本發(fā)明涉及鋼筋混凝土
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種海水拌養(yǎng)混凝土，該混凝土中采用了適合潮濕并含有氯離子環(huán)境的耐蝕涂層鋼筋。
背景技術(shù)：
：一般情況下，混凝土能夠?yàn)殇摻钐峁┮环N保護(hù)性的堿性環(huán)境，此時(shí)鋼筋不會發(fā)生腐蝕。隨著服役時(shí)間增強(qiáng)，混凝土遭受碳化、氯離子侵蝕等破壞過程，逐漸失去對鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋的腐蝕慢慢開始發(fā)生。在一般的大氣環(huán)境中，上述腐蝕過程很慢，鋼筋混凝土的服役壽命可達(dá)50～70年。但是，由于南海環(huán)境具有溫度高、濕度大、風(fēng)力強(qiáng)、鹽霧濃度高的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)能極大地加速上述鋼筋混凝土腐蝕失效過程。在這種環(huán)境下，常見的混凝土防腐手段不能有效地封閉混凝土中毛細(xì)管、小孔及其微小裂縫，對水、氯離子等腐蝕介質(zhì)的滲透難以產(chǎn)生良好的阻隔效應(yīng)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋腐蝕嚴(yán)重。鋼筋一旦發(fā)生腐蝕就會導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能大幅下降，并且鋼筋發(fā)生腐蝕的產(chǎn)物會導(dǎo)致混凝土開裂，逐漸使混凝土失去其結(jié)構(gòu)功能。另外，在遠(yuǎn)海的建設(shè)過程中，利用海水拌養(yǎng)混凝土可以極大地減少施工周期，節(jié)約時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。海水拌養(yǎng)混凝土也是目前逐漸興起的一個(gè)研究方向，2014年底，發(fā)改委、財(cái)政部、工信部日前聯(lián)合印發(fā)《關(guān)鍵材料升級換代工程實(shí)施方案》，其中，方案提出支持南海島礁建設(shè)用海水拌養(yǎng)型混凝土產(chǎn)業(yè)化。目前，海水拌養(yǎng)型混凝土年產(chǎn)能達(dá)到20萬立方米并在南海島礁建設(shè)中實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用。海水拌養(yǎng)混凝土就是使用海水將骨料和集料進(jìn)行拌合，但是由于海水中含有濃度較高的鹽類，不僅對水泥的水化和硬化都會產(chǎn)生影響，更對鋼筋的腐蝕防護(hù)提出了極大的挑戰(zhàn)。對于原材料中的氯離子濃度，GB50165-1992《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》第2.3.4條規(guī)定，“對在潮濕并含有氯離子環(huán)境中的鋼筋混凝土，混凝土拌合物中氯化物總含量不得超過水泥重量的0.1％”。根據(jù)計(jì)算，海水拌養(yǎng)混凝土中氯化物的重量占水泥重量的1.2％，大大超過了標(biāo)準(zhǔn)要求值。除此之外，海水拌養(yǎng)混凝土的相關(guān)研究才剛剛興起，必須考察海水拌養(yǎng)混凝土在海水中長期服役時(shí)鋼筋的腐蝕情況，研究確實(shí)可行的腐蝕防護(hù)方法。由此可見，必須針對南海環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性技術(shù)研究，鋼筋混凝土的耐久性防護(hù)新方法及工程化技術(shù)能夠延長島礁結(jié)構(gòu)的維護(hù)周期和服役壽命，減少在島礁服役期間內(nèi)經(jīng)濟(jì)投入。研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方法，雖然在初期的有所投入，但由于服役壽命增加、穩(wěn)定性增強(qiáng)、維護(hù)減少使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體的綜合成本下降。