濱海鹽霧環(huán)境下硅烷浸漬對(duì)混凝土的保護(hù)探討(編輯修改稿)
2025-07-16 18:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 示，硅烷浸漬是當(dāng)前較為成熟的提高海洋鋼筋混凝土工程耐久性的主要技術(shù)措施。硅烷利用自身特殊的小分子結(jié)構(gòu)，穿透混凝土表層，滲透至混凝土內(nèi)部數(shù)毫米深度，并相互縮合在基材表面毛細(xì)孔壁形成一層均勻且致密的斥水性網(wǎng)狀硅氧烷憎水膜層，能有效防止外部水分和有害物質(zhì)的侵入。同時(shí)，因?yàn)闆]有封閉混凝土的毛細(xì)孔道，保持了基材的“呼吸”功能。另外，硅烷浸漬處理后，有機(jī)硅聚合物以SiO鍵結(jié)構(gòu)為主鏈，Si和O的電負(fù)性差異較大所致，SiO鍵近似于離子鍵，從能量上講更穩(wěn)定，交聯(lián)產(chǎn)生的硅樹脂與混凝土材料形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵連接，從而賦予它耐熱、抗氧化性、耐輻射等功能。因此，硅烷除了能改善混凝土表面的致密性和抗?jié)B性外，還能夠提高混凝土的隔熱性、抗污性、耐化學(xué)腐蝕和耐候性，有效延長構(gòu)筑物的使用壽命[20]。硅烷是美國公路路橋防護(hù)中最廣泛采用的防腐方案。據(jù)1994年《美國高速公路研究設(shè)計(jì)計(jì)劃NCHRP》第209號(hào)論壇中的調(diào)查資料，美國高速公路路橋防護(hù)材料中33%采用硅烷。同時(shí)，NCHRP對(duì)21種美國各州高速公路路橋常用的混凝土防護(hù)材料進(jìn)行一系列性能研究，在其中5中具有較好防水劑乃氯離子侵蝕效果的防護(hù)材料中，硅烷是唯一不改變混凝土外觀，并在混凝土表面磨損后仍能夠提供優(yōu)異的防水盒乃氯離子侵蝕能力的材料。目前，硅烷已經(jīng)被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于橋梁、海工、道路、水工、機(jī)場、電廠、市政等工程中，如杭州灣大橋、馬拉西亞檳城二橋、上海橋隧、廣深高速公路、上海中環(huán)線、洋山港、哈大鐵路、溫福鐵路、寧德核電、嶺澳二期核電等眾多工程。 硅烷混凝土保護(hù)研究和工程實(shí)踐 硅烷浸漬處理降低混凝土吸水性。理論分析和工程實(shí)踐都表明，混凝土的損害主要與水有關(guān)。大量事實(shí)證明，防止了水的進(jìn)入，混凝土結(jié)構(gòu)的病害，包括鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)、凍融循環(huán)等破壞根本就不會(huì)發(fā)生。硅烷是斥水性防水材料，經(jīng)硅烷涂料處理過的混凝土表面具有高度的防水性、呼吸性和對(duì)堿性材料的穩(wěn)定性[21]。Vries[22]等通過三年的現(xiàn)場暴露實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于混凝土表面碳化的原因，未防水處理混凝土的溪吸水系數(shù)稍有下降，而經(jīng)過防水處理的混凝土吸水系數(shù)則基本保持穩(wěn)定，沒有明顯變化，既保持了防水處理初期效果，如圖5所示。硅烷的長期防水性效果受到工程人員的普遍關(guān)注，通常應(yīng)用于如海工所處環(huán)境惡劣的的混凝土工程中。 硅烷浸漬處理抗氯離子侵蝕性 經(jīng)過硅烷涂料處理后，混凝土表面形成很好的氯離子隔離層，可以通過降低毛細(xì)吸收作用阻止或延緩氯離子侵入[224]。水以水蒸氣形式透過混凝土表層，則難以運(yùn)輸氯離子運(yùn)輸氯離子。盡管少量水通過表面不充分的細(xì)小孔隙或混凝土表面的空洞缺陷進(jìn)入混凝土內(nèi)部，但溶于其中的氯離子總量非常低。Schueremans[226]等對(duì)位于比利時(shí)西北部Zeebrugge港進(jìn)行了長期觀測試驗(yàn)。當(dāng)?shù)刂鞴懿块T1993年在在其建成后對(duì)碼頭岸壁采用異丁基三乙氧基硅烷進(jìn)行處理。