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高耐腐蚀水性环氧涂层及涂层钢筋性能优化

高耐腐蚀水性环氧涂层及涂层钢筋性能优化

作者：朱丹丹烟台大学

学位级别：硕士

水性环氧树脂在混凝土界面剂、胶粘剂、地坪等领域应用较多,但是由于环氧树脂脆性问题未得到很好解决,加之水性环氧成膜过程水份蒸发形成透水通道等使得其耐腐蚀性能不尽人意,限制了其作为钢材或钢筋防腐涂料的广泛应用,因此开发高延性... 详细信息

水性环氧树脂在混凝土界面剂、胶粘剂、地坪等领域应用较多,但是由于环氧树脂脆性问题未得到很好解决,加之水性环氧成膜过程水份蒸发形成透水通道等使得其耐腐蚀性能不尽人意,限制了其作为钢材或钢筋防腐涂料的广泛应用,因此开发高延性、高韧性和高抗腐蚀的水性环氧涂料就显得十分必要。本文在课题组已有工作基础上,开展了提升水性环氧涂料耐腐蚀性能的研究,主要内容和结果如下:1.在水性环氧乳液中加入不同官能基团的硅烷偶联剂,结果表明加入1%氨基硅烷偶联剂涂层耐腐蚀性能最优,涂层与钢筋之间黏附力增加;试验结果还表明硅溶胶可缓解硅烷水解速度过快的问题。2.同时添加0.3%纳米FeO和0.3%石墨烯聚苯胺（PAG）水性环氧涂料的耐腐蚀性能最优,其涂层钢筋电极在3.5%Na Cl溶液中浸泡60d后的腐蚀电流密度为0.00477μA/cm、阻抗值为10～7-10～8Ω·cm,仍有很好的耐腐蚀性能。3.正常工艺条件下涂层平均厚度295μm,500倍放大镜观测涂层无贯穿微孔和缺陷,涂层耐冲击100cm、硬度2 H、耐弯曲2 mm、附着力0级,涂层在1kg负载下采用CS-10轮转动1000周后涂层质量损耗仅15mg,耐磨性优异;涂层钢筋720h盐雾试验基本合格,涂层钢筋在3%Na Cl水溶液中浸泡28d表面无变化,在碱和盐混合水溶液中浸泡28d表面无变化。4.分别采用应变测试和数字散斑相关法研究了水性环氧涂层钢筋在拉伸变形协调性能,结果表明涂层钢筋在应变为29000με时涂层与钢筋出现不一致（钢筋屈服后）,涂层开裂时最大纵向变形量为11.783%,表明涂层具有优异变形性能,且涂层与钢筋变形协调性良好,冷弯试验结果表明涂层钢筋冷弯性能合格;对照组静电粉末环氧涂层脆性明显。5.应用SEM研究了涂层钢筋断裂处涂层微观形貌,结果表明研发的水性环氧涂层表面粗糙且呈凹凸不平形貌,可观察到明显银纹剪切带,表现出韧性断裂特征;而市售静电粉末环氧涂层断裂面表面平整,呈脆性断裂特征,与拉伸试验结果完全一致。

关键词：环氧树脂硅烷溶液硅溶胶纳米材料涂层钢筋

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涂层钢筋圆形捆扎夹紧装置结构设计

机械研究与应用 2024年第4期37卷 75-78,83页

作者：丁坤莹高玮倩杨珊珊黄诗宇李希晗魏玉兰李兵周海平湖州师范学院浙江湖州313000 浙江富钢集团有限公司浙江湖州313000

针对打包装置对涂层钢筋磨损高的问题,设计一套适用于环氧树脂涂层钢筋打包的圆形捆扎夹紧装置。为实现涂层钢筋低磨损、自动化圆形捆扎夹紧的功能,重点对低磨损和收紧聚圆方案进行研究。在低磨损方案中,设计了双排错位六边形滚轮结构;... 详细信息

针对打包装置对涂层钢筋磨损高的问题,设计一套适用于环氧树脂涂层钢筋打包的圆形捆扎夹紧装置。为实现涂层钢筋低磨损、自动化圆形捆扎夹紧的功能,重点对低磨损和收紧聚圆方案进行研究。在低磨损方案中,设计了双排错位六边形滚轮结构;在收紧聚圆方案中,设计了节律性收缩的卡箍机构;最终实现了对涂层钢筋的打包功能。最后根据有限元分析,验证了装置关键部件承受最大力后的有效性,所设计结构解决了涂层钢筋束成捆夹紧过程中由于机械结构的摩擦及碰撞导致的涂层受损的问题,为企业减少人工成本及实现自动化打包提供了参考。