我國對南海島礁的開發(fā)相對周邊國家較晚，缺乏島礁基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對于如何維護(hù)島礁基礎(chǔ)設(shè)施的耐久性更應(yīng)加以重視，而需要的腐蝕防護(hù)技術(shù)則需要依靠自己加以解決。由于腐蝕問題具有很強(qiáng)的地域性，而根據(jù)以往的研究結(jié)果對南海環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測，勢必與實(shí)際情況不符，因此必須對材料在南海海域環(huán)境進(jìn)行有針對性的研究。一般來說，鋼筋混凝土的腐蝕可分為混凝土素灰的腐蝕和鋼筋的腐蝕兩部分。但是，后者的腐蝕速率一般大于前者，且其危害性也更大。因此，一般討論鋼筋混凝土的腐蝕主要指鋼筋混凝土中裸鋼筋的腐蝕。另外，南海大氣環(huán)境區(qū)別于一般環(huán)境的特點(diǎn)是大氣溫度高、濕度大、紫外線足、風(fēng)力強(qiáng)、空氣中含有濃度較大的鹽霧，南海海水的特點(diǎn)是海水溫度高、流速較大。這些特點(diǎn)主要能夠加速鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕速率。在正常情況下，混凝土孔隙溶液具有高堿性，鋼筋在這種堿性環(huán)境中處于鈍態(tài)，因此不會發(fā)生腐蝕。如果由于混凝土碳化等原因破壞了這種堿性環(huán)境，鋼筋表面就從穩(wěn)定的鈍態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的活化態(tài)，腐蝕得以發(fā)生。然而，在發(fā)生氯離子入侵的情況下，即便混凝土的堿性環(huán)境沒有破壞，鋼筋腐蝕仍然可能發(fā)生。對于一定的鋼筋混凝土體系中，只有氯離子濃度達(dá)到一定值，且存在水、氧氣等必要條件時(shí)，腐蝕才會發(fā)生。南海海水溫度高、流速大，這些因素勢必會加速氯離子在混凝土中的擴(kuò)散過程，加速鋼筋腐蝕。針對氯離子對鋼筋混凝土的腐蝕問題，研究人員從不同角度出發(fā)，開發(fā)出多種防腐方法。例如，增加混凝土的密實(shí)度或在混凝土表面涂裝防水涂料以增大氯離子的擴(kuò)散阻力；向混凝土中添加鋼筋阻銹劑和緩蝕劑以降低氯離子的作用，改變鋼筋腐蝕陽極反應(yīng)動力學(xué)；還可以使用電化學(xué)防護(hù)以確保鋼筋處于鈍化不腐蝕態(tài)。采用涂層對鋼筋進(jìn)行防腐已經(jīng)有較長的應(yīng)用歷史，利用涂層的隔離作用，使鋼筋不與腐蝕性介質(zhì)直接接觸，起到保護(hù)的作用。涂層對鋼筋的保護(hù)主要通過隔離作用實(shí)現(xiàn)，涂層的存在增加了腐蝕介質(zhì)達(dá)到鋼筋表面的阻力。如果涂層發(fā)生機(jī)械破損使鋼筋直接暴露在含有氯離子的混凝土中，或者涂層隨時(shí)間發(fā)生老化導(dǎo)致抗?jié)B透性能下降，這兩種情況都會導(dǎo)致涂層失去隔離作用，在這樣的情況下鋼筋就有可能發(fā)生腐蝕。另外，盡管與裸鋼筋相比涂層鋼筋本身的力學(xué)性能并沒有什么變化，但是鋼筋涂覆環(huán)氧樹脂涂層后表面較平滑，與混凝土之間的摩阻力減少，使它們的握固力略有降低。一般通過選用直徑較小的鋼筋，適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層厚度、配置箍筋以及適當(dāng)延長錨固和綁扎長度等措施來解決。南海環(huán)境島礁建設(shè)時(shí)會澆筑很多大型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如扭王塊、工字塊等的重量可達(dá)數(shù)十噸，如果所用鋼筋直徑較大，相應(yīng)地，可以使用的環(huán)氧涂層厚度值可能有所增加。另外，對于海水拌養(yǎng)混凝土而言，上述標(biāo)準(zhǔn)是否適用不得而知。關(guān)于鋼筋發(fā)生腐蝕原因的研究表明，對于一般的氯離子濃度來說，鋼筋—水泥界面處的孔隙是腐蝕發(fā)生的一個(gè)必要條件。由于海水拌養(yǎng)混凝土中含有的氯離子會使那些鋼筋和混凝土中間存在縫隙的混凝土在澆筑之后立刻發(fā)生腐蝕。相同條件下，與自來水混凝土相比，海水拌養(yǎng)混凝土中鋼筋腐蝕深度更深。混凝土加速腐蝕實(shí)驗(yàn)表明，含有氯離子濃度在允許值以內(nèi)時(shí)，其性能與無氯離子差不多；采用海水時(shí)，氯離子濃度為0.3％，腐蝕明顯加速。