1、采用硅烷浸渍方法对混凝土进行防腐处理的使用技术说明人类科技发展日新月异，大量摩天大厦、高速公路、立交桥、港口码头、机场、大坝、污水处理厂等建筑不断涌现，钢筋混凝土材料已逐渐成为应用最大、使用范围最广的材料。目前，全世界水泥产量达 15 亿吨以上，我国水泥年产量也已经达到 5 亿吨以上。因此，混凝土的使用寿命越来越受到技术人员的关注。据相关资料统计显示，普通混凝土的寿命约 70 年，预制钢筋混凝土的平均寿命为 40-70 年，而实际上混凝土结构的寿命远没有这么长，每年都有大量建筑物要进行维修、改造、翻新。我国相关部门在 1981 年调查了 18 座使用了 7-25 年的海港混凝土码头，其中因氯离
2、子、冻融等原因遭到破坏的占80%；根据铁道部的统计报道，我国现有铁路桥 10000 多孔，其中因氯离子、冻融等原因遭到破坏的有 6000 多孔；美国相关部门也曾报道过，公路系统约有 25 万孔桥梁遭受程度不同的损害，今后每年还将有 3 万孔加入被损坏的行列。由此可见，水泥混凝土材料给我们带来安居方便的同时，本身也暴露出许多问题，这引起有识之士极大关注和重视。国内外大量破坏实验和使用实例证明: 在设计强度足够的情况下，混凝土结构仍遭到严重破坏，主要原因是由于混凝土的使用条件不同，随着时间推移混凝土的耐久性不够而遭到破坏，造成了惊心触目的自然资源和巨额维修、重建的资金浪费。由于历史的原因，我国目前
3、现状是混凝土结构“按强度设计”而不是“ 按服务年限或耐久性设计”，这更引起了专家、学者和广大用户的深切担忧。因此，有专家预言中国目前进行的大规模建设高潮还可延续 20年，如果我们继续现在的做法而不注重混凝土耐久性的问题，很快就会有“ 大修 20 年 ”的高潮出现。所以，为了使混凝土结构寿命更长，积极引进采用新的养护技术作为必要的辅助手段，已是非常迫切需要的工作。那么影响混凝土耐久性的主要原因是什么呢？是使用环境的综合作用,包括使用过程中的大气作用,如温度、湿度、降水、冰冻、正常空气组分 (氧和二氧化碳) 和空气污染物 (盐雾、二氧化硫、汽车尾气) ；还有结构所接触的土壤和水中含有氯盐、硫酸盐、
4、碳酸物质的化学与物理作用；以及人为的作用,如化冰盐对寒冷地区混凝土结构的严重腐蚀作用等.如何解决这一系列难题呢？国内外科学家们研究了很多方法,如混凝土表面涂层、混凝土表面硅烷浸泽、环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂等,其中混凝土表面硅烷浸泽是一种技术成熟、施工操作简单、性价比优良的方法.北京筑宝公司引进美国道康宁公司先进技术、工艺和原料,结合国内现浇和预制混凝土特点开发出硅烷浸渍方法对混凝土进行防腐处理,成功地解决了钢筋混凝土结构在制作和使用中的保护难题.硅烷浸渍方法内含筑宝 公司研制的高渗透保护因子,其特殊的小分子结构能穿透混凝土的表面,渗透到混凝土内部 2 到 6 个毫米并与之形成牢固的保护层,从而
5、大大提高了混凝土制品的防水性和综合性能. 什么是硅烷浸渍方法:硅烷浸渍方法是采用硅烷类的产品,主要成份为高纯度的异丁基三乙氧基硅烷及其化合物,是一种得到了国家混凝土行业防腐规范推荐的硅烷品种. 它能与保护基底产生化学反应,深层渗透并产生防水、防氯离子的性能. 经保护的基材具有良好的斥水性,并保留其原有的外观 .硅烷浸渍方法的保护原理此项技术是利用硅烷特殊的小分子结构,使其穿透混凝土的表面,渗透到混凝土内部几个到十几个毫米,与暴露在酸性和碱性环境中的空气及基底中的水分产生化学反应,生成羟基团. 这些羟基团将与基材和其本身产生胶连、堆积,结合在毛细孔的内壁, 形成牢固的保护层,从而大大提高了混凝土
6、结构的防水性和综合性能.特别是在碱性环境,如浇制不久的混凝土会刺激该反应并加速保护层的形成.硅烷浸渍方法技术指标:1、经测试在 C50 的混凝土上吸水降低率为 90%.2、经测试在 C50 的混凝土上平均可渗透到 4MM.3、经测试在 C50 的混凝土上氯化物平均降低率为 90%.4、初期固化时间为 0.5 小时,稳定固化时间为 4 小时,最终固化时间为 10 小时以上. 硅烷浸渍方法特点: 1环保型产品,无毒无害.2具有超强的防水性和优异的表面凝珠效果.3保护效果稳定,长期抗氯离子腐蚀,保护期可达 20 年以上.4渗透力强,在 C50 和以上的混凝土可轻松渗透.5高碱性, 新混凝土效果优异.
