硅烷混凝土防护剂产品介绍
混凝土 2006-10-26
| 海洋环境中混凝土结构的过早失效已非常普遍，造成每年要花费高昂的修理费用用于数百万平方米的混凝土上。其中多数情况是可以避免的，使用硅烷浸渍进行处理就可以阻止氯离子对混凝土的渗透。
本系统在防止氯离子侵入方面具有最可靠的跟踪记录，其采用了专用硅烷浸渍剂，如烷基改性烷氧基硅烷：异丁基三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷。硅烷化学品能够有效地阻止氯化物和水侵入混凝土。建筑极有可能发生钢筋被腐蚀的现象并造成高昂的修理费用。将硅烷用以避免或推迟钢筋腐蚀出现是一个合理的工程决策，一种能将腐蚀额外推迟25到30年的系统不失为业主和设计师们明智的投资。硅烷化学品在防止除冰盐侵蚀混凝土方面已经有25年的历史。如今，硅烷化学品还被广泛用于防止海水中的氯离子侵蚀海洋环境中各类建筑的混凝土，包括建筑物、桥梁和海运码头。
应用渗透硅烷密封剂的原因：
水和水性氯离子是海上、海边或使用过除冰盐的混凝土过早失效的主要原因。氯离子会慢慢地渗
 透进混凝土，导致建筑物的钢筋锈蚀、混凝土散裂以及相应的后续损失。钢筋锈蚀和混凝土散裂都需要巨额费用来维修。氯离子妨碍高碱性环境下(pH >9.5)的钝化工艺。氯化物能够破坏铁的钝化膜，生成水合物和局部点腐蚀。通过液体泼溅和喷溅会很轻易产生氯化物污染，氯离子是腐蚀的关键原因。腐蚀后的钢筋体积可最高达到原来的3倍，导致在混凝土上产生膨胀力，从而产生裂痕和碎片。阻止氯化物侵蚀就能降低腐蚀的速率。烷基烷氧基硅烷在这方面效果显著。腐蚀产生必须同时具备氧气（燃料）、水（载体）和电势（电池）。阻止其中一个因素就可以防止腐蚀。其中最简易的方法就是防水，而硅烷在这方面是非常有效的。 在提供长期保护并防止氯离子侵蚀方面，硅烷处理是最经济的手段。基于在大多数建筑物上的使用而建立的经验，可以预测硅烷的合理使用寿命应该大于30年。硅烷涂于混凝土上的理想时间就是混凝土结构脱模及养护以后，对桥梁而言，在桥梁混凝土模块接装之前，以便通过硅烷表面喷涂或刷涂施工于各个面。硅烷可用于海洋环境建筑物的各种混凝土（包括高性能混凝土）是非常经典的应用，并且不受混凝土外加剂的影响。
旧建筑上的应用：
尽管硅烷涂于混凝土上的最佳时间是施工阶段，然而它也是延长较旧建筑寿命的常用方法。在新建筑上使用硅烷能够最大化地接触建筑的所有需涂装部份，并且在开始时就阻止氯化物的渗入。在较旧的建筑上，腐蚀的问题已经存在或试验显示氯离子正快速接近钢筋。然而许多研究显示，硅烷能够阻止氯离子接近钢筋，从而可以有效地延长现有较旧建筑物的使用寿命。
决定采用硅烷处理较旧的建筑是基于对修复类似旧建筑的了解。许多重点工程会进行常规的腐蚀测试。通过出现在混凝土已知深度的氯化物进行简单外推，可以精确预测出氯化物接触到钢筋的时间。
使用硅烷避免钢筋腐蚀的原则：