鋼筋混凝土材料是建設(shè)遠(yuǎn)海島礁用量極大的結(jié)構(gòu)材料。島礁距離大陸很遠(yuǎn)，交通不便，碎石和淡水等制備鋼混結(jié)構(gòu)的資源非常缺乏。目前的做法是在大陸上預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，然后使用船舶進(jìn)行運(yùn)輸，建設(shè)成本很高。另外，南海島礁多處于遠(yuǎn)海地區(qū)，專業(yè)技術(shù)人員對鋼筋混凝土的維護(hù)不如陸地上方便，維護(hù)成本也比陸地上高很多。因此，研究適用于島礁建設(shè)用鋼筋混凝土防護(hù)技術(shù)，進(jìn)而開展海水拌養(yǎng)混凝土在島礁上應(yīng)用的可行性，成為目前亟待解決的技術(shù)問題。環(huán)氧涂層鋼筋防腐技術(shù)經(jīng)過40多年的迅猛發(fā)展，涂層鋼筋的涂裝技術(shù)已經(jīng)十分成熟，在國內(nèi)近年來逐漸得到廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧樹脂涂層鋼筋是一種在普通鋼筋的表面制作了一層環(huán)氧樹脂薄膜保護(hù)層的鋼筋，涂層國外的大量研究和多年的工程應(yīng)用表明，采用這種鋼筋能有效地防止處于惡劣環(huán)境下的鋼筋被腐蝕。從而大大提高工程結(jié)構(gòu)的耐久性。涂層一般采用環(huán)氧樹脂粉末靜電噴涂方法制作：將普通鋼筋表面除銹、打毛等處理后加熱到230多攝氏度的高溫，再將帶電的環(huán)氧樹脂粉末噴射到鋼筋表面，由于粉末顆粒帶有電荷，使吸附在鋼筋表面，并與其熔融結(jié)合，經(jīng)過一定養(yǎng)護(hù)固化后便形成一層完整、連續(xù)、包裹住整個(gè)鋼筋表面的環(huán)氧樹脂薄膜保護(hù)層。環(huán)氧樹脂涂層以其不與酸、堿等反應(yīng)，具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和延性大、干縮小，與金屬表面具有極佳的粘附性的特點(diǎn)，在鋼筋表面形成了阻隔其與水分、氧、氯化物或侵蝕性介質(zhì)接觸的物理屏障，同時(shí)，還因其具有阻隔鋼筋與外界電流接觸的功能而被認(rèn)為是化學(xué)電離子防腐屏障。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種海水拌養(yǎng)混凝土，該海水拌養(yǎng)混凝土中通過使用具有特定結(jié)構(gòu)的耐蝕涂層鋼筋，改變鋼筋與混凝土之間的作用方式，減小涂層的引入對握箍力減弱作用；同時(shí)通過改變涂層鋼筋加工工藝過程，解決邊角效應(yīng)和涂層加工過程產(chǎn)生應(yīng)力的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種海水拌養(yǎng)混凝土，包括混凝土拌合物和涂層鋼筋，所述混凝土拌合物中涂層鋼筋按所需方式進(jìn)行排布；所述涂層鋼筋包括帶肋鋼筋和環(huán)氧涂層，環(huán)氧涂層涂裝于帶肋鋼筋表面；其中：所述帶肋鋼筋的橫肋和縱肋的高度范圍為0.6-3.2mm，橫肋頂寬范圍為0.4-2.5mm，縱肋頂寬范圍為1.0-4.0mm；所述帶肋鋼筋的直徑范圍為6-50mm，所述環(huán)氧涂層為SEBF涂層。所述混凝土拌合物是指用海水拌制的混凝土，混凝土拌合物中氯化物總含量為0.2-0.5wt.％。所述帶肋鋼筋的橫肋中心間距范圍為3.7-16mm，橫肋末端最大間距范圍為1.8-15.5mm。所述環(huán)氧涂層為單層或雙層，單層厚度為220～350μm，雙層總厚度為250-400微米，涂層表面為光滑型或麻砂型。所述涂層鋼筋的端部切角通過打磨處理或鍛壓去除銳角，使其端部切角成為圓角。所述涂層鋼筋的環(huán)氧涂層與混凝土之間的握箍力為5000-10000Kg。