摘要：海洋環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比正常環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境更惡劣，耐久性及防腐蝕設(shè)計(jì)非常重要。文章闡述了硅烷浸漬技術(shù)防腐蝕基本原理，介紹了硅烷浸漬對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)的機(jī)理及硅烷浸漬在某濱海核電廠泵房中的應(yīng)用，研究了硅烷浸漬處理效果的影響因素，總結(jié)了硅烷浸漬技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，提出了提高混凝土防腐蝕的其他措施。

關(guān)鍵詞：硅烷浸漬；核電廠；防腐蝕設(shè)計(jì)；泵房；海洋環(huán)境；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU502 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.036

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求越來(lái)越大，以燃煤、燃油等為主的化石能源對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重，與此同時(shí)人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境影響和氣候變化，而核電作為可大力發(fā)展的清潔、安全、可靠的能源，將在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中扮演越來(lái)越大的作用。根據(jù)國(guó)家《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2005～2020年）》，到2020年末我國(guó)核電運(yùn)行裝機(jī)容量要達(dá)到4000萬(wàn)千瓦，在建裝機(jī)容量約1800萬(wàn)千瓦。目前我國(guó)批準(zhǔn)建設(shè)的核電廠主要以沿海核電廠址為主，沿海核電廠以海水作為冷源，必然會(huì)涉及到海工建構(gòu)筑物的耐久性問題。

我國(guó)某濱海核電廠二期工程采用國(guó)內(nèi)自主三代核電技術(shù)設(shè)計(jì)，規(guī)劃建設(shè)兩臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組有三座供水泵房，分別為一座循環(huán)水泵房和兩座重要廠用水泵房，均從泵房前池吸取海水給核電廠相關(guān)系統(tǒng)供應(yīng)海水。循環(huán)水泵房向循環(huán)水系統(tǒng)、輔助冷卻水系統(tǒng)、鼓網(wǎng)沖洗水系統(tǒng)提供冷卻用海水，向循環(huán)水處理系統(tǒng)提供生產(chǎn)用海水，為非核安全級(jí)建筑物。重要廠用水泵房向核島提供設(shè)備冷卻水，為核安全級(jí)建筑物。三座泵房均分為地上和地下部分，地下部分均為鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，部分位于水下區(qū)及水位變動(dòng)區(qū)，而海水環(huán)境對(duì)鋼筋混凝土有較強(qiáng)的腐蝕作用。本泵房的設(shè)計(jì)使用壽命為60年，為延緩泵房壽期內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，須對(duì)水下及水位變動(dòng)區(qū)鋼筋混凝土采取額外的保護(hù)措施。硅烷浸漬作為一種成熟且防腐性能優(yōu)異的方法，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外各種海工工程，如港珠澳大橋預(yù)制墩身、深圳媽灣港某高樁碼頭、德國(guó)萊茵河口Flehe橋梁等工程?！逗８酃こ袒炷两Y(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTJ275-2000）也將硅烷浸漬作為特殊防腐措施列入其中。

1 硅烷浸漬技術(shù)防腐蝕基本原理

眾所周知，水分和有害物質(zhì)的侵入是引起混凝土結(jié)構(gòu)破壞的必要條件，而海水環(huán)境中的氯離子是引起鋼筋銹蝕的最主要原因，混凝土內(nèi)部由于存在毛細(xì)孔，海水環(huán)境中的氯離子會(huì)通過(guò)這些毛細(xì)孔滲入和擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部，當(dāng)氯離子突破混凝土保護(hù)層，到達(dá)鋼筋表面，破壞鋼筋表面的鈍化保護(hù)膜，引起鋼筋銹蝕，銹蝕后的鋼筋膨脹導(dǎo)致混凝土表面開裂，海水中的氯離子透過(guò)這些開裂的裂縫更容易與鋼筋接觸，又進(jìn)一步加劇了鋼筋的銹蝕，最終將導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫、剝落和強(qiáng)度降低。

硅烷浸漬是利用硅烷活性物質(zhì)與混凝土基材中的堿性物質(zhì)作用，生成幾毫米至幾十毫米厚的憎水膜，憎水膜既能防止外界的水分滲入混凝土內(nèi)部，也能阻止海水中的氯離子滲入。硅烷浸漬屬于滲透性涂層，硅烷涂層平衡了混凝土材料的透氣性和防水性，它既能讓混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)又能阻止外界的水滲入混凝土內(nèi)部。正是利用了硅烷的這種特性，硅烷浸漬才能阻止鋼筋混凝土與水分及氯離子接觸，進(jìn)而起到保護(hù)鋼筋混凝土的

作用。

2 泵房鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)

由于該濱海核電廠各海水泵房所處環(huán)境完全相同，所以防腐設(shè)計(jì)要求均一致，水位變動(dòng)區(qū)及水下臨水側(cè)混凝土表面均噴涂硅烷，相關(guān)技術(shù)要求如下：

