本發(fā)明屬于地聚物基防腐蝕涂料領(lǐng)域，具體涉及一種自激發(fā)地聚物防腐蝕涂料及其制備方法，旨在對(duì)濱海環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)起到有效保護(hù)。

背景技術(shù)：

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是全球應(yīng)用極為廣泛的一種工程結(jié)構(gòu)形式。然而，該結(jié)構(gòu)在遭遇氯離子、硫酸根離子及碳酸根離子等腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的侵蝕時(shí)，其耐久性將受到嚴(yán)重威脅。特別是在濱海環(huán)境中，海水中高濃度的侵蝕性離子（尤其是氯離子）極大地加劇了這種侵蝕現(xiàn)象。大量侵蝕性離子通過(guò)混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)滲透至鋼筋表面，并破壞了鋼筋表面的自修復(fù)鈍化層，從而導(dǎo)致鋼筋的腐蝕，進(jìn)一步引發(fā)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和失效。

2、地聚物作為一種無(wú)機(jī)聚合物，是通過(guò)硅鋁酸鹽材料在堿性條件下的激發(fā)反應(yīng)生成的。其特殊的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)源于硅鋁酸鹽的溶解與重新縮聚過(guò)程。這種結(jié)構(gòu)的固有耐久性以及與水泥基材料、建筑鋼材的良好粘結(jié)性，使地聚物成為一種理想的表面防腐蝕保護(hù)涂層。其防腐蝕機(jī)理主要是依靠c-a-s-h、c-s-h對(duì)cl-的物理吸附，以及地聚物水化過(guò)程中產(chǎn)生少量類(lèi)水滑石產(chǎn)物對(duì)cl-的化學(xué)吸附。由于水滑石獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使其具有較好的陰離子置換能力，因此，有不少研究者通過(guò)在防腐蝕涂料中添加水滑石，提高涂料對(duì)有害氯離子的吸附能力，以此來(lái)提升涂料在惡劣環(huán)境下的耐腐蝕性。然而，由于水滑石之間較強(qiáng)的范德華力相互作用，直接在涂料中添加水滑石容易造成水滑石粉末出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。同時(shí)，由于水滑石的強(qiáng)離子置換能力，在地聚物涂料水化反應(yīng)初期，水滑石容易與地聚物內(nèi)部自由cl-、so42-、co32-等提前發(fā)生置換反應(yīng)，導(dǎo)致地聚物涂料硬化后水滑石的離子置換能力出現(xiàn)極大的削弱。除此之外，水滑石大都依賴(lài)于傳統(tǒng)的水熱法進(jìn)行合成，這種技術(shù)耗費(fèi)大量的時(shí)間，且對(duì)合成溫度具有較為嚴(yán)格的要求，步驟較為復(fù)雜，成本較高，不利于大規(guī)模的合成。

3、目前，常用的地聚物激發(fā)劑，如硅酸鈉、氫氧化鈉等強(qiáng)堿性化學(xué)品，能迅速促進(jìn)硅鋁酸鹽溶解成硅氧四面體sio44-和鋁氧四面體alo45-，隨后這些化合物重新縮聚并硬化。這個(gè)過(guò)程易導(dǎo)致地聚物漿體的速凝現(xiàn)象，從而使涂料的易用性和可施工時(shí)間受限，且涂料早期的自收縮較大，硬化過(guò)程中易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。此外，這些強(qiáng)堿性激發(fā)劑通常需要按特定比例預(yù)先配制，增加了施工難度，且具有一定的腐蝕性，不便于長(zhǎng)期存儲(chǔ)和運(yùn)輸。因此，越來(lái)越多的學(xué)者致力于研究一種只需加水，依靠膠凝材料遇水形成的堿性環(huán)境進(jìn)行地聚反應(yīng)。然而，來(lái)自工業(yè)固廢所形成的堿性環(huán)境在實(shí)際運(yùn)用中存在強(qiáng)度較低、早期自收縮率較大、抗cl-滲透性較差等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自激發(fā)地聚物防腐蝕涂料及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種自激發(fā)地聚物防腐蝕涂料，其所用原料按重量份計(jì)包括：改性粉煤灰空心微珠20~30份、超細(xì)礦渣粉30~40份、再生混凝土微粉20~30份、脫硫石膏10~20份、活化赤泥粉5~10份、電石渣粉10~20份、草木灰粉5~10份、聚羧酸減水劑0.2~0.3份、消泡劑0.3~0.5份、去離子水50~60份。

4、進(jìn)一步地，所述改性粉煤灰空心微珠具體為粉煤灰空心微珠包覆的改性鈣鐵水滑石；其制備包括以下步驟：

5、1）按固液比1g:10ml在去離子水中加入粉煤灰空心微珠，調(diào)節(jié)ph值為1.5~2后，常溫?cái)嚢?h后過(guò)濾，利用去離子水清洗3遍后，放入60℃干燥箱中，干燥4h，得到預(yù)處理的粉煤灰空心微珠；

6、2）按固液比1g:10ml在去離子水中加入步驟1）預(yù)處理的粉煤灰空心微珠，超聲分散后加入六水合硝酸鈣（ca(no3)2·6h2o）、九水合硝酸鐵（fe(no3)2·9h2o）、二乙烯三胺五甲叉膦酸（dtpmp），調(diào)節(jié)ph值為10~11后，46~50℃保溫?cái)嚢?h，隨后轉(zhuǎn)移至真空箱中放置1h，得到懸浮液；

7、3）將步驟2）所得懸浮液進(jìn)行微波處理，室溫冷卻后對(duì)懸浮液進(jìn)行過(guò)濾，用去離子水清洗3遍，隨后轉(zhuǎn)移至60℃真空干燥箱，干燥8h，得到粉煤灰空心微珠包覆的改性鈣鐵水滑石。