所述海水拌養(yǎng)混凝土的制備過程為：首先生產(chǎn)涂層鋼筋，然后將涂層鋼筋按所需方式排布成鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，最后在鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)上澆筑混凝土拌合物，獲得所述海水拌養(yǎng)混凝土；其中：所述涂層鋼筋的生產(chǎn)工藝包括如下步驟：(1)鋼筋原材料選擇所需規(guī)格的帶肋鋼筋；(2)鋼筋切割后經(jīng)彎曲成形成為所需結(jié)構(gòu)的異形件；(3)將異形件經(jīng)二次切割至指定尺寸，并將鋼筋兩端的切角打磨為圓角；(4)經(jīng)步驟(3)處理后的異形件經(jīng)表面處理和預(yù)熱處理后進(jìn)行噴涂，噴涂過程采用靜電或摩擦槍噴涂或流化床，噴涂后在鋼筋表面獲得環(huán)氧涂層；(5)加熱固化：(6)固化冷卻：根據(jù)粉末的固化工藝參數(shù)，調(diào)整后固化時(shí)間和生產(chǎn)線傳輸速度，控制循環(huán)自來水強(qiáng)制冷卻的時(shí)間，冷卻至＜100℃，固化冷卻后即獲得所述的耐蝕鋼筋混凝土用涂層鋼筋。上述步驟(4)中，所述表面處理是指應(yīng)用化學(xué)方法或其它不降低鋼筋性能的方法(如拋丸處理)進(jìn)行凈化處理鋼筋的表面，鋼筋表面不得有肉眼可見的污染物和氧化現(xiàn)象；在涂裝前鋼筋表面無油脂、無塵和無漆等污物。上述步驟(4)中，所述預(yù)熱處理是指，在涂層涂覆前，鋼材表面預(yù)熱150-350℃，使用紅外線測溫儀或測溫筆進(jìn)行測量。上述步驟(6)進(jìn)行固化冷卻后，對所得涂層鋼筋進(jìn)行鋼筋漏點(diǎn)和厚度檢測，檢測過程中采用直流低壓67.5V或高壓電火花檢漏測試儀進(jìn)行檢測，固化后的涂層厚度應(yīng)在設(shè)計(jì)的范圍之間。本發(fā)明海水拌養(yǎng)混凝土具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：1、涂層鋼筋體系不僅需要滿足在服役的腐蝕環(huán)境中的防護(hù)性能，還需要兼顧涂層鋼筋與混凝土之間的握箍力，使二者達(dá)到很好的平衡配合。研究結(jié)果表明，涂環(huán)氧涂層鋼筋握箍力較普通鋼筋有所下降，構(gòu)成握箍力的主要要素有以下三方面：鋼筋與混凝土之間的機(jī)械互鎖力、化學(xué)粘結(jié)力以及摩擦力。本發(fā)明從改進(jìn)機(jī)械互鎖力入手，改進(jìn)鋼筋鋼肋尺寸并優(yōu)化鋼筋參數(shù)，從而有效解決涂層鋼筋與混凝土之間握箍力下降的問題，使之達(dá)到工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。2、本發(fā)明鋼筋原材料先彎曲成型后再進(jìn)行二次切割至指定尺寸，然后表面處理、加熱噴涂，從而避免了原工藝中由于二次切割帶來涂層補(bǔ)口問題，大大減少了涂層缺陷，涂裝質(zhì)量得到顯著提升。3、現(xiàn)有技術(shù)中涂層鋼筋的生產(chǎn)是先粉末噴涂后進(jìn)行彎曲成型，本發(fā)明新工藝中則是先彎曲變形后再進(jìn)行加熱噴涂，該新工藝大大彌補(bǔ)原工藝中的不足，有效避免彎曲處涂層開裂問題：彎曲鋼筋有應(yīng)力，原工藝中鋼筋應(yīng)力無法得到釋放，在涂層鋼筋服役過程中，彎曲處成為最易腐蝕部位；同時(shí)原工藝中存在鋼筋與涂層的協(xié)同變形問題，當(dāng)二者變形程度不一致，將導(dǎo)致涂層開裂或者脫粘，這都必須重新進(jìn)行噴涂，也即需要進(jìn)行涂層修補(bǔ)，現(xiàn)場施工使得涂層質(zhì)量無法保證，在最易腐蝕部位防護(hù)措施也最薄弱，這將大大縮短涂層鋼筋使用壽命，造成資源、人力、財(cái)力的巨大浪費(fèi)。而本發(fā)明采用的新工藝有效避免了以上不足，大大提高涂層鋼筋使用壽命。附圖說明圖1為本發(fā)明海水拌養(yǎng)混凝土結(jié)構(gòu)示意圖；圖中：(a)海水拌養(yǎng)混凝土切面圖；(b)涂層鋼筋截面圖；(c)帶肋鋼筋。圖2為現(xiàn)有涂層鋼筋生產(chǎn)工藝流程圖。圖3為表1中各組鋼筋試樣在高氯高堿介質(zhì)中浸泡9天后鋼筋外觀圖。圖4為表1中各鋼筋試樣浸泡4天后鋼筋極化曲線圖；圖中：(a)B1，H1，XB1，XH1；(b)B2，H2，XB2，XH2；(c)B3，H3，XB3，XH3。圖5為表1中各鋼筋試樣浸泡9天后鋼筋電化學(xué)阻抗圖；圖中：(a)B1，H1，XB1，XH1；(b)B2，H2，XB2，XH2；(c)B3，H3，XB3，XH3。圖6為本發(fā)明涂裝生產(chǎn)線示意圖。圖7為本發(fā)明涂層鋼筋生產(chǎn)工藝流程圖。圖8為本發(fā)明涂層鋼筋在島礁環(huán)境下的壽命預(yù)測模型。