7、6有很好的热稳定性和惰性,长期耐紫外线照射.7 不会改变混凝土的外观且不易沾赃污.8操作简便对基底要求不高. 应用范围:广泛应用于各类钢筋混凝土结构中, 特别适用于在恶劣环境中使用的高标号混凝土结构,如海港码头, 受盐雾、化冰盐侵蚀的公路、立交桥、电线杆,温差极大的高原地区等.硅烷浸渍方法在海港码头、立交桥等结构上的应用:钢筋锈蚀引起的腐蚀破坏主要是各种原材料夹进混凝土中以及海水中的氯离子不断渗入到达钢筋周围,当氯离子含量达到某一临界值时,钢筋的钝化膜开始破坏,丧失对钢筋的保护作用,从而引起钢筋腐蚀,削减其有效断面,并引起膨涨,破坏混凝土保护层形成恶性循环,加速结构的破坏.因此,在钢筋周围氯离
8、子含量尚低 ,还未引起钢筋破坏前,对新建混凝土结构采取措施, 防患于未然,就能起到事半功倍的效果.海港码头、立交桥等结构的使用环境非常恶劣且具有典型代表性,包括结构使用过程中的大气作用如温度、湿度、降水、冰冻、正常空气组分 (氧和二氧化碳) 和空气污染物 (盐雾、二氧化硫、汽车尾气) ,以及结构所接触的土体与水体含有氯化盐、硫酸盐、碳酸物质的化学与物理作用,还有化冰盐对寒冷地区混凝土结构的严重腐蚀作用.海港工程混凝土结构是最容易出现病害的,因为它经常与海水接触并处于潮湿环境中,氯离子渗入引起钢筋锈蚀往往导致混凝土结构 1020年就发生破坏,使用寿命受到严重威胁.所以钢筋锈蚀是导致混凝土结构破坏
9、的最主要原因.根据我国有保护的海港调查分析,钢筋锈蚀最严重部位在设计高低水位以上 1.0M 至设计高水位以下 0.8M 的区段.而终年在水下的部位很少有腐蚀损坏, 其它部位介于二者之间,因此港工规范将混凝土部位划分为大气区、浪溅区、水位变动区、水下区四个阶段.综上所述, 浪溅区、水位变动区是最需要保护的区域.在公路道桥的使用中, 特别是在北方和盐碱、沿海地区,化冰盐、汽车尾气等恶劣使用环境都会对钢筋混凝土结构造成致命伤害,特别是桥梁外檐、构件连接处、雨水倒流槽、路缘石、桥墩等处,应是最需要保护的区域. 硅烷浸渍方法与其它保护方法的比较 混凝土结构耐久性特殊防护措施主要有以下几种: 混凝土表面涂
10、层、混凝土表面硅烷浸泽、环氧涂层、钢筋阻锈剂.作为混凝土表面的防护主要是前两种,那我们把它们做一下比较,混凝土表面涂层主要是采用应具有良好的耐碱性、附着性、和耐蚀性的涂料.常用的涂料有,环氧树脂、聚氨脂、丙烯酸、氯化橡胶和乙烯树脂.它是通过在混凝土表面涂刷一定厚度来保护混凝土结构,不受外界有害介质的入侵.最需要保护的区域,无论是海港的浪溅区、水位变动区,还是公路桥梁的外檐、桥墩等处,都会因受海浪的飞溅和雨水冲刷,表面常处于潮湿状态使得保护涂料附着难度很大.所以表面环氧涂层往往达不到理想的效果,其主要原因与混凝土表面涂刷前处理关系很大,只有良好的表面处理,才能使涂层达到最佳效果.混凝土表面硅烷浸