8、更進(jìn)一步地，步驟2）中所述超聲分散的頻率為20~40khz，時(shí)間為8~15min。

9、更進(jìn)一步地，步驟2）中所用預(yù)處理的粉煤灰空心微珠、六水合硝酸鈣、九水合硝酸鐵與dtpmp的質(zhì)量比為5:1.2:1.1:0.8。

10、更進(jìn)一步地，步驟3）中所述微波處理的溫度為85~90℃，功率為450w，時(shí)間為30min。

11、進(jìn)一步地，所述活化赤泥粉是將赤泥粉放置于馬弗爐中，于700℃煅燒4h（升溫速率為5℃/min）制得。

12、上述所用粉煤灰空心微珠為80~120目。所用超細(xì)礦渣粉為300~400目。所用再生混凝土微粉為100~200目。所用脫硫石膏為100~200目。所用電石渣粉為200~300目。所用草木灰粉為200~300目。所用赤泥粉為200~300目。

13、所述自激發(fā)地聚物防腐蝕涂料的制備方法是將改性粉煤灰空心微珠、超細(xì)礦渣粉、再生混凝土微粉、脫硫石膏、活化赤泥粉、電石渣粉、草木灰粉、消泡劑、聚羧酸減水劑按比例進(jìn)行干拌，干拌轉(zhuǎn)速為150~200r/min；隨后，加入去離子水繼續(xù)攪拌3~4min，攪拌轉(zhuǎn)速為1500~1800r/min，得到所述自激發(fā)地聚物防腐蝕涂料。

14、本發(fā)明通過(guò)微波輔助技術(shù)，在酸化處理的粉煤灰空心微珠內(nèi)部原位生長(zhǎng)負(fù)載dtpmp的鈣鐵水滑石，并將其運(yùn)用在地聚物防腐蝕涂料中，可提高地聚物防腐蝕涂料置換有害離子的效果，并提高其耐腐蝕性；同時(shí)利用活化赤泥粉、電石渣粉、草木灰粉遇水可形成富含ca(oh)、na(oh)、ka(oh)的三元堿性環(huán)境，激發(fā)硅鋁酸鹽前體進(jìn)行更充分的地聚反應(yīng)；還利用再生混凝土微粉、粉煤灰空心微珠的填充作用，減小了早期自激發(fā)地聚物的自收縮率，避免有害物質(zhì)通過(guò)裂縫直接腐蝕基體。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

16、1.?本發(fā)明采用了粉煤灰空心微珠作為水滑石的載體，通過(guò)粉煤灰空心微珠良好的分散性，從而避免了水滑石在地聚物防腐蝕涂料中的團(tuán)聚現(xiàn)象。同時(shí)，在粉煤灰空心微珠的包覆下，減少了水滑石與地聚物涂料早期水化過(guò)程中存在的cl-、so42-、co32-等提前發(fā)生置換反應(yīng)，有效保證了地聚物防腐蝕涂料在硬化后置換cl-、so42-等有害離子的能力。

17、2.?本發(fā)明利用微波輔助技術(shù)，在酸化后的粉煤灰空心微珠內(nèi)部原位生長(zhǎng)負(fù)載緩蝕劑dtpmp的鈣鐵水滑石。其利用電磁波與溶液中的離子直接作用，加熱速率高、加熱均勻，有效改善了傳統(tǒng)水熱法合成水滑石存在的耗時(shí)長(zhǎng)、技術(shù)復(fù)雜、成本高等問(wèn)題，有助于快速合成粒徑更微小、均勻的水滑石納米晶體，極大提升了水滑石合成率。同時(shí)，dtpmp作為有機(jī)膦酸酯類(lèi)化合物，是一種綠色的緩蝕劑，其膦酸基團(tuán)對(duì)鋼表面具有很強(qiáng)的親和力，可通過(guò)化學(xué)或物理吸附的方式在鋼鐵表面形成二維的單分子膦酸鹽膜層，從而阻滯腐蝕介質(zhì)的侵蝕。本發(fā)明中負(fù)載的dtpmp可在使用過(guò)程中釋放，展示出良好的腐蝕防護(hù)能力，從而提高地聚物防腐蝕涂料的耐腐蝕性。

18、3.?本發(fā)明中活化赤泥粉、電石渣粉、草木灰粉遇水形成富含ca(oh)、na(oh)、ka(oh)的三元堿性環(huán)境，可有效加速硅鋁酸鹽前體的溶解與重新縮聚，產(chǎn)生更多c-a-s-h、c-s-h、n-a-s-h凝膠，從而提升了自激發(fā)地聚物涂料的硬度，形成密實(shí)堅(jiān)固的保護(hù)層。同時(shí)，由于再生混凝土微粉、粉煤灰空心微珠的填充作用，減小了早期自激發(fā)地聚物的自收縮率，避免有害物質(zhì)通過(guò)裂縫直接腐蝕基體。

19、4.?本發(fā)明的膠凝材料來(lái)源于工業(yè)固體廢料、建筑固廢、生物燃燒灰，采用了環(huán)保且成本效益高的生產(chǎn)方法，無(wú)需外加堿性激發(fā)劑，僅通加水拌合即可完成硬化，大幅簡(jiǎn)化了施工過(guò)程，且有利于材料長(zhǎng)期存儲(chǔ)與運(yùn)輸。同時(shí)，本發(fā)明減少了環(huán)境污染，也避免了施工過(guò)程中強(qiáng)堿對(duì)施工人員的潛在傷害，進(jìn)一步體現(xiàn)了綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。