圖9為本發(fā)明涂層鋼筋耐鹽水性的浸泡試驗(yàn)；其中：(a)為192天時(shí)效后；(b)為85天時(shí)效后。圖10為實(shí)施例1中混凝土中鋼棒表面涂層。圖11為實(shí)施例1中混凝土中鋼棒表面涂層附著力實(shí)驗(yàn)圖。圖12為珊瑚礁砂土壤顆粒形貌。圖13為海水拌養(yǎng)混凝土(左)和淡水拌養(yǎng)混凝土(右)形貌圖。圖14為涂層鋼筋在90℃海水拌養(yǎng)模擬混凝土溶液中浸泡4天附著力試驗(yàn)照片；其中：(a)現(xiàn)有涂層鋼筋；(b)本發(fā)明涂層鋼筋。圖中：100-涂層鋼筋；300-混凝土拌合物；1-環(huán)氧涂層；2-帶肋鋼筋；21-縱肋；22-橫肋。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳述本發(fā)明。本發(fā)明海水拌養(yǎng)混凝土的結(jié)構(gòu)如圖1所示，海水拌養(yǎng)混凝土包括混凝土拌合物300和涂層鋼筋100，所述混凝土拌合物300中涂層鋼筋100按所需方式進(jìn)行排布；所述涂層鋼筋100包括帶肋鋼筋2和環(huán)氧涂層1，環(huán)氧涂層1涂裝于帶肋鋼筋2表面；所述帶肋鋼筋2的橫肋22和縱肋21的高度范圍為0.6-3.2mm，橫肋22頂寬范圍為0.4-2.5mm，縱肋21頂寬范圍為1.0-4.0mm；所述帶肋鋼筋2的直徑范圍為6-50mm，所述環(huán)氧涂層1為SEBF涂層。所述混凝土拌合物是指用海水拌制的混凝土，混凝土拌合物中氯化物總含量為0.2-0.5wt.％。所述帶肋鋼筋的橫肋中心間距范圍為3.7-16mm，橫肋末端最大間距范圍為1.8-15.5mm。所述環(huán)氧涂層為單層或雙層。單層厚度為220～350μm，雙層總厚度為250-400微米，涂層表面為光滑型或麻砂型。所述涂層鋼筋的端部切角通過打磨處理或鍛壓去除銳角，使其端部切角成為圓角。以下對比例與實(shí)施例中鋼筋原材料的選擇均按上述帶肋鋼筋規(guī)格。對比例1本例環(huán)氧樹脂涂層鋼筋的生產(chǎn)工藝流程如圖2所示，工藝過程為：鋼筋原材料選擇→切割→鋼筋表面處理(噴砂凈化、“打毛”)→預(yù)熱處理→靜電噴涂→加熱固化→固化冷卻→彎曲成型→二次切割→裸露金屬修補(bǔ)(鋼筋切割端口、彎角處涂層破損)→實(shí)際應(yīng)用。以上工藝中，存在一些不足：(1)采用先噴涂環(huán)氧樹脂涂層，然后進(jìn)行彎曲加工，這使得涂層鋼筋性能不能很好地保證，彎曲處涂層易開裂、鋼筋有應(yīng)力，使得服役過程中，彎曲處成為防護(hù)性能最薄弱環(huán)節(jié)，有如下實(shí)驗(yàn)為證。為對比先噴涂后彎曲與彎曲后噴涂涂層對鋼筋的保護(hù)作用，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：選擇彎曲處外觀相近的涂層鋼筋，即在放大鏡和顯微鏡下彎曲處涂層完好的鋼筋為研究對象，見下表1，研究二者在高氯高堿介質(zhì)中的耐蝕性。表1不同生產(chǎn)工藝和涂層厚度的涂層鋼筋試樣將表1中四組鋼筋端部連接銅導(dǎo)線，彎曲處浸泡于引入氯離子的混凝土模擬液中。定期對鋼筋試樣的極化曲線、開路電位、阻抗等電化學(xué)性能進(jìn)行測試，測試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果如圖3所示。通過對鋼筋試樣的彎曲部分外觀進(jìn)行觀察，從外觀上二者區(qū)分不大，但在顯微鏡下卻可以發(fā)現(xiàn)先噴涂再彎曲處理的鋼筋涂層表面均出現(xiàn)了不同程度的破裂，而先彎曲再噴涂鋼筋試樣其表面涂層未出現(xiàn)明顯的裂痕。從涂層連續(xù)性方面證明了先彎曲后噴涂工藝不易使涂層開裂。極化曲線是評估金屬材料腐蝕性最基礎(chǔ)的方法，通過腐蝕電位和交換電流密度來評估，交換電流密度越小耐蝕性越強(qiáng)。對表1中各鋼筋試樣進(jìn)行了極化曲線的測量，圖4為兩類涂層鋼筋的極化曲線結(jié)果。通過對鋼筋試樣的極化曲線分析，可以發(fā)現(xiàn)交換電流密度沿B組→H組→XB組→XH組依次減小，腐蝕電位逐漸正移，這說明通過先彎曲后噴涂工藝制備的涂層的鋼筋防腐蝕性能更好；而相對于同種工藝，涂層加厚有助于腐蝕性能提高。電化學(xué)阻抗譜能有效地分析涂層鋼筋失效的形式，包括能反映出腐蝕介質(zhì)滲入涂層后引起涂層鋼筋腐蝕的狀態(tài)。對表1中兩類涂層鋼筋的電化學(xué)阻抗譜(EIS)也進(jìn)行了測試，測試結(jié)果見圖5。