(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201621473933.3
(22)申请日 2016.12.30
(73)专利权人 中国科学院金属研究所
地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区文化路
72号
(72)发明人 魏英华 李京 李晓东 史杰智
吕晨曦 赵洪涛 刘阳 郭旭
马跃 黄志强 鲍文博
(74)专利代理机构 沈阳科苑专利商标代理有限
公司 21002
代理人 许宗富 周秀梅
(51)Int.Cl.
E02B 17/00(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型公开了一种海水拌养混凝土，属
涂层钢筋按所需方式进行排布；所述涂层钢筋包
括带肋钢筋和环氧涂层，环氧涂层涂装于带肋钢
筋表面；带肋钢筋的横肋和纵肋的高度范围为
0.6-3.2mm，横肋顶宽范围为0.4-2.5mm，纵肋顶
宽范围为1.0-4.0mm。所述环氧涂层为SEBF涂层。
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总含量为0.2-0.5wt.％。本
实用新型将改进钢筋结构耐蚀涂层钢筋用于海
水拌养混凝土中，涂层与混凝土之间握箍力大，
且有效防护了海水的腐蚀作用。权利要求书1页 说明书13页 附图6页CN 206721855 U 2017.12.08 C N 206721855
U
1.一种海水拌养混凝土，其特征在于：该海水拌养混凝土包括混凝土拌合物和涂层钢筋，所述混凝土拌
合物中涂层钢筋按所需方式进行排布；所述涂层钢筋包括带肋钢筋和环氧涂层，环氧涂层涂装于带肋钢筋表面；其中：所述带肋钢筋的横肋和纵肋的高度范围为0.6-3.2mm，横肋顶宽范围为0.4-
2.5mm，纵肋顶宽范围为1.0-4.0mm；所述带肋钢筋的直径范围为6-50mm，所述环氧涂层为SEBF涂层。
2.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述带肋钢筋的横肋中心间距范围为
3.7-16mm，横肋末端最大间距范围为1.8-15.5mm。
3.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述环氧涂层为单层或双层，单层厚度为220～350μm，双层总厚度为250-400微米，涂层表面为光滑型或麻砂型。
4.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述涂层钢筋的端部切角通过打磨处理或锻压去除锐角，使其端部切角成为圆角。
5.根据权利要求1所述的海水拌养混凝土，其特征在于：所述涂层钢筋的环氧涂层与混凝土之间的握箍力为5000-10000Kg。
权 利 要 求 书1/1页CN 206721855 U
一种海水拌养混凝土
技术领域
[0001]本实用新型涉及钢筋混凝土技术领域，具体涉及一种海水拌养混凝土，该混凝土中采用了适合潮湿并含有氯离子环境的耐蚀涂层钢筋。
背景技术
[0002]一般情况下，混凝土能够为钢筋提供一种保护性的碱性环境，此时钢筋不会发生腐蚀。随着服役时间增强，混凝土遭受碳化、氯离子侵蚀等破坏过程，逐渐失去对钢筋的保护作用，钢筋的腐蚀慢慢开始发生。在一般的大气环境中，上述腐蚀过程很慢，钢筋混凝土的服役寿命可达50～70年。但是，由于南海环境具有温度高、湿度大、风力强、盐雾浓度高的特点，这些特点能极大地加速上述钢筋混凝土腐蚀失效过程。在这种环境下，常见的混凝土防腐手段不能有效地封闭混凝土中毛细管、小孔及其微小裂缝，对水、氯离子等腐蚀介质的渗透难以产生良好的阻隔效应，导致混凝土结构内部钢筋腐蚀严重。钢筋一旦发生腐蚀就会导致钢筋混凝土结构的抗拉强度、弹性模量等力学性能大幅下降，并且钢筋发生腐蚀的产物会导致混凝土开裂，逐渐使混凝土失去其结构功能。
[0003]另外，在远海的建设过程中，利用海水拌养混凝土可以极大地减少施工周期，节约时间和经济成
