[发明专利]一种提高钢筋防锈蚀能力的表面改性方法

说明书

一种提高钢筋防锈蚀能力的表面改性方法，属于建筑材料技术领域。所述的方法如下：钢筋表面用乙醇清洗干净，然后干燥备用；纳米二氧化硅改性剂的制备：取等体积的乙醇和水作为溶剂，加入适量的十六烷基三甲基溴化铵和正硅酸乙酯，即得到纳米二氧化硅改性剂；将钢筋置于纳米二氧化硅改性剂中，两者充分接触，将功率为10kHz~60kHz的超声探头置于纳米二氧化硅改性剂中，边超声边滴加氨水至pH=8~9，60~90℃温度下反应2~6 h，把钢筋取出用乙醇冲洗，然后105℃烘干1~2 h，即完成了对钢筋的表面改性。本发明的纳米SiO₂改性剂制备过程简单，制备速度快，使用方便，该方法适用于各种钢筋的表面改性，适合大规模批量生产与实际工程应用。

技术领域

本发明属于钢筋防锈的技术领域，具体涉及一种提高钢筋防锈蚀能力的表面改性方法。

背景技术

根据世界腐蚀组织（WCO）的统计数据，全世界每年由于钢筋锈蚀造成的经济损失超过2.2万亿美元。钢筋混凝土结构是世界范围内目前以及今后相当长的时间内最主要的结构形式。钢筋混凝土结构综合利用了混凝土和钢筋易施工及混凝土抗压和钢筋抗拉的优势，大大推动了当代土木工程结构的建设，在交通，港口，房屋，核电站等各类工程中广泛应用，为人类的发展提供了重要基础和支撑。另一方面，钢筋混凝土结构在使用过程中也出现了诸多的耐久性问题，钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构耐久性降低的最主要原因，尤其是在南方沿海地区。钢筋锈蚀一方面造成钢筋承载能力下降，另一方面锈蚀膨胀会造成混凝土保护层开裂脱落，进一步破坏结构整体性，影响结构安全使用。美国有超过20000座钢筋混凝土桥出现严重腐蚀现象；日本约有21.4％的钢混结构损坏是由钢筋腐蚀引起的；我国2002年底仅公路危桥就达9000多座，而耗资4000万元的山东烟台汽车站，更是在建成5年后的2009年即成危楼，其中钢筋腐蚀是引起结构服役性能严重劣化的主要原因之一。随着“一带一路”战略的推行，我国还将持续进行大量的基础设施建设，提高钢筋的防锈蚀能力，对保障重要基础设施的安全服役，减少维护维修费用，意义重大。

钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的主要原因是混凝土是多孔材料，因此氧气和水分及氯离子进入混凝土并到达钢筋表面后，钢筋表面钝化层逐渐破坏并发生局部原电池反应，也就是开始锈蚀。提高钢筋混凝土防锈蚀能力的方法之一采用高性能防锈钢筋，提高钢筋材料自身的防腐能力，但在量大面广的基础设施建设中，难以全面采用防腐钢筋；另一种行之有效的方法是隔断钢筋与腐蚀介质的接触：钢筋表面镀防腐金属层、涂刷环氧树脂，或通过提高混凝土抗渗能力使腐蚀性介质难以到达钢筋表面，如涂刷环氧树脂，但这种方法存在削弱钢筋粘结强度或全面提高混凝土密实性代价高昂等限制。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有钢筋混凝土结构中的钢筋在服役过程中易锈蚀的问题，提供一种提高钢筋防锈蚀能力的表面改性方法，在已有钢筋的基础上，可用以制备生产高防锈能力的钢筋。具体的改性方法是在钢筋的表面生长一层厚度200~6000nm、能够与硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥反应的无定形SiO₂防护层，该SiO₂防护层一方面自身可起到防护隔离作用，阻隔钢筋与腐蚀性介质的接触，防止锈蚀；另一方面，该SiO₂防护层可部分与钢筋周围混凝土中的氢氧化钙反应生成体积膨胀的水化硅酸钙凝胶类产物，在钢筋与混凝土的界面区形成致密抗渗层，阻止水、氧气和氯离子的进入，从而大大提高钢筋在恶劣服役环境下的防锈能力，保障钢筋混凝土结构安全服役。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种提高钢筋防锈蚀能力的表面改性方法，所述的方法具体步骤如下：

步骤一：钢筋表面用乙醇清洗干净，然后干燥备用；

步骤二：纳米二氧化硅改性剂的制备：取等体积的乙醇和水作为溶剂，称取溶剂质量分数1%的去离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵加入，溶剂质量分数6~12%的正硅酸乙酯加入，即得到纳米二氧化硅改性剂；