关键词：涂层钢筋低磨损节律性收缩卡箍机构

考虑个体差异的氯氧镁水泥混凝土涂层钢筋寿命预测

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浙江大学学报（工学版） 2019年第12期53卷 2309-2316页

作者：王鹏辉乔宏霞冯琼曹辉兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 中国科学院青海盐湖研究所青海西宁810083

氯氧镁涂层钢筋混凝土(MOCRC)中涂层钢筋的制作误差导致不同MOCRC中涂层钢筋的寿命预测存在一定的差异,提出充分考虑个体差异性的溶液浸泡加速腐蚀试验,基于Wiener退化过程对涂层钢筋进行寿命预测.判断涂层钢筋腐蚀电流密度是否符合Wie... 详细信息

氯氧镁涂层钢筋混凝土(MOCRC)中涂层钢筋的制作误差导致不同MOCRC中涂层钢筋的寿命预测存在一定的差异,提出充分考虑个体差异性的溶液浸泡加速腐蚀试验,基于Wiener退化过程对涂层钢筋进行寿命预测.判断涂层钢筋腐蚀电流密度是否符合Wiener退化过程;在考虑涂层钢筋个体差异性的前提下引入漂移系数进行建模;将考虑个体差异与未考虑个体差异的涂层钢筋寿命预测对比分析.结果表明:溶液浸泡加速腐蚀试验下涂层钢筋的退化模型服从一个项数的指数函数.基于Wiener退化过程,考虑个体差异性的涂层钢筋在25 000 d左右发生严重锈蚀,未考虑个体差异性的涂层钢筋在30 000 d左右发生严重锈蚀.

关键词：涂层钢筋个体差异耐久性退化加速腐蚀试验 Wiener函数

氯氧镁钢筋混凝土中涂层钢筋腐蚀的电化学特性

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建筑材料学报 2019年第6期22卷 999-1006页

作者：乔宏霞温少勇王鹏辉杨振清杨天霞兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 中国科学院青海盐湖研究所青海西宁810083

通过Z350电化学工作站,研究了氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋和涂层钢筋在不同环境中的开路电位、极化电阻及腐蚀电流密度,并且利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对腐蚀产物进行分析.结果表明:锌美特(XMT)涂层在不同环境中可以很好地保护... 详细信息

通过Z350电化学工作站,研究了氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋和涂层钢筋在不同环境中的开路电位、极化电阻及腐蚀电流密度,并且利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对腐蚀产物进行分析.结果表明:锌美特(XMT)涂层在不同环境中可以很好地保护钢筋免受腐蚀,氯氧镁钢筋混凝土中涂层钢筋在水、氯盐溶液和硫酸盐溶液中的腐蚀电流密度是裸露钢筋的1/35,1/43和1/19;氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋表面存在疏松多孔的层状和块状腐蚀产物,而涂层钢筋表面只存在点蚀.由此可见,XMT涂层对氯氧镁混凝土中的钢筋有一定的防腐效果.

关键词：氯氧镁钢筋混凝土涂层钢筋开路电位腐蚀电流密度极化电阻

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涂层钢筋镁水泥混凝土防护试验研究

材料保护 2020年第7期53卷 23-29,60页

作者：乔宏霞杨天霞温少勇王鹏辉杨振清兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

我国西部盐渍土地区普通钢筋混凝土腐蚀较为严重,镁水泥混凝土可以抵抗盐卤腐蚀,但其自身所含有的氯离子对钢筋的腐蚀作用却会缩短其服役寿命,因此提出利用涂层来缓解钢筋的腐蚀问题。采用电化学方法测试分析自然和氯盐2种不同环境下涂... 详细信息

我国西部盐渍土地区普通钢筋混凝土腐蚀较为严重,镁水泥混凝土可以抵抗盐卤腐蚀,但其自身所含有的氯离子对钢筋的腐蚀作用却会缩短其服役寿命,因此提出利用涂层来缓解钢筋的腐蚀问题。采用电化学方法测试分析自然和氯盐2种不同环境下涂层和裸露钢筋的极化曲线,并通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)微观试验对钢筋表面的锈蚀产物进行测试分析,讨论腐蚀机理和腐蚀形貌。结果表明:涂层钢筋在自然和氯盐溶液中的腐蚀电流密度分别是裸露钢筋的15%和1%,腐蚀速率远小于裸露钢筋,裸露钢筋上的块状腐蚀产物是Fe2O3;涂层钢筋表面的腐蚀产物则主要是水泥胶凝体和锌铁复合物,说明涂层能够防护钢筋使其免受严重腐蚀,因而钢筋镁水泥混凝土可以更加广泛地应用到盐渍土地区。

