王亮

（甘肃武威公路事业发展中心试验检测室，甘肃 武威733000）

0 引言

混凝土的使用性能关系着建筑物的结构安全，其耐久性主要受到环境等外界破坏因素的影响，混凝土的耐久保持性能直接影响外观结构的完整性和安全性。混凝土耐久性是工程使用寿命的关键，而提高混凝土结构的使用寿命是节约桥梁养护资源的重要途径。所以，为了延长混凝土结构寿命，积极采用新的养护技术已成必然。从桥梁建设施工养护的经验分析，混凝土的耐久性受到可穿透性或渗水性的影响，对其进行养护是保证工程使用性能的关键，而有机硅烷浸渍技术很好地解决了这一问题，它具有操作简单、性价比高的特点，且施工技术成熟，适合桥梁混凝土结构表面养护。武威公路事业发展中心实施的G569线K366+666三河嘴桥预防性养护项目中，对桥梁混凝土结构表面保护中使用卡本科技集团股份有限公司研发的硅烷浸渍剂对混凝土进行防腐、防水处理，成功地解决了桥梁混凝土结构养护的难题。

1 硅烷浸渍方法技术指标

硅烷浸渍的混凝土养护主要依靠其优异的憎水性，保持混凝土的额表面结构干燥不受潮，不产生混凝土表面脱落、有害离子侵入的情况，保证混凝土的结构性能、保证桥梁质量安全。硅烷中的小分子结构与混凝土水泥进行水化反应、隔绝水分和氯离子的进入，混凝土发生腐蚀的可能性减小。此外，硅烷不会改变混凝土的外观结构，且当混凝土出现表层的破损后，其防水和耐氯离子侵蚀性能不会下降，目前已广泛应用于桥梁混凝土结构的养护工程[1]。

1.1 较高的渗透深度

对硅烷的渗透深度进行测量时，应选择最终喷涂的7d后，对混凝土进行直径70mm、深度为200mm的芯样提取，采取“染料指示法”对渗透的深度进行测量。试验分析发现，硅烷渗透深度4.7mm，普通涂层或涂料渗透深度0mm，可见，硅烷的渗透效果良好。

1.2 优异的憎水性能

C30混凝土试块在经过硅烷浸渍处理后，选择温度在23℃，相对湿度50%的条件下，进行14d的标养，再使用20℃饮用水进行浸没，时间为28d，结果分析发现，未经处理和硅烷浸渍处理后28d吸水率分别为4.5%和1.6%。

1.3 极佳的抗氯离子性能

C30混凝土试块在经过硅烷浸渍处理后，选择温度在23℃，相对湿度50%的条件下，进行14d的标养，再进行饱和NaCl溶液（20℃）的10d浸没。试验结果可知，硅烷浸渍处理后10d饱和NaCl溶液吸收率（0.2%），未经处理硅烷浸渍处理后10d饱和NaCl溶液吸收率（4.3%），可有效减少饱和NaCl溶液的吸收率，约为95.3%。

1.4 优异的耐碱性能

C30混凝土试块在经过上述条件的14d标养后，选择0.11mol/L的KOH溶液，进行20℃恒温下的12d浸没后，取出干燥，再次进行28d浸没，带取出干燥后观察发现，硅烷浸渍处理后表面无白色泛碱现象，未经处理表面大部分有白色泛碱现象。可知，硅烷浸渍剂能够实现对碱性破坏的抵制。

1.5 优异的抗表面碳化性能

C30混凝土试块通过碳化试验箱进行表面碳化，箱内的C02浓度保持在20%±3%。应在碳化到3d、7d、14d、28d时分别出去试件，破型进行碳化深度检测。经28d试验，硅烷浸渍处理后碳化深度为1.5mm，未经处理的深度为5.9mm。可见硅烷浸渍剂具有优异的抗表面碳化性能[2]。

1.6 极佳的耐酸性能

C30混凝土试块通过酸性溶液浸泡后烘干，对试件进行称量及表面观察判断试件的抗酸性能。硅烷浸渍处理后，C30混凝土试块耐酸性质量损失率2.1%，未经处理的表面掉皮、局部麻面，耐酸性质量损失率6.2%，硅烷浸渍剂具有优异的抗酸性能。

1.7 优异的抗冻融、风化性能

C30混凝土试块通过冻融循环试验记录冻融循环次数。硅烷浸渍剂具有优异的抗冻融、抗风化性，抗冻融性能经硅烷浸渍处理后的最终冻融351次，基准混凝土的最终冻融162次。由此可见，通过硅烷浸渍方法对混凝土的冻融剥落和风化效果有明显改善，可实现较长时间的保护。

