王亮

（甘肅武威公路事業(yè)發(fā)展中心試驗檢測室，甘肅 武威733000）

0 引言

混凝土的使用性能關(guān)系著建筑物的結(jié)構(gòu)安全，其耐久性主要受到環(huán)境等外界破壞因素的影響，混凝土的耐久保持性能直接影響外觀結(jié)構(gòu)的完整性和安全性?；炷聊途眯允枪こ淌褂脡勖年P(guān)鍵，而提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命是節(jié)約橋梁養(yǎng)護資源的重要途徑。所以，為了延長混凝土結(jié)構(gòu)壽命，積極采用新的養(yǎng)護技術(shù)已成必然。從橋梁建設(shè)施工養(yǎng)護的經(jīng)驗分析，混凝土的耐久性受到可穿透性或滲水性的影響，對其進行養(yǎng)護是保證工程使用性能的關(guān)鍵，而有機硅烷浸漬技術(shù)很好地解決了這一問題，它具有操作簡單、性價比高的特點，且施工技術(shù)成熟，適合橋梁混凝土結(jié)構(gòu)表面養(yǎng)護。武威公路事業(yè)發(fā)展中心實施的G569線K366+666三河嘴橋預防性養(yǎng)護項目中，對橋梁混凝土結(jié)構(gòu)表面保護中使用卡本科技集團股份有限公司研發(fā)的硅烷浸漬劑對混凝土進行防腐、防水處理，成功地解決了橋梁混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護的難題。

1 硅烷浸漬方法技術(shù)指標

硅烷浸漬的混凝土養(yǎng)護主要依靠其優(yōu)異的憎水性，保持混凝土的額表面結(jié)構(gòu)干燥不受潮，不產(chǎn)生混凝土表面脫落、有害離子侵入的情況，保證混凝土的結(jié)構(gòu)性能、保證橋梁質(zhì)量安全。硅烷中的小分子結(jié)構(gòu)與混凝土水泥進行水化反應(yīng)、隔絕水分和氯離子的進入，混凝土發(fā)生腐蝕的可能性減小。此外，硅烷不會改變混凝土的外觀結(jié)構(gòu)，且當混凝土出現(xiàn)表層的破損后，其防水和耐氯離子侵蝕性能不會下降，目前已廣泛應(yīng)用于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護工程[1]。

1.1 較高的滲透深度

對硅烷的滲透深度進行測量時，應(yīng)選擇最終噴涂的7d后，對混凝土進行直徑70mm、深度為200mm的芯樣提取，采取“染料指示法”對滲透的深度進行測量。試驗分析發(fā)現(xiàn)，硅烷滲透深度4.7mm，普通涂層或涂料滲透深度0mm，可見，硅烷的滲透效果良好。

1.2 優(yōu)異的憎水性能

C30混凝土試塊在經(jīng)過硅烷浸漬處理后，選擇溫度在23℃，相對濕度50%的條件下，進行14d的標養(yǎng)，再使用20℃飲用水進行浸沒，時間為28d，結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)處理和硅烷浸漬處理后28d吸水率分別為4.5%和1.6%。

1.3 極佳的抗氯離子性能

C30混凝土試塊在經(jīng)過硅烷浸漬處理后，選擇溫度在23℃，相對濕度50%的條件下，進行14d的標養(yǎng)，再進行飽和NaCl溶液（20℃）的10d浸沒。試驗結(jié)果可知，硅烷浸漬處理后10d飽和NaCl溶液吸收率（0.2%），未經(jīng)處理硅烷浸漬處理后10d飽和NaCl溶液吸收率（4.3%），可有效減少飽和NaCl溶液的吸收率，約為95.3%。

1.4 優(yōu)異的耐堿性能

C30混凝土試塊在經(jīng)過上述條件的14d標養(yǎng)后，選擇0.11mol/L的KOH溶液，進行20℃恒溫下的12d浸沒后，取出干燥，再次進行28d浸沒，帶取出干燥后觀察發(fā)現(xiàn)，硅烷浸漬處理后表面無白色泛堿現(xiàn)象，未經(jīng)處理表面大部分有白色泛堿現(xiàn)象?？芍?，硅烷浸漬劑能夠?qū)崿F(xiàn)對堿性破壞的抵制。

1.5 優(yōu)異的抗表面碳化性能

C30混凝土試塊通過碳化試驗箱進行表面碳化，箱內(nèi)的C02濃度保持在20%±3%。應(yīng)在碳化到3d、7d、14d、28d時分別出去試件，破型進行碳化深度檢測。經(jīng)28d試驗，硅烷浸漬處理后碳化深度為1.5mm，未經(jīng)處理的深度為5.9mm?？梢姽柰榻n劑具有優(yōu)異的抗表面碳化性能[2]。

1.6 極佳的耐酸性能

C30混凝土試塊通過酸性溶液浸泡后烘干，對試件進行稱量及表面觀察判斷試件的抗酸性能。硅烷浸漬處理后，C30混凝土試塊耐酸性質(zhì)量損失率2.1%，未經(jīng)處理的表面掉皮、局部麻面，耐酸性質(zhì)量損失率6.2%，硅烷浸漬劑具有優(yōu)異的抗酸性能。