11、泽是通过其特殊小分子结构,渗入混凝土毛细孔壁上数个毫米, 并与已水化的水泥发生化学反应,从而在毛细孔壁上形成牢固的憎水屏障,使水分和水分所携带的氯化物都难以渗入混凝土,大大提高了混凝土制品的防水性和综合性能.特别是北京筑宝公司提供的这种硅烷与其它材料相比,在孔隙率较低的高标号混凝土和周围环境极其恶劣的桥梁上阻止水和氯化物渗透的效果更加显著,更加耐久 (可达 20 年甚至更长 ) .这种施工简便、经济长效的防腐技术,被成功应用于澳大利亚悉尼歌剧院的屋顶、我国盐田港二期集装箱码头及其约 4 万平方米护岸工程 (在浪溅区高性能混凝土梁体的侧面和底面上) ,取得了优异的效果.硅烷浸渍方法与其它各种保护
12、材料分子结构尺寸比较混凝土分子的力径为 10000 个埃,硅烷浸渍方法的分子力径为 80 个埃, 而大多数涂料或防水剂分子的力径多为几千个埃. 事实证明,硅烷浸渍方法为小分子结构,更易于深层渗透而达到理想的保护效果.依据图示,硅烷浸渍方法分子结构尺寸最小,能轻松渗入混凝土结构中.由此可见,对于钢筋混凝土结构的养护采用硅烷浸渍方法是最科学、最有效的方法.使用方法 1施工资质: 只有经过北京筑宝公司认可的人员方能指导和监督施工. 2环境要求: 预计周围温度将低于+5 或表干前 (约 10 小时 ) 可能会下雨、风力大于 5 级以上、强烈阳光直射时 ,不要施工.在水位变动区,应在海水落到最低潮位,混
13、凝土表面看不到水时, 再喷涂硅烷,应尽量延长喷涂前的干燥期. 3预处理: 1) 首先将混凝土表面明显的破损修补好,表面应无松动材料.当混凝土采用脱膜剂时,应通过喷涂实验确定对硅烷浸渍方法没有影响,否则应在本品喷涂前将待保护表面充分处理干净. 2) 养护前采用北京筑宝公司的系列清洗剂,将处理面的碱垢和污物彻底清理干净, 并使之基本干燥,再使用硅烷浸渍方法. 3) 本品对 0.2MM 以下的裂缝可直接阻止水的渗透. 4施工 : 1) 喷涂硅烷浸渍方法的混凝土龄期应不少于 28d,或混凝土修补后应不少于 14d. 2) 混凝土表面温度应在 5 45之间. 3) 采用硅烷浸渍方法时应连续喷涂,使被涂表
14、面饱和溢流.在立面上,应自下而上的喷涂,垂流长度为15-20CM,应使被涂表面有 5S 保持湿润状态 .每遍喷涂量为250ML/,喷涂两遍.两遍之间的间隔时间为 6h. 5) 施工工具可采用密封喷枪、滚筒和刷子.如果使用密封喷枪, 应注意喷枪的压力不能超过 6070KPa 并防止水进入设备的任何部位 . 实际检测方法 1吸水降低率 : 应在最后一次喷涂后至少7d,钻取直径约 50MM、深度为 40 5MM 的芯样. 使用“称重法”测量吸水降低率.2硅烷渗透深度: 应在最后一次喷涂后至少7d,钻取直径约 50MM、深度为 40 5MM 的芯样.使用“染料指示法”测量渗透深度.3 离子吸收降低率:
15、 : 应在最后一次喷涂后至少 7d,钻取芯样 .按现行行业标准 (水运工程混凝土实验规程) 的“混凝土酸溶性氯化物含量测定法”测定氯离子的含量, 再使用公式计算氯离子吸收降低率. 专家建议 1硅烷浸渍方法系化工产品,切勿口服.应放置在儿童找不到的地方. 若不慎溅到眼中时, 应用清水至少冲洗 15 分钟；若不慎口服请立即去医院就诊.2小试无误后再大量使用.使用现场温度应在 5以上, 不允许有明火并保持通风,应让已处理表面在夏季至少干燥 36 小时以上；在冬季至少干燥 72 小时以上,这样才能达到最佳养护效果.3对大多数混凝土结构要求渗透深度为 4MM,如渗透深度低于此要求,则应在相应区域重喷.4
16、使用硅烷浸渍方法不会对原来保护过的建材表面造成影响.5储存阴凉干燥处,存放温度须在0以上,不能与酸、碱、重金属及其他化合物等共同长期存放,现场不能有明火.6每次使用过后应封好包装以免失效.7不明之处请向北京筑宝公司技术人员咨询后再大量使用. 应用历史、实例如何解决混凝土耐久性等系列难题, 国外先进的硅烷养护技术给我们提供了性价比最优的解决之道. 此种方法比较传统防腐措施具有对需处理的基材表面要求不高, 操作简便易行, 用途广泛的特点.其作为一种主要的防腐措施,在国外已被广泛应用于房屋建筑、港口码头、公路、桥梁、下水道、供水饮水系统和许多新型的混凝土制品 (砌块砖、黏土砖、路缘石等) .例如:
17、喷涂于桥墩中的浪溅区和水位变动区,墙柱靠近地表的干湿交替区；喷涂于混凝土桥面板和隔离墩；喷涂于彩色砌块砖的表面 (主要提高防渗及防泛碱的能力) .美国高速公路协会把其评价为是提高混凝土耐久性的最好措施,我国也在港湾设计规范中把硅烷养护技术作为一项重要防腐措施列入其中,并已在广州盐田港大规模应用.亚洲典型应用项目: 新加坡章宜码头 (2800混凝土预制板保护) 、新加坡丹戎禺悬索桥 (一座海湾上的人行桥) 、柬埔寨 Sihanoukville 码头 (由于混凝土内的钢筋受到腐蚀 ,23000的混凝土码头已经开始退化,经过保护后减少了退化 ,防止了水和盐分的进一步渗透,据分析,可以增加 1020
18、年的使用寿命. 欧美典型应用项目:澳大利亚西尼歌剧院 (巨大的混凝土花瓣部分) 、英国 SEVERN 大桥等. 推广此项技术的意义混凝土作为发展迅速,需要量巨增的大宗材料,必须综合评价和协调混凝土对原材料、土地、水和劳动力等资源消耗、能源消耗和环境付出的代价与经济、社会效益,走可持续发展道路. 可持续发展本质是努力应用科学的、技术和经济的知识,去纠正无节制的技术激增所造成的负面后果.可持续发展的主要方面是通过全面的保护和减少浪费来更有效地利用资源.因此 ,混凝土可持续发展的出路就是应用现代混凝土养护的科学技术增加混凝土的使用寿命,提高耐久性,尽量减少造成修补或拆除的的浪费.走混凝土可持续发展的之路,最重要的是提高混凝土结构耐久性设计和科学的养护方法,所以硅烷养护技术是解决混凝土材料可持续发展的重要措施.北京筑宝新技术有限公司 技术部