2.1 混凝土技術(shù)要求

泵房中混凝土所處環(huán)境不同，對(duì)混凝土的要求也不同，本核電廠泵房采用的混凝土技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）水下區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C45，最大水膠比0.40，抗?jié)B等級(jí)采用W10，抗氯離子侵入性指標(biāo)DRCM≤7（10-12m2/s）；（2）水位變動(dòng)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C55，最大水膠比0.36，抗?jié)B等級(jí)采用W8，抗氯離子侵入性指標(biāo)DRCM≤4（10-12m2/s）；（3）大氣區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C55，最大水膠比0.36，抗?jié)B等級(jí)采用W8，抗氯離子侵入性指標(biāo)DRCM≤4（10-12m2/s）；（4）混凝土中均應(yīng)摻加Ⅰ級(jí)粉煤灰，摻量不超過(guò)水泥的20%；（5）混凝土中添加聚丙烯抗裂纖維，抗裂纖維體積率為0.1%～0.3%，要求限裂效能等級(jí)為一級(jí)。

2.2 硅烷浸漬技術(shù)要求

為了能夠達(dá)到較好的防腐蝕效果，根據(jù)規(guī)范要求及經(jīng)驗(yàn)，本泵房采用的硅烷浸漬技術(shù)要求如下：（1）材料采用異丁基三乙氧基硅烷，含量不小于98.9%，共噴涂?jī)杀椋勘?00mL/m?2，兩遍間隔時(shí)間不小于6小時(shí)；（2）硅氧烷含量不應(yīng)大于0.3%；（3）可水解氯化物含量不大于1/10000；（4）密度為0.88g/cm3；（5）活性應(yīng)為100%，不得以溶劑或其他液體稀釋。

2.3 質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

為了對(duì)硅烷浸漬的處理效果量化評(píng)估，硅烷浸漬質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：（1）對(duì)強(qiáng)度等級(jí)不大于C45的混凝土，浸漬深度應(yīng)不小于3～4mm；對(duì)強(qiáng)度等級(jí)大于C45的混凝土，浸漬深度不小于2～3mm；（2）吸水率平均值不應(yīng)大于0.01mm/min0.5；（3）氯化物吸收量的降低效果平均值不小于90%。

3 硅烷浸漬處理效果的影響因素

研究表明，影響硅烷浸漬處理效果主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（1）混凝土齡期對(duì)浸漬硅烷時(shí)吸水率和氯化物吸收量效果有較大影響，混凝土齡期越長(zhǎng)硅烷浸漬深度較大，氯化物吸收效果越好，施工時(shí)可選擇在14～28d齡期內(nèi)進(jìn)行硅烷浸漬；（2）硅烷浸漬的滲透深度隨著混凝土表面濕度的增加而減少；（3）混凝土中摻入礦物摻合料會(huì)降低吸水率、減小浸漬深度、增大氯化物吸收量降低效果和減小電通量；（4）施工時(shí)溫度對(duì)硅烷浸漬深度和氯化物的吸收也有較大影響，混凝土表面應(yīng)達(dá)到一定的溫度硅烷浸漬深度會(huì)增大，氯化物吸收效果會(huì)越好，低溫季節(jié)施工時(shí)應(yīng)加熱混凝土表面并做好保溫措施。

4 硅烷浸漬的優(yōu)點(diǎn)

與其他防腐蝕方法相比，硅烷浸漬具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）施工簡(jiǎn)便、投入少、施工周期短；（2）抗侵蝕能力強(qiáng)，保護(hù)周期長(zhǎng)，有效保護(hù)期可達(dá)20年；（3）硅烷有效成分滲透深度可達(dá)5mm以上，既形成較厚的保護(hù)層，又不改變混凝土的外觀；（4）有機(jī)硅產(chǎn)品，安全環(huán)保，無(wú)毒無(wú)污染；（5）檢測(cè)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)明確，可操作性強(qiáng)，施工質(zhì)量易保證。

5 提高混凝土抗腐蝕性的其他措施及建議

除了采用硅烷浸漬技術(shù)以外，提高混凝土的抗腐蝕能力措施還有很多，可根據(jù)混凝土對(duì)耐久性的要求采用一種或同時(shí)采用幾種措施，通常來(lái)講，提高混凝土耐久性和抗腐蝕性能的措施還有：（1）采用高性能混凝土。通過(guò)選用優(yōu)質(zhì)水泥、級(jí)配良好的骨料以及高品質(zhì)的摻合料如優(yōu)質(zhì)粉煤灰和高效減水劑，提高混凝土的致密性和抗氯離子侵蝕能力；（2）采用不銹鋼鋼筋或環(huán)氧涂層鋼筋，延緩鋼筋銹蝕的速度；（3）采用混凝土表面涂層涂料。如采用聚氨酯涂料、綠化橡膠涂料、丙烯酸酯涂料、有機(jī)硅樹脂涂料和氟樹脂涂料等；（4）增加混凝土保護(hù)層厚度，延緩氯離子侵入到混凝土內(nèi)部的時(shí)間；（5）在混凝土中加入鋼筋阻銹劑；（6）加強(qiáng)施工控制和提高施工質(zhì)量，如采用優(yōu)質(zhì)模板、做好施工縫的處理、控制混凝土的入模溫度以及加強(qiáng)澆筑后的混凝土養(yǎng)護(hù)等。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：黃小俊（1985-），男，江西撫州人，深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，碩士，研究方向：水工結(jié)構(gòu)工程。

（責(zé)任編輯：蔣建華）