1.7 優(yōu)異的抗凍融、風化性能

C30混凝土試塊通過凍融循環(huán)試驗記錄凍融循環(huán)次數(shù)。硅烷浸漬劑具有優(yōu)異的抗凍融、抗風化性，抗凍融性能經(jīng)硅烷浸漬處理后的最終凍融351次，基準混凝土的最終凍融162次。由此可見，通過硅烷浸漬方法對混凝土的凍融剝落和風化效果有明顯改善，可實現(xiàn)較長時間的保護。

1.8 極佳的混凝土表面保護性能

通過對磨損后性能進行測試實驗，發(fā)現(xiàn)丙烯酸、環(huán)氧樹脂和不同比例的硅烷3種防護混凝土滲透的材料，試驗前的性能沒有較大差異，磨耗后，硅烷比例越大，其保護效果越明顯，而前兩種材料已經(jīng)沒有了保護性能，對比結(jié)果見表1。

表1 磨耗后性能試驗數(shù)據(jù)表

1.9 硅烷與防腐涂層的比較

硅烷與普通防腐涂層相比，具有滲透深度大、混凝土結(jié)構(gòu)物使用壽命長、氯離子及水的吸收率低、防酸性腐蝕好、抗堿性能好、抗表面碳化性能強、抗凍融抗風化性能強的特點。硅烷與普通防腐涂層性能對比，結(jié)果性能明顯提升。

2 硅烷浸漬施工工藝

2.1 環(huán)境要求及預處理

當周邊環(huán)境出現(xiàn)較強的降溫時，即溫度小于5℃或在硅烷浸漬施工后沒有表干前的10h內(nèi)出現(xiàn)大風大雨或陽光強烈直射的情況，不可以進行硅烷浸漬施工。如果施工環(huán)境臨近水域，需要在低水位時進行施工，確?；炷恋谋砻鏇]有水浸入，噴涂硅烷前需要進行干燥處理。修補好表面破損，清潔基材表面，保持干燥。

2.2 施工方法

施工時需要注意，混凝土施工完成的28d后，方可進行噴涂硅烷浸漬，如果進行混凝土修補，則需要在14d后進行噴涂；混凝土表面溫度控制在5℃～45℃；噴涂過程需要連續(xù)進行，確保噴涂的表面達到飽和。對于立面的處理需要由下至上，噴涂的垂流長度控制在15～20cm，并在5s內(nèi)不會出現(xiàn)干燥的情況。需要間隔6h進行兩次噴涂，其中每次保持250ml/m2的噴涂量。施工工具根據(jù)條件選擇密封噴槍、滾筒和刷子。注意密封噴槍操作時，其壓力應(yīng)小于60kPa，確保噴涂的過程無水。施工后至少10h不沾水自然風干。

3 硅烷浸漬使用注意事項

3.1 濃度對硅烷防腐蝕性能的影響

從表2中可以看出，硅烷濃度越高，滲透深度越深，防腐蝕性能越高。腐蝕條件惡劣環(huán)境下的混凝土保護必須使用未經(jīng)稀釋的硅烷。

表2 硅烷濃度與性能比較表

3.2 不同養(yǎng)護條件對硅烷防腐性能的影響

由于硅烷密度小于水密度并不溶于水，且是自然滲透入混凝土，當混凝土中充滿水溶液，則不能夠繼續(xù)滲透硅烷。從試驗分析可以，干燥環(huán)境養(yǎng)護的方式，硅烷的滲透深度最大為4.56mm，而自然養(yǎng)護和潮濕養(yǎng)護的硅烷滲透深度分別為2.32mm和3.28mm。

3.3 硅烷涂覆量對其性能的影響

涂覆量的多少直接影響著噴涂效果和保護性能的強弱，硅烷涂覆量越小，硅烷的滲透深度越小。

3.4 硅烷在施工過程中的控制

施工過程中需要對噴涂量和噴涂位置進行嚴格的監(jiān)管，防止施工操作不當引起的涂刷不均勻，影響后期的混凝土結(jié)構(gòu)性能。

4 結(jié)論

通過G569線K366+666三河嘴橋預防性養(yǎng)護項目中對硅烷浸漬技術(shù)的應(yīng)用實踐，得出硅烷浸漬技術(shù)具有以下優(yōu)點：

其一，優(yōu)異的抗凍融及抗鹽凍性能，使用硅烷浸漬對混凝土表面進行噴涂后，會阻隔水和混凝土之間的滲透作用，使混凝土表面不易受潮，不會大量吸收水分出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的凍融，從而破壞整體性能；減少了混凝土由于鹽凍導致的剝落，促進混凝土的防水保護結(jié)構(gòu)周期延長。其二，優(yōu)異的耐久性保護性能，一般的橋梁涂層能夠?qū)崿F(xiàn)5～10年的防腐養(yǎng)護，而硅烷在橋梁混凝土養(yǎng)護施工中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對其的25年混凝土防腐養(yǎng)護。且性價比更好，施工操作簡單。其三，可創(chuàng)造經(jīng)濟效益，通過硅烷浸漬養(yǎng)護的方式，能夠減少混凝土的修補工作，節(jié)約維修成本的同時，節(jié)約能源和資源。其四，保持混凝土建筑自然外觀，相比于其他的涂層材料，硅烷浸漬可使混凝土建筑達到耐久、干凈、污染小的特點，且觀賞性不會發(fā)生改變。其五，施工簡便、使用安全，通常情況下，硅烷浸漬的施工相對簡單、易于操作，使用噴槍或者刷子進行液體硅烷涂刷，使用無氣噴涂、輥筒進行膏體硅烷施工，兩種施工方式的安全性均可得到保障。