楊旭光

(河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測(cè)室)

1 概 述

混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程中最常用的結(jié)構(gòu)形式之一。近年來(lái)，混凝土耐久性的問(wèn)題變得越來(lái)越突出，并得到業(yè)界的廣泛重視。這主要是因?yàn)榛炷撂蓟?、氯離子侵蝕、凍融破壞并繼而引發(fā)的鋼筋銹蝕以及整體承載能力下降等問(wèn)題日益突出。特別是對(duì)于冬季晝夜溫差較大以及氯離子含量高的環(huán)境下，怎樣增加混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，提高混凝土耐久性更成為了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

2 硅烷浸漬防水劑的防水原理及分類

有機(jī)硅防水劑通常以烷基/烷氧基硅烷、硅氧烷、烷基硅酸鹽和含氫硅油等為主要活性成分。雖然目前市場(chǎng)上有機(jī)硅防水劑的種類繁多，但是它們的防水原理卻都是相同的，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，即是在混凝土表面及孔隙內(nèi)部形成定向排列的硅氧烷憎水膜。例如甲基硅酸鹽溶液，其生成的防水膜中的羥基能與混凝土表面的極性基團(tuán)發(fā)生縮合反應(yīng)而與水泥基材牢固結(jié)合，而非極性的甲基向外伸展形成憎水層。再如工程領(lǐng)域常用的硅烷，首先在混凝土中所含的作用下水解形成硅醇，接著硅醇與羥基反應(yīng)形成硅氧烷鏈，并最終形成硅樹(shù)脂憎水層。有機(jī)硅防水劑不堵塞混凝土毛細(xì)孔隙，也即保持了基材的呼吸功能。

有機(jī)硅防水劑大致可分為水溶性、溶劑型、乳液型以及膏體有機(jī)硅防水劑。其中水溶性有機(jī)硅防水劑以水為介質(zhì)，揮發(fā)性低，環(huán)保性好;而溶劑型則以有機(jī)溶劑為載體，對(duì)環(huán)境的會(huì)造成一定的污染，且部分產(chǎn)品具有易燃易爆的特點(diǎn)。乳液型有機(jī)硅防水劑為加入適量催化劑和助劑的純有機(jī)硅防水劑或改性有機(jī)硅防水劑經(jīng)乳化劑乳化制得，不同乳化劑的選擇對(duì)有機(jī)硅防水劑的穩(wěn)定性影響很大，從而影響了其防水性能。硅烷膏體材料則主要為了解決液體產(chǎn)品涂刷時(shí)流失嚴(yán)重的問(wèn)題而研發(fā)，同時(shí)也具有滲透深度較大的優(yōu)點(diǎn)。

3 硅烷浸漬材料的使用現(xiàn)狀

不同領(lǐng)域的規(guī)范各自對(duì)該領(lǐng)域的有機(jī)硅防水劑的使用做出了規(guī)定，例如《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTJ 275－2000)中推薦采用異丁烯三乙氧基硅烷單體，《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTG/T B07－01－2006)則推薦采用辛基或異丁基硅烷，《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修補(bǔ)及防護(hù)》(TBT 3228－2010)則推薦采用主要成分為異辛基三乙氧基硅烷的液體或膏體?，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明，異丁基三乙氧基硅烷的滲透深度大于異辛集三乙氧基硅烷，但是異辛基三乙氧基硅烷具有較長(zhǎng)的基團(tuán)，其穩(wěn)定性更好。至于兩者在實(shí)際工程中究竟孰優(yōu)孰劣，還具有一定的爭(zhēng)議性。

同時(shí)，實(shí)際工程上采用的有機(jī)硅防水劑的也是種類繁多，而且生產(chǎn)廠家和性能指標(biāo)也各不相同。例如黃海大橋即是采用了異丁烯三乙氧基硅烷單體。遼開(kāi)高速公路的橋梁伸縮縫、防撞墻以及通道護(hù)欄基座混凝土采用40%活性成分的水溶性硅烷產(chǎn)品，嘉紹大橋則采用了有效成分為異辛基三乙氧基硅烷的有機(jī)硅防水劑產(chǎn)品。瑞士St Gallen 的Fǔr－stenland 大橋是最早使用新型硅烷膏體技術(shù)的橋梁。河北省的石黃高速公路的混凝土防撞護(hù)欄曾使用過(guò)異辛基改性聚硅氧烷乳液，取得了良好的效果。