关键词：钢筋镁水泥混凝土涂层钢筋极化曲线腐蚀电流密度腐蚀速率

涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土加速腐蚀试验与耐久性评估

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涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土加速腐蚀试验与耐久性评估

作者：郭向柯兰州理工大学

学位级别：硕士

中国西部地区盐渍土分布广泛,其中含有大量的盐氯等侵蚀性离子,对普通混凝土结构具有严重的腐蚀。而氯氧镁水泥混凝土由于自身具有较强的抗盐卤侵蚀性能,使其在盐渍土地区具有较强的适用性。同时,研究表明由于涂层的防护作用,使得镁水... 详细信息

中国西部地区盐渍土分布广泛,其中含有大量的盐氯等侵蚀性离子,对普通混凝土结构具有严重的腐蚀。而氯氧镁水泥混凝土由于自身具有较强的抗盐卤侵蚀性能,使其在盐渍土地区具有较强的适用性。同时,研究表明由于涂层的防护作用,使得镁水泥混凝土本身对钢筋的腐蚀程度可以忽略不计。然而在涂层的防护作用下,涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土耐久性的劣化机理以及劣化过程,目前还不太清楚。故若能解决此问题,从而为涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土应用于建筑物的承重结构奠定一定基础,同时也能很好的缓解西部盐渍土地区的“镁害”问题。为此,本文基于国家自然基金地区基金项目(基于西部盐湖“镁害”问题的镁水泥钢筋混凝土基础研究,项目编号:51468039),对涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土进行恒电流通电加速腐蚀研究,并进行耐久性评估。本文主要研究内容:(1)针对恒电流通电加速腐蚀下氯氧镁水泥混凝土的耐久性研究,设计了六种不同保护层厚度的混凝土试件(D15、D25、D30、D35、D40、D50),基于相对质量评价参数和相对动弹性模量评价参数并结合宏观与微观分析手段,对试件的耐久性进行分析。结果表明:虽镁水泥混凝土保护层厚度存在显著的差异性,但其劣化机理却较为相似。(2)基于电化学分析手段,结合涂层钢筋的宏观与微观分析,对通电加速腐蚀作用下氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋的锈蚀效率进行研究。结果表明:加速腐蚀过程中涂层钢筋是一个横截面受损的过程,其由规则的柱体变为不规则的形态,且端部有变尖的趋势,其耐久性劣化机理与实际较为符合。(3)采用PS对加速腐蚀作用下氯氧镁水泥混凝土的裂缝进行图形处理,利用Matlab算法对裂缝进行定量的分析,结合数学回归模型及三参数Weibull分布对锈胀裂缝宽度进行不均匀性研究。结果表明:随着腐蚀的加剧,镁水泥混凝土试件的裂缝宽度基本呈线性增长,且不同保护层厚度的裂缝宽度存在显著的不均匀性。(4)根据氯氧镁水泥混凝土裂缝宽度以及涂层钢筋腐蚀电流密度、腐蚀深度和通电时间,提出利用二因素及三因素对其进行相关性分析。结果表明:镁水泥混凝土试件的评价参数与涂层钢筋的评价参数之间存在显著的相关性。基于此,可定量、综合的分析涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土的耐久性。(5)通过概率方法对涂层钢筋镁水泥混凝土的加速腐蚀寿命数据进行分析,发现最小值极值分布可以很好的对加速腐蚀寿命进行评估与预测,且其预测结果与实际较为相符;结合不同耐久性评价参数的阈值寿命对镁水泥混凝土耐久性进行评估,结果表明镁水泥混凝土耐久性损伤劣化是混凝土与涂层钢筋共同作用的结果。

关键词：氯氧镁水泥通电加速腐蚀涂层钢筋裂缝宽度耐久性评估

混凝土中钢筋腐蚀与防护技术(5)——混凝土外涂层防护与涂层钢筋

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工业建筑 1999年第12期29卷 56-58,46页

作者：洪乃丰冶金部建筑研究总院北京100088

混凝土中钢筋锈蚀,成为当今影响钢筋混凝土结构物耐久性的主导因素之一,因此,人们在认识和重视钢筋锈蚀危害的同时,将防止钢筋锈蚀的技术措施作为重点进行研究,并作为提高钢筋混凝土结构物耐久性的主攻方向之一.

