摘要：海洋环境中的钢筋混凝土结构比正常环境中的钢筋混凝土结构所处环境更恶劣，耐久性及防腐蚀设计非常重要。文章阐述了硅烷浸渍技术防腐蚀基本原理，介绍了硅烷浸渍对钢筋混凝土保护的机理及硅烷浸渍在某滨海核电厂泵房中的應用，研究了硅烷浸渍处理效果的影响因素，总结了硅烷浸渍技术的优点，提出了提高混凝土防腐蚀的其他措施。

关键词：硅烷浸渍；核电厂；防腐蚀设计；泵房；海洋环境；钢筋混凝土结构 文献标识码：A

中图分类号：TU502 文章编号：1009-2374（2017）05-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.036

近年来，随着我国经济的快速发展，对能源的需求越来越大，以燃煤、燃油等为主的化石能源对环境的污染严重，与此同时人们越来越重视环境影响和气候变化，而核电作为可大力发展的清洁、安全、可靠的能源，将在我国的能源结构当中扮演越来越大的作用。根据国家《核电中长期发展规划（2005～2020年）》，到2020年末我国核电运行装机容量要达到4000万千瓦，在建装机容量约1800万千瓦。目前我国批准建设的核电厂主要以沿海核电厂址为主，沿海核电厂以海水作为冷源，必然会涉及到海工建构筑物的耐久性问题。

我国某滨海核电厂二期工程采用国内自主三代核电技术设计，规划建设两台机组，每台机组有三座供水泵房，分别为一座循环水泵房和两座重要厂用水泵房，均从泵房前池吸取海水给核电厂相关系统供应海水。循环水泵房向循环水系统、辅助冷却水系统、鼓网冲洗水系统提供冷却用海水，向循环水处理系统提供生产用海水，为非核安全级建筑物。重要厂用水泵房向核岛提供设备冷却水，为核安全级建筑物。三座泵房均分为地上和地下部分，地下部分均为钢筋混凝土箱型结构，部分位于水下区及水位变动区，而海水环境对钢筋混凝土有较强的腐蚀作用。本泵房的设计使用寿命为60年，为延缓泵房寿期内钢筋混凝土结构的腐蚀，须对水下及水位变动区钢筋混凝土采取额外的保护措施。硅烷浸渍作为一种成熟且防腐性能优异的方法，广泛应用于国内外各种海工工程，如港珠澳大桥预制墩身、深圳妈湾港某高桩码头、德国莱茵河口Flehe桥梁等工程。《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ275-2000）也将硅烷浸渍作为特殊防腐措施列入其中。

1 硅烷浸渍技术防腐蚀基本原理

众所周知，水分和有害物质的侵入是引起混凝土结构破坏的必要条件，而海水环境中的氯离子是引起钢筋锈蚀的最主要原因，混凝土内部由于存在毛细孔，海水环境中的氯离子会通过这些毛细孔渗入和扩散到混凝土内部，当氯离子突破混凝土保护层，到达钢筋表面，破坏钢筋表面的钝化保护膜，引起钢筋锈蚀，锈蚀后的钢筋膨胀导致混凝土表面开裂，海水中的氯离子透过这些开裂的裂缝更容易与钢筋接触，又进一步加剧了钢筋的锈蚀，最终将导致钢筋混凝土结构发生裂缝、剥落和强度降低。

硅烷浸渍是利用硅烷活性物质与混凝土基材中的碱性物质作用，生成几毫米至几十毫米厚的憎水膜，憎水膜既能防止外界的水分渗入混凝土内部，也能阻止海水中的氯离子渗入。硅烷浸渍属于渗透性涂层，硅烷涂层平衡了混凝土材料的透气性和防水性，它既能让混凝土内部的水分蒸发又能阻止外界的水渗入混凝土内部。正是利用了硅烷的这种特性，硅烷浸渍才能阻止钢筋混凝土与水分及氯离子接触，进而起到保护钢筋混凝土的

作用。

2 泵房钢筋混凝土结构防腐蚀设计

由于该滨海核电厂各海水泵房所处环境完全相同，所以防腐设计要求均一致，水位变动区及水下临水侧混凝土表面均喷涂硅烷，相关技术要求如下：

2.1 混凝土技术要求

泵房中混凝土所处环境不同，对混凝土的要求也不同，本核电厂泵房采用的混凝土技术指标如下：

（1）水下区混凝土强度等级C45，最大水胶比0.40，抗渗等级采用W10，抗氯离子侵入性指标DRCM≤7（10-12m2/s）；（2）水位变动区混凝土强度等级C55，最大水胶比0.36，抗渗等级采用W8，抗氯离子侵入性指标DRCM≤4（10-12m2/s）；（3）大气区混凝土强度等级C55，最大水胶比0.36，抗渗等级采用W8，抗氯离子侵入性指标DRCM≤4（10-12m2/s）；（4）混凝土中均应掺加Ⅰ级粉煤灰，掺量不超过水泥的20%；（5）混凝土中添加聚丙烯抗裂纤维，抗裂纤维体积率为0.1%～0.3%，要求限裂效能等级为一级。