1.8 极佳的混凝土表面保护性能

通过对磨损后性能进行测试实验，发现丙烯酸、环氧树脂和不同比例的硅烷3种防护混凝土渗透的材料，试验前的性能没有较大差异，磨耗后，硅烷比例越大，其保护效果越明显，而前两种材料已经没有了保护性能，对比结果见表1。

表1 磨耗后性能试验数据表

1.9 硅烷与防腐涂层的比较

硅烷与普通防腐涂层相比，具有渗透深度大、混凝土结构物使用寿命长、氯离子及水的吸收率低、防酸性腐蚀好、抗碱性能好、抗表面碳化性能强、抗冻融抗风化性能强的特点。硅烷与普通防腐涂层性能对比，结果性能明显提升。

2 硅烷浸渍施工工艺

2.1 环境要求及预处理

当周边环境出现较强的降温时，即温度小于5℃或在硅烷浸渍施工后没有表干前的10h内出现大风大雨或阳光强烈直射的情况，不可以进行硅烷浸渍施工。如果施工环境临近水域，需要在低水位时进行施工，确保混凝土的表面没有水浸入，喷涂硅烷前需要进行干燥处理。修补好表面破损，清洁基材表面，保持干燥。

2.2 施工方法

施工时需要注意，混凝土施工完成的28d后，方可进行喷涂硅烷浸渍，如果进行混凝土修补，则需要在14d后进行喷涂；混凝土表面温度控制在5℃～45℃；喷涂过程需要连续进行，确保喷涂的表面达到饱和。对于立面的处理需要由下至上，喷涂的垂流长度控制在15～20cm，并在5s内不会出现干燥的情况。需要间隔6h进行两次喷涂，其中每次保持250ml/m2的喷涂量。施工工具根据条件选择密封喷枪、滚筒和刷子。注意密封喷枪操作时，其压力应小于60kPa，确保喷涂的过程无水。施工后至少10h不沾水自然风干。

3 硅烷浸渍使用注意事项

3.1 浓度对硅烷防腐蚀性能的影响

从表2中可以看出，硅烷浓度越高，渗透深度越深，防腐蚀性能越高。腐蚀条件恶劣环境下的混凝土保护必须使用未经稀释的硅烷。

表2 硅烷浓度与性能比较表

3.2 不同养护条件对硅烷防腐性能的影响

由于硅烷密度小于水密度并不溶于水，且是自然渗透入混凝土，当混凝土中充满水溶液，则不能够继续渗透硅烷。从试验分析可以，干燥环境养护的方式，硅烷的渗透深度最大为4.56mm，而自然养护和潮湿养护的硅烷渗透深度分别为2.32mm和3.28mm。

3.3 硅烷涂覆量对其性能的影响

涂覆量的多少直接影响着喷涂效果和保护性能的强弱，硅烷涂覆量越小，硅烷的渗透深度越小。

3.4 硅烷在施工过程中的控制

施工过程中需要对喷涂量和喷涂位置进行严格的监管，防止施工操作不当引起的涂刷不均匀，影响后期的混凝土结构性能。

4 结论

通过G569线K366+666三河嘴桥预防性养护项目中对硅烷浸渍技术的应用实践，得出硅烷浸渍技术具有以下优点：

其一，优异的抗冻融及抗盐冻性能，使用硅烷浸渍对混凝土表面进行喷涂后，会阻隔水和混凝土之间的渗透作用，使混凝土表面不易受潮，不会大量吸收水分出现混凝土结构的冻融，从而破坏整体性能；减少了混凝土由于盐冻导致的剥落，促进混凝土的防水保护结构周期延长。其二，优异的耐久性保护性能，一般的桥梁涂层能够实现5～10年的防腐养护，而硅烷在桥梁混凝土养护施工中的应用，能够实现对其的25年混凝土防腐养护。且性价比更好，施工操作简单。其三，可创造经济效益，通过硅烷浸渍养护的方式，能够减少混凝土的修补工作，节约维修成本的同时，节约能源和资源。其四，保持混凝土建筑自然外观，相比于其他的涂层材料，硅烷浸渍可使混凝土建筑达到耐久、干净、污染小的特点，且观赏性不会发生改变。其五，施工简便、使用安全，通常情况下，硅烷浸渍的施工相对简单、易于操作，使用喷枪或者刷子进行液体硅烷涂刷，使用无气喷涂、辊筒进行膏体硅烷施工，两种施工方式的安全性均可得到保障。