通過對鋼筋的電化學(xué)阻抗圖譜分析，可以看到，XH組的鋼筋試樣的電化學(xué)阻抗圖譜明顯不同于其他3組，XH組的相位角圖譜維持了涂層鋼筋體系浸泡初期的特征，代表此時(shí)水分未滲透到涂層/基底界面，鋼筋表面未腐蝕。由此說明先彎曲后噴涂的涂層鋼筋對腐蝕介質(zhì)的屏蔽作用較好。(2)彎曲后對于成形尺寸把握不好，需要進(jìn)行二次切割試件，一方面，二次切割造成原材料損失；另一方面破壞了涂層，新修補(bǔ)涂層在現(xiàn)場完成，涂裝質(zhì)量無法保證，涂層缺陷成為隱患。實(shí)施例1本實(shí)施例為海水拌養(yǎng)混凝土中使用的涂層鋼筋及該涂層鋼筋的制備過程，通過改進(jìn)涂層鋼筋結(jié)構(gòu)并建立了新的涂裝生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線將對傳統(tǒng)涂層鋼筋生產(chǎn)方式進(jìn)行變革，克服生產(chǎn)過程中對涂層鋼筋帶來缺陷的影響因素。主要革新路線是，從調(diào)整鋼筋鋼肋結(jié)構(gòu)入手，改變鋼筋與混凝土之間的作用方式，減小涂層的引入對握箍力的減弱作用；改變鋼筋加工工藝過程，解決邊角效應(yīng)和涂層加工過程產(chǎn)生應(yīng)力的問題；建立環(huán)保、高效的涂裝工藝。新型涂層鋼筋工程化技術(shù)路線見圖6。本發(fā)明制定環(huán)氧涂層鋼筋新工藝如圖7所示，工藝過程為：鋼筋原材料選擇→切割→彎曲成形→二次切割至指定尺寸→異形件表面處理→預(yù)熱處理→噴涂(流化床、靜電噴涂)→加熱固化→固化冷卻→實(shí)際應(yīng)用；該工藝具體過程如下：(1)鋼筋原材料的選擇：涂層鋼筋的原材料為帶肋鋼筋，橫肋和縱肋的高度范圍為0.6-3.2mm，橫肋頂寬范圍為0.4-2.5mm，縱肋頂寬范圍為1.0-4.0mm，橫肋中心間距范圍為3.7-16mm，橫肋末端最大間距范圍為1.8-15.5mm；帶肋鋼筋的直徑范圍為6-50mm。(2)鋼筋的表面處理：應(yīng)用化學(xué)方法或其它不降低鋼筋性能的方法(如拋丸處理)進(jìn)行凈化處理鋼筋的表面，鋼筋表面不得有肉眼可見的污染物和氧化現(xiàn)象。在涂裝前鋼筋表面無油脂、無塵和無漆等污物。(3)鋼筋預(yù)熱：涂層涂覆前，鋼材表面預(yù)熱到指定溫度范圍，使用紅外線測溫儀或測溫筆進(jìn)行測量。(4)鋼筋涂裝：用靜電或摩擦槍噴涂或流化床，單層成膜厚度單層：220～350μm(最小厚度≮200μm)，雙層：250～400μm(最小厚度≮220μm)，涂層表面可應(yīng)為光滑型或麻砂型。(5)鋼筋后固化和強(qiáng)制冷卻：根據(jù)粉末的固化工藝參數(shù)，調(diào)整后固化時(shí)間和生產(chǎn)線傳輸速度，控制循環(huán)自來水強(qiáng)制冷卻的時(shí)間，冷卻至＜100℃。(6)鋼筋漏點(diǎn)和厚度檢測：采用直流低壓67.5V或高壓電火花檢漏測試儀進(jìn)行檢測，在線進(jìn)行快速工藝參數(shù)的調(diào)整，固化后的涂層厚度應(yīng)在設(shè)計(jì)的范圍之間。性能檢測：評估涂層在海水拌養(yǎng)混凝土中的失效行為是探討海水拌養(yǎng)混凝土在南海島礁應(yīng)用基本途徑。本發(fā)明前期對海水拌養(yǎng)混凝土進(jìn)行過部分工作，發(fā)現(xiàn)只能用于無鋼筋結(jié)構(gòu)，且存在返鹽現(xiàn)象，限制了其應(yīng)用范圍，如果其中鋼筋能滿足長期使用的防腐要求，將大大增加應(yīng)用可行性，同時(shí)，從外觀考慮也需要解決返鹽問題。本發(fā)明選擇不同防護(hù)等級的涂層鋼筋為研究對象，采用高溫、干濕循環(huán)加速實(shí)驗(yàn)方法，對比在高堿性和高氯離子濃度混凝土溶液中涂層鋼筋失效行為，據(jù)此建立涂層鋼筋在島礁環(huán)境下的壽命預(yù)測模型，判別海水拌養(yǎng)混凝土在島礁應(yīng)用可行性?；韭肪€見圖8。本實(shí)施例的鋼筋涂層性能測試如下：(1)無工藝缺陷，無針孔，厚度均勻，厚度不小于300μm；(2)具有高的長期濕態(tài)附著力的涂層，浸泡在NaCl溶液中90℃/15天為一級；蒸餾水，15d，1～2級；(3)涂層抗Cl-滲透性，45d，3mol/LNaCl，24℃，＜1×10-4M；(4)鹽霧試驗(yàn)，5wt.％NaCl，35℃，800h；(5)陰極剝離，168h－1.5V3wt.