研究人員分別在1991992005對(duì)該碼頭進(jìn)行了鉆芯取樣分析。依據(jù)比利時(shí)標(biāo)準(zhǔn)NBN B15250(1990)測試結(jié)果如圖6～圖10，圖中數(shù)值為通過化學(xué)滴定分析得到的平均值。%，鋼筋保護(hù)層厚度為120mm，定義鋼筋表面氯離子濃度超過氯離子臨界濃度為服務(wù)壽命結(jié)束，所計(jì)算的服務(wù)壽命如表11?？梢钥闯觯诼入x子侵蝕為結(jié)構(gòu)破壞主要因素的情況下，硅烷浸漬處理可以大幅度提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。Johansson [27]在瑞士Eugenia隧道內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。該地區(qū)一年之內(nèi)大約有四個(gè)月會(huì)向道路上撒除冰鹽。圖11顯示了現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)1粘合3年后硅烷處理（異辛基三乙氧基硅烷膏體）和未經(jīng)硅烷表面處理混凝土（W/C=）中的氯離子含量和分布情況（經(jīng)檢測，硅烷有效滲透深度是2～3mm）。可以看出，硅烷對(duì)抵抗氯離子侵蝕的效果非常明顯。由于被雨水或者車輛濺起來的水沖刷，混凝土試件表面的氯離子濃度往往較低，稱為“沖刷”效應(yīng)。但經(jīng)過硅烷浸漬處理的試件的所謂“沖刷”效應(yīng)并不明顯，其外表面處氯離子濃度最大，而未經(jīng)表面處理的試件氯離子含量峰值點(diǎn)位于外表面5mm處，反映了“沖刷”效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明硅烷表明硅烷浸漬表面處理后混凝土康氯離子性能大幅度提高，長期現(xiàn)場試驗(yàn)也大多反映了其優(yōu)良效果。 硅烷浸漬處理抗氯離子導(dǎo)致的鋼筋銹蝕 大量混凝土表面防水處理后的氯離子侵蝕實(shí)驗(yàn)表明，硅烷浸漬處理后能在混凝土表面形成很好的氯離子隔離層，通過降低水的毛細(xì)吸收作用來阻止氯離子侵入，使混凝土中的氯離子含量顯著降低。同時(shí)，硅烷浸漬處理又不影響混凝土內(nèi)部水分散失，當(dāng)混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度降低至一定程度后，鋼筋銹蝕速率會(huì)顯著降低[28]。任昭君[29]，在干濕循環(huán)機(jī)外界氯離子環(huán)境下，對(duì)經(jīng)過硅烷浸漬處理的混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果如圖12。從圖12（a）(b)兩種半電池電位值可以看出，在經(jīng)過銹蝕前的非穩(wěn)定階段后，從第14周開始硅烷防水處理的OXW試件電位值穩(wěn)定，并明顯低于后期點(diǎn)位仍不斷負(fù)向增加的未經(jīng)表面防水處理的OXN時(shí)間。圖12（c）所示腐蝕電流密度結(jié)果有類似的變化趨勢(shì)。分析其原因，一方面硅烷浸漬后能夠在混凝土表面建立有效的氯離子隔離層，在一定程度上阻礙氯離子的侵入，從而降低了由氯離子侵蝕引起的鋼筋銹蝕；另一方面，硅烷浸漬后在混凝土表面形成的斥水層能有效地阻止水的進(jìn)入，使混凝土孔隙溶液飽和度降低，混凝土的電阻增大，電導(dǎo)率降低。對(duì)于內(nèi)部氯離子環(huán)境，,6的混凝土，NaCl 摻量為15kg/m3，干濕交替環(huán)境下實(shí)驗(yàn)內(nèi)部氯離子環(huán)境對(duì)混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，未進(jìn)行硅烷浸漬的試件的半電池電位絕對(duì)值和鋼筋腐蝕電流密度值明顯大于進(jìn)行了處理的時(shí)間。表明，在干濕交替條件下，和未進(jìn)行表面處理的情況相比，硅烷浸漬處理將會(huì)產(chǎn)生較
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1