以清除雜質(zhì)，然后將鋼纖維放入磷酸鋅處理溶液中，處理液的配比為:磷酸鋅:0.3^,85%濃度的磷酸溶液:1.0%，其余為蒸餾水。處理溫度為80°C，處理時(shí)間25分鐘。處理后的鋼纖維用蒸餾水沖洗，再進(jìn)行烘干。
[0027]把未處理的和經(jīng)上述實(shí)施例中處理的兩種鋼纖維分別放入5% NaCl溶液中浸泡24h，浸泡溫度保持在20°C，然后用高倍電鏡(500Mag.)來觀測(cè)纖維表面形貌，圖1為浸泡在5% NaCl溶液24h后的纖維表面SEM圖。從圖2中可以看到經(jīng)NaCl溶液浸泡一段時(shí)間后，纖維表面的磷酸鋅層結(jié)構(gòu)仍然非常致密，磷酸鋅層的結(jié)構(gòu)在NaCl溶液中幾乎沒有變化，說明磷酸鋅層耐海水腐蝕能力較強(qiáng)。
[0028]從圖3中的可看出，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，原纖維在5% NaCl中的吸光度明顯變大，說明溶液變得越來越渾濁，溶液中的銹蝕物增加較明顯，銹蝕程度隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)而加劇，見圖3中的曲線a。而磷酸鋅處理后的鋼纖維在5% NaCl中浸泡一段時(shí)間，溶液始終較清澈，渾濁度隨浸泡時(shí)間變化不大，溶液中基本無腐蝕物產(chǎn)生，見圖3中的曲線b?？梢猿醪秸f明處理后的磷酸鋅纖維的耐海水腐蝕能力較強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未處理的鋼纖維的。
[0029]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范`圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法，其特征在于，所述方法步驟為:首先對(duì)纖維表面進(jìn)行清洗，以清除雜質(zhì)，然后將鋼纖維放入一定配比的磷酸鋅處理溶液中，保持一定的溶液溫度，浸泡一定時(shí)間，將浸泡后的鋼纖維用蒸餾水沖洗，再進(jìn)行烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法，其特征在于，所述纖維表面進(jìn)行清洗是采用常規(guī)有機(jī)溶劑清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法，其特征在于，所述磷酸鋅處理溶液是由磷酸鋅、85 %濃度的磷酸溶液和蒸餾水組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法，其特征在于，所述磷酸鋅處理溶液的組成配比(重量百分比)為:磷酸鋅:0.1-1.0% ;85%濃度的磷酸溶液:0.1-2.0% ;其余為蒸餾水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法，其特征在于，所述處理過程中的反應(yīng)溫度為:50-85°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋼纖維表面腐蝕防護(hù)方法，其特征在于，所述處理過程中的反應(yīng)時(shí)間為:5-20分`鐘。
【文檔編號(hào)】C04B14/48GK103787603SQ201210434754
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月2日
【發(fā)明者】孫敏 申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院