2.2 硅烷浸渍技术要求

为了能够达到较好的防腐蚀效果，根据规范要求及经验，本泵房采用的硅烷浸渍技术要求如下：（1）材料采用异丁基三乙氧基硅烷，含量不小于98.9%，共喷涂两遍，每遍300mL/m?2，两遍间隔时间不小于6小时；（2）硅氧烷含量不应大于0.3%；（3）可水解氯化物含量不大于1/10000；（4）密度为0.88g/cm3；（5）活性应为100%，不得以溶剂或其他液体稀释。

2.3 质量检验标准

为了对硅烷浸渍的处理效果量化评估，硅烷浸渍质量检验标准规定如下：（1）对强度等级不大于C45的混凝土，浸渍深度应不小于3～4mm；对强度等级大于C45的混凝土，浸渍深度不小于2～3mm；（2）吸水率平均值不应大于0.01mm/min0.5；（3）氯化物吸收量的降低效果平均值不小于90%。

3 硅烷浸渍处理效果的影响因素

研究表明，影响硅烷浸渍处理效果主要表现在以下四个方面：（1）混凝土龄期对浸渍硅烷时吸水率和氯化物吸收量效果有较大影响，混凝土龄期越长硅烷浸渍深度较大，氯化物吸收效果越好，施工时可选择在14～28d龄期内进行硅烷浸渍；（2）硅烷浸渍的渗透深度随着混凝土表面湿度的增加而减少；（3）混凝土中掺入矿物掺合料会降低吸水率、减小浸渍深度、增大氯化物吸收量降低效果和减小电通量；（4）施工时温度对硅烷浸渍深度和氯化物的吸收也有较大影响，混凝土表面应达到一定的温度硅烷浸渍深度会增大，氯化物吸收效果会越好，低温季节施工时应加热混凝土表面并做好保温措施。

4 硅烷浸渍的优点

与其他防腐蚀方法相比，硅烷浸渍具有如下优点：（1）施工简便、投入少、施工周期短；（2）抗侵蚀能力强，保护周期长，有效保护期可达20年；（3）硅烷有效成分渗透深度可达5mm以上，既形成较厚的保护层，又不改变混凝土的外观；（4）有机硅产品，安全环保，无毒无污染；（5）检测及验收标准明确，可操作性强，施工质量易保证。

5 提高混凝土抗腐蚀性的其他措施及建议

除了采用硅烷浸渍技术以外，提高混凝土的抗腐蚀能力措施还有很多，可根据混凝土对耐久性的要求采用一种或同时采用几种措施，通常来讲，提高混凝土耐久性和抗腐蚀性能的措施还有：（1）采用高性能混凝土。通过选用优质水泥、级配良好的骨料以及高品质的掺合料如优质粉煤灰和高效减水剂，提高混凝土的致密性和抗氯离子侵蚀能力；（2）采用不锈钢钢筋或环氧涂层钢筋，延缓钢筋锈蚀的速度；（3）采用混凝土表面涂层涂料。如采用聚氨酯涂料、绿化橡胶涂料、丙烯酸酯涂料、有机硅树脂涂料和氟树脂涂料等；（4）增加混凝土保护层厚度，延缓氯离子侵入到混凝土内部的时间；（5）在混凝土中加入钢筋阻锈剂；（6）加强施工控制和提高施工质量，如采用优质模板、做好施工缝的处理、控制混凝土的入模温度以及加强浇筑后的混凝土养护等。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通部.海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ275-2000）[S].

[2] 江向平，秦明强，肖军，等.硅烷浸渍条件对混凝土防腐蚀效果影响研究[J].铁道建筑，2013，（7）.

[3] 张红贵，杨林虎，沈奕.海港工程中硅烷浸渍处理效果的影响因素研究[J].中国水运，2013，（8）.

[4] 康莉萍，孙丛涛，牛荻涛.海洋环境混凝土防腐涂料研究及发展趋势[J].混凝土，2013，（4）.

作者简介：黄小俊（1985-），男，江西抚州人，深圳中广核工程设计有限公司水工结构设计师，硕士，研究方向：水工结构工程。

（责任编辑：蒋建华）