本。海水拌养混凝土也是目前逐渐兴起的一个研究方向， 2014年底，发改委、财政部、工信部日前联合印发《关键材料升级换代工程实施方案》，其中，方案提出支持南海岛礁建设用海水拌养型混凝土产业化。目前，海水拌养型混凝土年产能达到20万立方米并在南海岛礁建设中实现示范应用。海水拌养混凝土就是使用海水将骨料和集料进行拌合，但是由于海水中含有浓度较高的盐类，不仅对水泥的水化和硬化都会产生影响，更对钢筋的腐蚀防护提出了极大的挑战。对于原材料中的氯离子浓度，GB50165-1992《混凝土质量控制标准》第2.3.4条规定，“对在潮湿并含有氯离子环境中的钢筋混凝土，混凝土拌合物中氯化物总含量不得超过水泥重量的0.1％”。根据计算，海水拌养混凝土中氯化物的重量占水泥重量的1.2％，大大超过了标准要求值。除此之外，海水拌养混凝土的相关研究才刚刚兴起，必须考察海水拌养混凝土在海水中长期服役时钢筋的腐蚀情况，研究确实可行的腐蚀防护方法。
[0004]由此可见，必须针对南海环境下钢筋混凝土结构进行耐久性技术研究，钢筋混凝土的耐久性防护新方法及工程化技术能够延长岛礁结构的维护周期和服役寿命，减少在岛礁服役期间内经济投入。研究钢筋混凝土结构的耐久性方法，虽然在初期的有所投入，但由于服役寿命增加、稳定性增强、维护减少使得钢筋混凝土结构整体的综合成本下降。[0005]我国对南海岛礁的开发相对周边国家较晚，缺乏岛礁基础设施的建设经验，对于如何维护岛礁基础设施的耐久性更应加以重视，而需要的腐蚀防护技术则需要依靠自己加以解决。由于腐蚀问题具有很强的地域性，而根据以往的研究结果对南海环境中的钢筋混凝土结构进行估计和预测，势必与实际情况不符，因此必须对材料在南海海域环境进行有针对性的研究。
[0006]一般来说，钢筋混凝土的腐蚀可分为混凝土素灰的腐蚀和钢筋的腐蚀两部分。但
是，后者的腐蚀速率一般大于前者，且其危害性也更大。因此，一般讨论钢筋混凝土的腐蚀主要指钢筋混凝土中裸钢筋的腐蚀。另外，南海大气环境区别于一般环境的特点是大气温度高、湿度大、紫外线足、风力强、空气中含有浓度较大的盐雾，南海海水的特点是海水温度高、流速较大。这些特点主要能够加速钢筋混凝土中钢筋的腐蚀速率。
[0007]在正常情况下，混凝土孔隙溶液具有高碱性，钢筋在这种碱性环境中处于钝态，因此不会发生腐蚀。如果由于混凝土碳化等原因破坏了这种碱性环境，钢筋表面就从稳定的钝态转变为不稳定的活化态，腐蚀得以发生。然而，在发生氯离子入侵的情况下，即便混凝土的碱性环境没有破坏，钢筋腐蚀仍然可能发生。
[0008]对于一定的钢筋混凝土体系中，只有氯离子浓度达到一定值，且存在水、氧气等必要条件时，腐蚀才会发生。南海海水温度高、流速大，这些因素势必会加速氯离子在混凝土中的扩散过程，加速钢筋腐蚀。
[0009]针对氯离子对钢筋混凝土的腐蚀问题，研究人员从不同角度出发，开发出多种防腐方法。例如，增加混凝土的密实度或在混凝土表面涂装防水涂料以增大氯离子的扩散阻力；向混凝土中添加钢筋阻锈剂和缓蚀剂以降低氯离子的作用，改变钢筋腐蚀阳极反应动力学；还可以使用电化学防护以确保钢筋处
于钝化不腐蚀态。
[0010]采用涂层对钢筋进行防腐已经有较长的应用历史，利用涂层的隔离作用，使钢筋不与腐蚀性介质直接接触，起到保护的作用。涂层对钢筋的保护主要通过隔离作用实现，涂层的存在增加了腐蚀介质达到钢筋表面的阻力。如果涂层发生机械破损使钢筋直接暴露在含有氯离子的混凝土中，或者涂层随时间发生老化导致抗渗透性能下降，这两种情况都会导致涂层失去隔离作用，在这样的情况下钢筋就有可能发生腐蚀。
[0011]另外，尽管与裸钢筋相比涂层钢筋本身的力学性能并没有什么变化，但是钢筋涂覆环氧树脂涂层后表面较平滑，与混凝土之间的摩阻力减少，使它们的握固力略有降低。一般通过选用直径较小的钢筋，适当增加混凝土保护层厚度、配置箍筋以及适当延长锚固和绑扎长度等措施来解决。南海环境岛礁建设时会浇筑很多大型的钢筋混凝土结构，如扭王块、工字块等的重量可达数十吨，如果所用钢筋直径较大，相应地，可以使用的环氧涂层厚度值可能有所增加。另外，对于海水拌养混凝土而言，上述标准是否适用不得而知。[0012]关于钢筋发生腐蚀原因的研究表明，对于一般的氯离子浓度来说，钢筋—水泥界面处的孔隙是腐蚀发生的一个必要条件。由于海水拌养混凝土中含有的氯离子会使那些钢筋和混凝土中间存在缝隙的混凝土在浇筑之后立刻发生腐蚀。相同条件下，与自来水混凝土相比，海水拌养混凝土中钢筋腐蚀深度更深。混凝土加速腐蚀实验表明，含有氯离子浓度在允许值以内时，其性能与无氯离子差不多；采用海水时，氯离子浓度为0.3％，腐蚀明显加速。