对于高强度混凝土来说，首选的硅烷是“异丁基三乙氧基硅烷”，其有针对这些应用最理想的特性。它拥有相应的优秀的憎水性和抗碱性条件下，可达到最大的渗透深度（DOP）的最理想分子形态。带较长的基团（辛基）的硅烷表面凝珠效果更好，接触角更大，但是在非常致密的混凝土中的渗透深度（DOP）较小。除了公认的憎水性，硅烷也不会受到新浇混凝土碱性环境的破坏。硅烷渗入混凝土表面深处固化，形成有机硅树脂，分布在混凝土毛细孔内壁，甚至到达最小的毛细孔壁上，并和混凝土主体化学键合，形成保护层。硅烷还有很好的抗紫外线和抗氧化性能，硅烷能够提供长期持久的保护，具有涂料等其他产品无法达到的优异性能。硅烷为混凝土提供渗透性有效保护，而涂料只在混凝土表面成膜覆盖。理论上硅烷可以和混凝土同样持久，而且混凝土强度越高保护期限可能越长。一般认为，。硅烷保护混凝土，可以渗透到6mm的深度（在非常致密的混凝土中的渗透深度稍小），形成憎水层。硅烷不会阻塞气孔，可保持基材的透气性。通过抵消毛细孔的强制吸力，硅烷可以防止水分及可溶解盐类，例如氯盐的渗入。
虽然已上市的并可用于喷涂的传统硅烷都是液态的，但最新开发出的硅烷已经可以以膏霜形式供货。这些膏霜状的产品通常都是高固含量硅烷乳化生成，它不易挥发，使用较方便。膏霜产品更易于在顶面施工，而在用于垂直面时可以减少损耗量。.
典型应用规范：
· 施工2层纯硅烷（活性物含量100%），用量4—6m2/每层每公斤。根据混凝土的强度有所变化。
· 每层施工间隔4—6小时。这样在第二层施工前，第一层可以完全固化，从而达到更大的渗透深度（DOP）。
· 使用低压喷涂可以减少材料的损耗。硅烷是低粘性的液体。
· 使用持续喷涂的施工方法----应使表面保持几分钟完全湿润。
· 在初始固化期间，需要保护表面不受大雨侵袭的影响。
· 不要在推荐使用温度以外应用，理想的使用温度在5—30℃。
· 如果暴露在高温和/或大风的环境下，应在某些形式的掩体下应用。
典型材料规格：
产品应用检验 程序：
1) 渗透深度：
确定硅烷在混凝土内的渗透深度（DOP）的最常用方法是在混凝土涂装硅烷区域钻取50mm的圆柱芯样，然后将圆柱芯样浸入水中1到2分钟，并剖开芯样，对多数混凝土来说，在芯样上没有变湿地带就是DOP，在DOP最大的地方做标记。
2) 吸水量降低值：
 典型地，用在圆柱芯样的垂直面涂刷环氧涂料的方法来测试吸水率降低值。然后将这些圆柱芯样立在水浴中，正面放置在水饱和垫上，始终完全浸没。不同实验室的浸没时间会有不同，虽然有些试验会持续21天，但是典型的浸没时间是48小时。典型的浸没介质包含15%的NaCl水溶液，用于测试盐环境的影响。吸水量降低>90%就算合格。如果需要在现场马上能知道结果的话，可以用Rilem管来获得数据，如右图所示
3) 氯离子渗透量降低值：
在憎水性试验以后，刮取在芯样不同深度上的粉末样品，用于检验芯样不同深度的氯离子浓度，可以作出浓度分布曲线。通过滴定试验可以得出样品总的氯化物含量以及作出不同部位氯离子含量降低值的曲线。
结论：
使用硅烷浸渍保护混凝土和钢筋不受氯离子侵蚀已被广泛接受。主要的应用范围包括保护公路桥面不受除冰盐类的腐蚀，以及保护海洋环境建筑物混凝土及钢筋不受海水盐类影响，期望使用寿命达到30年或更长。这项技术已经使用了20多年。经典的项目应用案例可以证明硅烷对混凝土耐久性保护的有效性和长久性。
同样地，建议使用一些新型的测试方法来检验和确保硅烷浸渍应用的有效性和保护效果。 |
| 原作者： Tony McAuliffe (道康宁公司 建材保护市场 亚洲技术服务经理) |
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