[发明专利]一种钢纤维的腐蚀防护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢纤维的腐蚀防护方法。

背景技术

沿海及近海地区的混凝土结构的耐久性已成为国内外工程界关注的热点问题。许多研究和工程实践表明：海洋环境对混凝土中钢筋锈蚀造成的结构破坏相当严重。在沿海工程中，氯离子是最常见而又最危险的侵蚀介质，钢筋的锈蚀主要是氯离子的侵入而引发的。

钢纤维混凝土和钢筋混凝土有着相似的腐蚀机理，只是由于钢纤维的阻裂作用，钢纤维混凝土表面裂缝细密而分散，腐蚀介质侵入速度慢，钢纤维混凝土比钢筋混凝土耐腐蚀性高，但当钢纤维混凝土构件长期处于海水涨落区或裂缝超过一定宽度，仍会发生腐蚀。

在正常情况下，混凝土呈碱性，混凝土中含有大量可溶性的钙、钠、钾等碱金属及其氧化物，这些物质与混凝土微孔中的水溶液发生反应生成碱性很强的氢氧化物，从而为混凝土中的钢材营造了一个强碱性的环境。混凝土中钢如果能被长期保存在这种强碱性的环境中，钢表面形成一层分子和离子难以穿越的、致密的金属氢氧化物和金属氧化物晶格薄膜，简称为“钝化膜”。钢的锈蚀将会被阻止，混凝土中钢筋如果能被这层薄膜完好地覆盖，钢筋锈蚀就能被阻止，即“钝化膜”使混凝土中钢筋受到保护。由于受到“钝化膜”的保护，所以混凝土中钢材在正常情况下是不会发生锈蚀的。

但是海洋环境中存在大量Cl^-，因Cl^-的侵蚀，随着时间的推移，混凝土结构耐久性不断降低。干湿循环区的混凝土往往是整体结构中锈蚀最严重的部位。由于干湿循环的作用，氯离子在扩散和对流等多种复杂机制的耦合作用下以较快的速度向混凝土内部渗透，混凝土中钢材的锈蚀正是由于Cl^-的侵入而诱发的。氯离子腐蚀主要是破坏钢表面的钝化膜，在钢表面形成“腐蚀电池”，再加上Cl^-的去极化作用和Cl^-的导电作用从而引起了钢的锈蚀。钢材严重锈蚀后，会导致钢材自身强度降低，而且与混凝土的粘结力也降低。

目前美国、欧洲较多研究的是环氧树脂涂层钢，环氧树脂涂层钢在钢筋混凝土结构工程中得到广泛应用。它采用环氧粉末静电喷涂技术，将钢筋与周围混凝土隔开，环氧树脂具有很高的化学稳定性、耐腐蚀性和抗渗透性，能长期经受混凝土的高碱度环境，同时能阻止水、O₂、氯盐等腐蚀介质与钢筋接触。但是涂层会降低混凝土对钢筋的粘结力，需要适当增加焊接长度和锚固长度。对于钢纤维混凝土而言，钢纤维与混凝土界面的粘结强度是影响钢纤维混凝土性能的关键因素，而环氧树脂涂层会降低混凝土对钢纤维的握裹力，所以这种方法不太适合作为钢纤维混凝土的防腐处理措施。

镀锌法是在钢材表面镀一层锌保护膜，从而在一定程度上保护钢表面的方法。传统的镀锌法工艺相对较简单，镀锌钢纤维一直被作为一种耐腐蚀钢纤维。但是工程实践发现：在含氯混凝土中镀锌钢会呈点状腐蚀。镀锌钢材在水泥浆中，在锌和水化产物之间的反应会使镀锌层渐渐被破坏，腐蚀介质最终仍会侵蚀钢材。这种发生在涂层与水泥基界面层上的化学反应过程，会导致涂层附近的水化水泥中出现大量多孔微结构，从而破坏钢纤维与水泥基界面的粘结强度。

相比较而言，镀锌法是一种工程实用性强的化学法，易操作，镀锌层也能对钢材起到短期的保护作用。如果能在镀锌防腐技术的基础上进行改进，使锌的溶解和析出能够得到抑制，就可以长期有效地保护钢纤维免受腐蚀介质侵蚀。

有研究认为：对于混凝土中的钢材，是一种有效的腐蚀抑制剂，把磷酸盐作为一种钢材阻锈剂，磷酸盐能与铁发生复杂的磷化反应，生成难溶的磷化膜沉积在钢筋表面上，防止铁基体的锈蚀。但是掺入阻锈剂对混凝土的坍落度有一定影响，使用量难以把握，用量过多易使混凝土产生裂缝，过少则使未被覆盖的小范围阳极区产生快速的结点锈蚀，会与外加剂有不同程度的反应，影响使用效果。

发明内容

为了克服现有常规钢纤维表面防腐技术存在的不足，本发明提供了一种既能够实现钢纤维表面腐蚀防护又便于操作和工业化处理的钢纤维表面腐蚀防护方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种钢纤维表面腐蚀防护方法，所述方法步骤为：首先对纤维表面进行清洗，以清除杂质，然后将钢纤维放入一定配比的磷酸锌处理溶液中，保持一定的溶液温度，浸泡一定时间，将浸泡后的钢纤维用蒸馏水冲洗，再进行烘干。

作为本发明的优选技术方案，所述纤维表面进行清洗是采用常规有机溶剂清洗。

作为本发明的优选技术方案，所述磷酸锌处理溶液是由磷酸锌、85％浓度的磷酸溶液和蒸馏水组成。