基于化学键合磷酸盐水泥的钢筋保护涂层的研究

发布时间：2020-05-22 15:49

【摘要】：钢筋的腐蚀破坏是导致混凝土结构失效的重要原因。经过多年的研究表明,现有的许多保护钢筋的措施中,涂层被认为是最经济有效的手段。目前广泛应用的环氧涂层结构致密、抗化学侵蚀性能好,但是易老化开裂、并且与钢筋与混凝土的界面相容性较差。针对现有环氧钢筋涂层的问题,本研究提出一种基于磷酸盐水泥的钢筋保护涂层。磷酸盐水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)具有高胶凝性,可以在钢筋表面形成保护层,也可以与钢筋及混凝土形成有效的粘结。用纤维改性的方法增强磷酸盐水泥的韧性,使得钢筋保护涂层更加坚韧不易开裂,从而形成一种理想的钢筋保护涂层。本研究首先对用聚乙烯醇(PVA)纤维改善磷酸盐水泥的韧性。通过工作性能、抗压强度、抗折强度、断裂能等实验确定PVA纤维对磷酸盐水泥的韧性改善效果,并确定合适的PVA纤维掺量。通过环境扫描电子显微镜(SEM)和X射线三维重构显微镜(XCT)观察PVA纤维在磷酸盐水泥基体中的状态。结果表明,PVA纤维的加入有效提升了磷酸盐水泥的韧性,纤维掺量以水泥质量的1%为宜,PVA纤维在基体中保存完好,形成均匀乱向分散起到抗裂的作用。然后,用1%的纤维掺量的磷酸盐浆体制作纤维改性MPC涂层并研究其力学性能。通过拉伸实验研究涂层的变形能力,通过握裹力实验研究涂层对钢筋和混凝土结合能力的影响,通过划格实验和微观观察说明涂层与钢筋的粘结能力,通过纳米压痕实验研究涂层的微观硬度和弹模。结果表明,PVA纤维改性MPC钢筋涂层具有良好的变形能力,对钢筋和混凝土结合能力的影响远小于环氧涂层可以忽略不计,与钢筋具有良好粘结能力,同时涂层硬度高并且弹性模量与混凝土接近。涂层优良的力学性能可以保证在混凝土结构中有效的工作。接着,对PVA纤维改性MPC钢筋涂层的耐久性,也就是对钢筋的保护性能进行了研究。通过盐雾实验和电化学实验研究涂层的抗氯离子的性能,通过SEM-EDS观察界面钝化层,通过模拟孔隙液浸泡实验验证涂层在高碱性环境中的状态是否能适应混凝土中的环境,通过通电加速锈蚀验证涂层对钢筋的长期保护效果。结果表明,PVA纤维改性MPC涂层对氯离子具有很好的抵抗效果,除了物理隔绝作用外,在涂层与钢筋界面的钝化膜是其保护效果优良的主要原因。涂层在高碱性环境下也可保存完好,适于混凝土结构中使用。通电加速实验表明有涂层的试件锈蚀率明显低于空白试件,说明涂层良好的保护性能。本文采用PVA纤维改性MPC钢筋性能具有很好的力学性能和耐久性能,是一种很有潜力的钢筋涂层。建议进一步研究如何采用喷涂的方法控制涂层厚度与质量。
【图文】：

凝结时间,流动度,砂浆,仪器

水：实验室自来水本章以MPC砂浆为研究对象，用PVA纤维对其进行纤维改性。MPC砂浆由K、偏高岭土、硼砂、石英砂和水调配而成，，其配合比为 7: 7:6: 0.875:20: 6。工作性能MPC 浆体的工作性能包括初凝时间、终凝时间和流动扩展度。测试流动度证 MPC 砂浆在制备成涂层时具有足够的流动性可以便于涂刷操作。为了测度随 PVA 纤维掺量的变化，选择胶凝材料质量的 0%，0.5%，1%，1.5%的行测试。测试纤维长度对流动度的影响，选择的长度为 12mm 和 6mm 的纤凝时间和终凝时间的目的是保证 MPC 水泥具有足够的时间来进行涂刷，确的完整性。12 mm 39μm 1600MPa 40GPa 1.2g/cm3

抗压试验机,浆体

将原状 PVA 纤维束蓬松至纤维间相互不黏连的状态，然中加入 PVA 纤维，利用 MPC 浆体的粘性和快速搅拌将纤步骤制备 PVA 纤维改性 MPC 砂浆试体：（1）将 MPC 砂2）将其中的 KH2PO4、镁砂、偏高岭土、石英砂和硼砂放水加入搅拌机中搅拌 2min；（4）向搅拌机中的浆体中分批 2-3min；（5）将搅拌好的浆体倒入模具中振捣刮平；（6）室。与抗压强度实验按照 GB/ T17671-1999《水泥胶砂强度检尺寸为 40 ×40×160 mm。试件脱模后在空气中养护，养护5%。养护至规定天数后，在 YZH-300-10 型水泥抗折抗压 2-3 所示。纤维掺量分别占胶凝材料质量比的 0%，0.5% 1%测量了纤维长度为 6mm 和 12mm 的试件的抗折与抗
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375

【参考文献】