硅烷混凝土防護劑產(chǎn)品介紹
2006-10-26 00:00
| 海洋環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)的過早失效已非常普遍，造成每年要花費高昂的修理費用用于數(shù)百萬平方米的混凝土上。其中多數(shù)情況是可以避免的，使用硅烷浸漬進行處理就可以阻止氯離子對混凝土的滲透。
本系統(tǒng)在防止氯離子侵入方面具有最可靠的跟蹤記錄，其采用了專用硅烷浸漬劑，如烷基改性烷氧基硅烷：異丁基三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷。硅烷化學(xué)品能夠有效地阻止氯化物和水侵入混凝土。建筑極有可能發(fā)生鋼筋被腐蝕的現(xiàn)象并造成高昂的修理費用。將硅烷用以避免或推遲鋼筋腐蝕出現(xiàn)是一個合理的工程決策，一種能將腐蝕額外推遲25到30年的系統(tǒng)不失為業(yè)主和設(shè)計師們明智的投資。硅烷化學(xué)品在防止除冰鹽侵蝕混凝土方面已經(jīng)有25年的歷史。如今，硅烷化學(xué)品還被廣泛用于防止海水中的氯離子侵蝕海洋環(huán)境中各類建筑的混凝土，包括建筑物、橋梁和海運碼頭。
應(yīng)用滲透硅烷密封劑的原因：
水和水性氯離子是海上、海邊或使用過除冰鹽的混凝土過早失效的主要原因。氯離子會慢慢地滲
 透進混凝土，導(dǎo)致建筑物的鋼筋銹蝕、混凝土散裂以及相應(yīng)的后續(xù)損失。鋼筋銹蝕和混凝土散裂都需要巨額費用來維修。氯離子妨礙高堿性環(huán)境下(pH >9.5)的鈍化工藝。氯化物能夠破壞鐵的鈍化膜，生成水合物和局部點腐蝕。通過液體潑濺和噴濺會很輕易產(chǎn)生氯化物污染，氯離子是腐蝕的關(guān)鍵原因。腐蝕后的鋼筋體積可最高達(dá)到原來的3倍，導(dǎo)致在混凝土上產(chǎn)生膨脹力，從而產(chǎn)生裂痕和碎片。阻止氯化物侵蝕就能降低腐蝕的速率。烷基烷氧基硅烷在這方面效果顯著。腐蝕產(chǎn)生必須同時具備氧氣（燃料）、水（載體）和電勢（電池）。阻止其中一個因素就可以防止腐蝕。其中最簡易的方法就是防水，而硅烷在這方面是非常有效的。 在提供長期保護并防止氯離子侵蝕方面，硅烷處理是最經(jīng)濟的手段?；谠诖蠖鄶?shù)建筑物上的使用而建立的經(jīng)驗，可以預(yù)測硅烷的合理使用壽命應(yīng)該大于30年。硅烷涂于混凝土上的理想時間就是混凝土結(jié)構(gòu)脫模及養(yǎng)護以后，對橋梁而言，在橋梁混凝土模塊接裝之前，以便通過硅烷表面噴涂或刷涂施工于各個面。硅烷可用于海洋環(huán)境建筑物的各種混凝土（包括高性能混凝土）是非常經(jīng)典的應(yīng)用，并且不受混凝土外加劑的影響。
舊建筑上的應(yīng)用：
盡管硅烷涂于混凝土上的最佳時間是施工階段，然而它也是延長較舊建筑壽命的常用方法。在新建筑上使用硅烷能夠最大化地接觸建筑的所有需涂裝部份，并且在開始時就阻止氯化物的滲入。在較舊的建筑上，腐蝕的問題已經(jīng)存在或試驗顯示氯離子正快速接近鋼筋。然而許多研究顯示，硅烷能夠阻止氯離子接近鋼筋，從而可以有效地延長現(xiàn)有較舊建筑物的使用壽命。