关键词：钢筋混凝土结构钢筋防腐涂层涂层钢筋

《汕头LPG码头工程环氧树脂涂层钢筋应用情况》专家考察会议纪要

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水运工程 1999年第8期 66-67页

《汕头LPG码头工程环氧树脂涂层钢筋应用情况》专家考察会，于1998年10月11～12日在汕头市LPG码头工地及海丰县宏利钢材涂层有限公司举行。会议由第四航务工程勘察设计院主办。出席会议的专家有工程院院士刘济舟、交通部工程技术专家委... 详细信息

《汕头LPG码头工程环氧树脂涂层钢筋应用情况》专家考察会，于1998年10月11～12日在汕头市LPG码头工地及海丰县宏利钢材涂层有限公司举行。会议由第四航务工程勘察设计院主办。出席会议的专家有工程院院士刘济舟、交通部工程技术专家委员会副主任邹觉新、中国南山开发（集...

关键词：码头工程港口工程涂层钢筋 LPG 专家会议纪要会议录

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增韧水性环氧涂层钢筋性能及应用研究

增韧水性环氧涂层钢筋性能及应用研究

作者：董超烟台大学

学位级别：硕士

氯盐环境下混凝土结构中的钢筋锈蚀问题已成为威胁结构安全和降低服役寿命的主要原因,每年因钢筋锈蚀造成建筑物破坏引起的损失十分严重,涂层钢筋作为提升严酷环境下混凝土结构耐久性简单有效的技术手段而日益受到国内外科学界和工程界... 详细信息

氯盐环境下混凝土结构中的钢筋锈蚀问题已成为威胁结构安全和降低服役寿命的主要原因,每年因钢筋锈蚀造成建筑物破坏引起的损失十分严重,涂层钢筋作为提升严酷环境下混凝土结构耐久性简单有效的技术手段而日益受到国内外科学界和工程界的广泛重视。在各类涂层中环氧树脂涂层被认为是一种较为有效的防止钢筋锈蚀的措施,虽然目前环氧树脂涂层总体上能够提高钢筋耐腐蚀性能,但环氧树脂涂层存在脆性大、易开裂和老化等缺点始终没有得到很好的解决,此外环氧树脂涂层还会降低钢筋和混凝土之间的粘结性能,因此,研究制备一种能够克服传统环氧树脂涂层缺陷的水性环氧涂层对于提高氯盐环境下混凝土结构耐久性和服役寿命意义重大。本文在课题组现有改性环氧乳液基础上,通过复合防锈粉体填料及各种助剂制成增韧水性环氧涂层和涂层钢筋并对其性能开展了以下研究工作:(1)研究了不同组份矿粉填料对涂层耐腐蚀性能的影响,同时测试了增韧水性环氧涂层抗冲击性、柔韧性等性能。通过电化学测试了增韧水性环氧涂层的耐腐蚀性能,结果发现添加20%1200目矿粉填料的涂层耐腐蚀效果最好,其腐蚀电流变化较小,电流160d保持在0.2μA?cm以下,耐腐蚀时间是普通环氧涂层的1.6倍以上,阻锈、防锈蚀功能优异。(2)开展了增韧水性环氧涂层钢筋(棒)的性能试验,通过涂层钢棒的拉伸试验研究了涂层与钢材的协同变形能力,结果表明添加不同组份矿粉填料后制备得到的涂层钢棒在伸长率最高达1.31%时涂层才出现明显裂纹,该增韧环氧涂层能够满足预应力管桩生产中对于预应力钢棒0.5%的张拉要求。涂层钢筋的湿附着力试验、冷弯试验表明以矿粉为填料的增韧环氧涂层的延性和强度要优于普通环氧涂层。(3)开展了增韧水性环氧涂层钢筋与混凝土拉拔试验,研究涂层钢筋与混凝土的粘结性能,得到了增韧水性环氧涂层钢筋与混凝土的粘结-滑移曲线,对比分析了填料种类、组分和钢筋类型对涂层钢筋与混凝土粘结强度性能的影响,结果表明添加400目矿粉填料的增韧环氧涂层钢筋极限粘接强度要高于添加1200目矿粉填料和复合填料的涂层钢筋,其中添加30%400目矿粉填料的涂层钢筋与混凝土粘结强度最好。(4)在拉拔试验的基础上通过Abaqus软件开展了增韧环氧涂层钢筋与混凝土粘结性能有限元模拟。采用定义增韧环氧涂层与混凝土之间的内聚力模型来模拟涂层与混凝土之间的粘结滑移性能,通过在Abaqus软件界面剖分混凝土组装对增韧环氧涂层钢筋和混凝土的拉拔试验进行了模拟,并与实际试验结果进行了对比,试验结果中峰值荷载对应的位移与模拟结果相比较误差在15%以内,表明文中使用的内聚力模型可以合理进行拉拔试验的仿真分析。

关键词：涂层钢筋矿粉填料耐腐蚀性能粘接性能数值模拟