％NaCl，24℃，剝離半徑＜3mm；(6)粘結(jié)強(qiáng)度，≥50MPa；達(dá)到以上要求可以采用充分固化涂層，提高交聯(lián)密度方式，因?yàn)椴捎帽景l(fā)明的鋼筋生產(chǎn)工藝，對涂層的抗彎曲性要求下降。需要提高涂層固化階段流變性能，減少涂層形成過程中的流動性。對于本發(fā)明的新型涂層鋼筋，其與混凝土的握箍力是在應(yīng)用過程中必須考慮的問題，通常規(guī)定不低于裸鋼筋與混凝土握箍力的85％，但對具體數(shù)據(jù)沒有明確規(guī)定。由于本發(fā)明采用了新型結(jié)構(gòu)肋型，增加了鋼筋與混凝土縱向接觸面積，因此將提高相應(yīng)鋼筋的握箍力，為此進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。為使涂層的防腐性能與抗機(jī)械損傷性能增強(qiáng)，可采用雙層熔融環(huán)氧粉末涂層。雙層熔融環(huán)氧粉末涂層是一次噴涂成膜完成的，底層的環(huán)氧粉末涂層提供防腐性能，外層增強(qiáng)環(huán)氧粉末涂層提高涂層的抗沖擊性能等抗機(jī)械損傷性能。由于兩層涂層具有相同的分子結(jié)構(gòu)，具有良好的相容性，不容產(chǎn)生層間分離現(xiàn)象?？蛇m用于鋼筋的涂裝。采用美國標(biāo)準(zhǔn)ASTMA944-10《采用梁端試件比較鋼筋和混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測試方法》，對本實(shí)施例新型鋼筋與混凝土、以及涂層鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行測試。采用的鋼筋直徑分別為Φ12mm和Φ25mm兩種規(guī)格，鋼筋等級均為HRB400E。每種規(guī)格按國標(biāo)鋼筋、新型鋼筋及本實(shí)施例涂層鋼筋制備3組鋼筋混凝土試樣，每組試樣含4個(gè)樣品，共計(jì)6組24個(gè)樣品。本實(shí)施例涂層鋼筋采用SEBF熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料噴涂，涂層厚度控制在250～400微米之間。各鋼筋握裹箍力測量結(jié)果如下表2。表2以上結(jié)果表明，本實(shí)施例優(yōu)化鋼肋后的新型鋼筋的握裹力超過原國標(biāo)鋼筋標(biāo)準(zhǔn)；本實(shí)施例新型涂層鋼筋的握裹力已基本達(dá)到或超過無涂層原國標(biāo)鋼筋標(biāo)準(zhǔn)。采用耐鹽水性的浸泡試驗(yàn)，將不同體系的涂層鋼棒在檢測厚度與漏點(diǎn)合格后埋置于現(xiàn)場硅酸鹽混凝土中，采用溫度23℃±3℃、60℃±3℃浸泡在3.5wt.％NaCl溶液中，分別進(jìn)行192天和85天時(shí)效，觀察涂層鋼棒在混凝土中服役失效過程，見圖9。從3.5wt.％NaCl溶液浸漬到設(shè)計(jì)的時(shí)效時(shí)間后，將混凝土破裂，取出環(huán)氧涂層鋼棒，分別進(jìn)行表面腐蝕破壞和濕附著力測試。從表面腐蝕破壞程度看，本發(fā)明新型涂層鋼棒的表面完好，見圖10，用67.5V濕海綿測漏儀檢測各個(gè)包裹的涂層均為絕緣。然后在包裹位置的涂層表面用刀劃深至鋼棒基體的直線，做附著力實(shí)驗(yàn)，見圖11，參考SY/T0315-2013濕附著力標(biāo)準(zhǔn)，將涂層附著力實(shí)驗(yàn)評定為1級。實(shí)施例2本實(shí)施例為使用了實(shí)施例1中涂層鋼筋的海水拌養(yǎng)混凝土及其相應(yīng)性能測試。所述海水拌養(yǎng)混凝土的制備過程為：使用實(shí)施例1中涂層鋼筋，將涂層鋼筋按所需方式排布成鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后在鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)上澆筑混凝土拌合物，獲得所述海水拌養(yǎng)混凝土。南海島礁建設(shè)用海水拌養(yǎng)型混凝土產(chǎn)業(yè)化是建設(shè)遠(yuǎn)海工程的難題。選用采集的南海海水和珊瑚礁砂集料制作海水拌養(yǎng)混凝土，就地取材利用率大于75％。