由于橋梁各構(gòu)件有主次之分、所處的腐蝕環(huán)境各不相同，如果用在較次要而且所處腐蝕環(huán)境次惡劣的橋梁構(gòu)件上，應(yīng)用價(jià)格較昂貴的產(chǎn)品，那么就顯得不經(jīng)濟(jì)。因此，有的產(chǎn)品雖然有效成分含量較低，滲透深度較小，但是因其價(jià)格便宜，有的兼具環(huán)保性和施工安全性，因此用在腐蝕環(huán)境次惡劣的次要構(gòu)件上反而得到較高的性價(jià)比。因此在制定實(shí)際工程方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮工程規(guī)模、工程重要性、腐蝕環(huán)境、構(gòu)件重要性以及經(jīng)濟(jì)性，多收集類似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇效果最優(yōu)的產(chǎn)品，不應(yīng)一味追求使用高價(jià)產(chǎn)品。

4 張承高速公路橋梁混凝土防撞護(hù)欄防腐處治方案

雖然有機(jī)硅防水劑應(yīng)用工程實(shí)例較多，但是其使用具有一個(gè)特點(diǎn)，即不改變基面外觀。這就導(dǎo)致了在某些對(duì)外觀要求較高的場(chǎng)合不宜使用或者單獨(dú)使用有機(jī)硅防水劑。特別是如果原有基面存在剝落病害，在進(jìn)行防水處理前需要進(jìn)行修補(bǔ)的情況，由于修補(bǔ)后區(qū)域與原有區(qū)域存在色差，會(huì)造成外觀上的不協(xié)調(diào)感。

以張承高速公路的橋梁混凝土防撞護(hù)欄為例，部分路段的防撞護(hù)欄底部已經(jīng)出現(xiàn)了剝落病害，在進(jìn)行防水處理前需要采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)，此時(shí)如果單純采用有機(jī)硅防水液做防水處理，勢(shì)必影響外觀。由于混凝土防撞護(hù)欄具有比較高的外觀要求，所以擬在有機(jī)硅防水液浸漬的基礎(chǔ)上補(bǔ)涂環(huán)氧封閉底漆+柔性氟碳面漆，以便改善外觀。

施工主要流程為基面檢查與處理——有機(jī)硅防水劑浸漬——涂刷環(huán)氧封閉漆1 道——涂刷柔性氟碳面漆2 道。主要施工工藝如下。

(1)基面檢查

采用高壓淡水(壓力不小于20 MPa)、噴砂或手工打磨等方法將混凝土表面的浮灰、浮漿、夾渣以及疏松部位清理干凈。局部受油污污染的混凝土表面，用堿液、洗滌劑或溶劑處理，并用淡水沖洗至中性。

(2)有機(jī)硅防水劑浸漬

在混凝土基面上，采用低壓噴涂方式進(jìn)行涂裝，噴涂?jī)杀?，噴涂量?00 ml/m2，間隔時(shí)間為6 h，使硅烷達(dá)到更高的滲透深度。硅烷噴涂時(shí)應(yīng)使被涂表面飽和溢流，在立面上，應(yīng)自下向上滾涂，兩道滾涂間應(yīng)重疊1 ～2 cm，確保不漏涂，使被涂立面至少有5s 保持“看上去是濕的”狀態(tài)，形成30 ～50 cm 晶瑩液體垂幕。而在頂面或底面上，都至少有5 s保持“看上去是濕的鏡面”狀態(tài)。

(3)涂刷封閉底漆

封閉漆宜采用高壓無(wú)氣噴涂，不得漏涂。封閉漆黏度應(yīng)適當(dāng)，以保證滲透性。涂覆應(yīng)均勻，不得有露底現(xiàn)象。對(duì)蜂窩、邊角等不易涂裝的部位，用刷涂法進(jìn)行預(yù)先涂裝或補(bǔ)涂。

(4)涂刷柔性氟碳面漆

待上一層涂料干燥完全后，方可進(jìn)行面層涂料涂裝。面層涂料為雙組份涂料時(shí)，面層涂料配制應(yīng)嚴(yán)格按面層涂料出場(chǎng)說(shuō)明規(guī)定，并經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)滿足性能指標(biāo)后，確定配合比，按比例進(jìn)行調(diào)漆。

［1］趙海英，李家輝.硅烷浸漬和環(huán)氧涂層工藝在黃海大橋中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2009，35(3):1.

［2］蔣正武.硅烷浸漬混凝土防水效果的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)方法［J］.中國(guó)港灣建設(shè)，2006，(5):10.

［3］熊建波，王勝年，吳平.硅烷浸漬劑對(duì)混凝土保護(hù)作用的研究［J］.混凝土，2004，(9).

［4］李化建，易忠來(lái)，謝永江.混凝土結(jié)構(gòu)表面硅烷浸漬處理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.材料導(dǎo)報(bào)A:綜述篇，2012，26(2):2.

［5］常紹艷，晁兵.硅烷浸漬與濕面涂裝工藝技術(shù)在嘉紹大橋上的設(shè)計(jì)應(yīng)用［J］.技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)交流，2012，15(12):12.