[0013]钢筋混凝土材料是建设远海岛礁用量极大的结构材料。岛礁距离大陆很远，交通不便，碎石和淡水等制备钢混结构的资源非常缺乏。目前的做法是在大陆上预制混凝土结构，然后使用船舶进行运输，建设成本很高。另外，南海岛礁多处于远海地区，专业技术人员对钢筋混凝土的维护不如陆地上方便，维护成本也比陆地上高很多。因此，研究适用于岛礁建设用钢筋混凝土防护技术，进而开展海水拌养混凝土在岛礁上应用的可行性，成为目前亟待解决的技术问题。
[0014]环氧涂层钢筋防腐技术经过40多年的迅猛发展，涂层钢筋的涂装技术已经十分成
熟，在国内近年来逐渐得到广泛的应用。环氧树脂涂层钢筋是一种在普通钢筋的表面制作了一层环氧树脂薄膜保护层的钢筋，涂层国外的大量研究和多年的工程应用表明，采用这种钢筋能有效地防止处于恶劣环境下的钢筋被腐蚀。从而大大提高工程结构的耐久性。涂层一般采用环氧树脂粉末静电喷涂方法制作：将普通钢筋表面除锈、打毛等处理后加热到230多摄氏度的高温，再将带电的环氧树脂粉末喷射到钢筋表面，由于粉末颗粒带有电荷，使吸附在钢筋表面，并与其熔融结合，经过一定养护固化后便形成一层完整、连续、包裹住整个钢筋表面的环氧树脂薄膜保护层。环氧树脂涂层以其不与酸、碱等反应，具有极高的化学稳定性和延性大、干缩小，与金属表面具有极佳的粘附性的特点，在钢筋表面形成了阻隔其与水分、氧、氯化物或侵蚀性介质接触的物理屏障，同时，还因其具有阻隔钢筋与外界电流接触的功能而被认为是化学电离子防腐屏障。
实用新型内容
[0015]本实用新型的目的在于提供一种海水拌养混凝土，该海水拌养混凝土中通过使用具有特定结构的耐蚀涂层钢筋，改变钢筋与混凝土之间的作用方式，减小涂层的引入对握箍力减弱作用。
[0016]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0017]一种海水拌养混凝土，包括混凝土拌合物和涂层钢筋，所述混凝土拌合物中涂层钢筋按所需方式进行排布；所述涂层钢筋包括带肋钢筋和环氧涂层，环氧涂层涂装于带肋钢筋表面；其中：所述带肋钢筋的横肋和纵肋的高度范围为 0.6-3.2mm，横肋顶宽范围为0.4-2.5mm，纵肋顶宽范围为1.0-4.0mm；所述带肋钢筋的直径范围为6-50mm，所述环氧涂层为SEBF涂层。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总含量为0.2-0.5wt.％。
[0018]所述带肋钢筋的横肋中心间距范围为3.7-16mm，横肋末端最大间距范围为 1.8-15.5mm。
[0019]所述环氧涂层为单层或双层，单层厚度为220～350μm，双层总厚度为 250-400微米，涂层表面为光滑型或麻砂型。
[0020]所述涂层钢筋的端部切角通过打磨处理或锻压去除锐角，使其端部切角成为圆角。
[0021]所述涂层钢筋的环氧涂层与混凝土之间的握箍力为5000-10000Kg。
[0022]所述海水拌养混凝土的制备过程为：首先生产涂层钢筋，然后将涂层钢筋按所需方式排布成钢筋网结构，最后在钢筋网结构上浇筑混凝土拌合物，获得所述海水拌养混凝土；其中：所述涂层钢筋的生产工艺包括如下步骤：
[0023](1)钢筋原材料选择所需规格的带肋钢筋；
[0024](2)钢筋切割后经弯曲成形成为所需结构的异形件；
[0025](3)将异形件经二次切割至指定尺寸，并将钢筋两端的切角打磨为圆角；[0026](4)经步骤(3)处理后的异形件经表面处理和预热处理后进行喷涂，喷涂过程采用静电或摩擦喷涂或流化床，喷涂后在钢筋表面获得环氧涂层；
[0027](5)加热固化：
[0028](6)固化冷却：根据粉末的固化工艺参数，调整后固化时间和生产线传输速度，控
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