同時(shí)進(jìn)行淡水拌養(yǎng)混凝土對比，測量抗壓強(qiáng)度以及劈裂抗拉強(qiáng)度。一、南海海水與淡化海水的組成分別如下表3和下表4：表3南海海水組成表4淡化海水的組成二、珊瑚礁砂土壤主要成分：珊瑚礁砂土壤主要成分為珊瑚碎屑，其顆粒主要為骨骸顆粒，如圖12所示。絕大多數(shù)顆粒表面粗糙，布滿孔隙，具有多層狀結(jié)構(gòu)與籠狀結(jié)構(gòu)。珊瑚礁砂土壤在沉積過程中未經(jīng)長途搬運(yùn)，保持了原生生物骨架中的細(xì)小孔隙等原因，形成了土顆粒多孔隙(含有內(nèi)孔隙)、形狀不規(guī)則、顆粒棱角度高、強(qiáng)度低易破碎、顆粒易膠結(jié)等特點(diǎn)，使得其工程力學(xué)性質(zhì)與一般陸相、海相沉積物相比有較大的差異。珊瑚礁細(xì)砂的有效粒徑見下表5，珊瑚礁細(xì)砂理化分析結(jié)果見表6。表5珊瑚礁細(xì)砂的有效粒徑(μm)表6珊瑚礁細(xì)砂理化分析結(jié)果淡化海水拌養(yǎng)中采用經(jīng)過淡化水反復(fù)沖洗過的，直至沖出的水中鹽含量接近淡化海水為止，以Cl‐濃度低于0.25g/L為指標(biāo)，通常1dm3珊瑚礁細(xì)砂需要3～4dm3淡化水。三、混凝土拌合物樣品制作：進(jìn)行了兩批強(qiáng)度對比試驗(yàn),分別用海水和淡水進(jìn)行拌和。試驗(yàn)配合比如表7：表7對比試驗(yàn)混凝土配合比編號水泥砂用水量外加劑粉煤灰FC(淡水拌養(yǎng))2708101803.575SC(海水拌養(yǎng))2708101853.875按水泥標(biāo)號的測定方法制成尺寸為100mm×100mm×100mm的水泥試件,試件浸泡養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為30℃±2℃。四、混凝土拌合物樣品檢測：海水拌養(yǎng)混凝土(左)和淡水拌養(yǎng)混凝土形貌如圖13，眾圖中混凝土結(jié)構(gòu)上看二者差別不大。五、混凝土拌合物樣品力學(xué)性能：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度結(jié)果分別如表8和表9所示。表8淡水和海水拌養(yǎng)混凝土抗壓強(qiáng)度(MPa)表9淡水和海水拌養(yǎng)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度(MPa)六、應(yīng)用于海水拌養(yǎng)混凝土中的涂層鋼筋：由此可見，海水拌養(yǎng)混凝土的力學(xué)強(qiáng)度與淡水拌養(yǎng)混凝土在力學(xué)方面差異很小，限制海水拌養(yǎng)拌養(yǎng)混凝土應(yīng)用的主要問題是其中的鋼筋腐蝕問題。本發(fā)明采用在高性能涂層對其中的鋼筋進(jìn)行防護(hù)，該涂層(DC)具備的性能見下表，并與現(xiàn)市場上常用的鋼筋涂層(YL)進(jìn)行對比。見下表10。表10普通涂層與高性能涂層關(guān)鍵性能指標(biāo)對比七、涂層鋼筋在海水中加速試驗(yàn)后的對比結(jié)果：將市場上正在應(yīng)用的涂層鋼筋和本發(fā)明新型涂層鋼筋在海水拌養(yǎng)混凝土的溶液中進(jìn)行加速試驗(yàn)考核，加速方法包括高溫(90℃)和高壓(1MPa)，試驗(yàn)結(jié)果如圖14。由以上試驗(yàn)可以得出，由于選用低缺陷、低應(yīng)力、對氯離子免疫的涂層鋼筋，可以保證在海水拌養(yǎng)混凝土中長期穩(wěn)定，從而推動海水拌養(yǎng)混凝土擴(kuò)大應(yīng)用范圍，解決遠(yuǎn)海島嶼島礁建設(shè)的難題。而制備這種可應(yīng)用于海水拌養(yǎng)混凝土中的耐蝕涂層鋼筋，除了選用合適的涂層外，對涂裝工藝也有嚴(yán)格要求，比如為避免涂層應(yīng)力的產(chǎn)生，放棄傳統(tǒng)的涂層鋼筋的涂裝方法，而采用先行機(jī)械加工而后涂裝方式。以上所述僅為說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍；凡其它未脫離發(fā)明所公開的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在所述的專利申請和權(quán)利要求范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3