決定采用硅烷處理較舊的建筑是基于對修復(fù)類似舊建筑的了解。許多重點工程會進行常規(guī)的腐蝕測試。通過出現(xiàn)在混凝土已知深度的氯化物進行簡單外推，可以精確預(yù)測出氯化物接觸到鋼筋的時間。
使用硅烷避免鋼筋腐蝕的原則：
對于高強度混凝土來說，首選的硅烷是“異丁基三乙氧基硅烷”，其有針對這些應(yīng)用最理想的特性。它擁有相應(yīng)的優(yōu)秀的憎水性和抗堿性條件下，可達(dá)到最大的滲透深度（DOP）的最理想分子形態(tài)。帶較長的基團（辛基）的硅烷表面凝珠效果更好，接觸角更大，但是在非常致密的混凝土中的滲透深度（DOP）較小。除了公認(rèn)的憎水性，硅烷也不會受到新澆混凝土堿性環(huán)境的破壞。硅烷滲入混凝土表面深處固化，形成有機硅樹脂，分布在混凝土毛細(xì)孔內(nèi)壁，甚至到達(dá)最小的毛細(xì)孔壁上，并和混凝土主體化學(xué)鍵合，形成保護層。硅烷還有很好的抗紫外線和抗氧化性能，硅烷能夠提供長期持久的保護，具有涂料等其他產(chǎn)品無法達(dá)到的優(yōu)異性能。硅烷為混凝土提供滲透性有效保護，而涂料只在混凝土表面成膜覆蓋。理論上硅烷可以和混凝土同樣持久，而且混凝土強度越高保護期限可能越長。一般認(rèn)為，。硅烷保護混凝土，可以滲透到6mm的深度（在非常致密的混凝土中的滲透深度稍小），形成憎水層。硅烷不會阻塞氣孔，可保持基材的透氣性。通過抵消毛細(xì)孔的強制吸力，硅烷可以防止水分及可溶解鹽類，例如氯鹽的滲入。
雖然已上市的并可用于噴涂的傳統(tǒng)硅烷都是液態(tài)的，但最新開發(fā)出的硅烷已經(jīng)可以以膏霜形式供貨。這些膏霜狀的產(chǎn)品通常都是高固含量硅烷乳化生成，它不易揮發(fā)，使用較方便。膏霜產(chǎn)品更易于在頂面施工，而在用于垂直面時可以減少損耗量。.
典型應(yīng)用規(guī)范：
· 施工2層純硅烷（活性物含量100%），用量4—6m2/每層每公斤。根據(jù)混凝土的強度有所變化。
· 每層施工間隔4—6小時。這樣在第二層施工前，第一層可以完全固化，從而達(dá)到更大的滲透深度（DOP）。
· 使用低壓噴涂可以減少材料的損耗。硅烷是低粘性的液體。
· 使用持續(xù)噴涂的施工方法----應(yīng)使表面保持幾分鐘完全濕潤。
· 在初始固化期間，需要保護表面不受大雨侵襲的影響。
· 不要在推薦使用溫度以外應(yīng)用，理想的使用溫度在5—30℃。
· 如果暴露在高溫和/或大風(fēng)的環(huán)境下，應(yīng)在某些形式的掩體下應(yīng)用。
典型材料規(guī)格：
產(chǎn)品應(yīng)用檢驗 程序：
1) 滲透深度：
確定硅烷在混凝土內(nèi)的滲透深度（DOP）的最常用方法是在混凝土涂裝硅烷區(qū)域鉆取50mm的圓柱芯樣，然后將圓柱芯樣浸入水中1到2分鐘，并剖開芯樣，對多數(shù)混凝土來說，在芯樣上沒有變濕地帶就是DOP，在DOP最大的地方做標(biāo)記。
2) 吸水量降低值：
 典型地，用在圓柱芯樣的垂直面涂刷環(huán)氧涂料的方法來測試吸水率降低值。然后將這些圓柱芯樣立在水浴中，正面放置在水飽和墊上，始終完全浸沒。不同實驗室的浸沒時間會有不同，雖然有些試驗會持續(xù)21天，但是典型的浸沒時間是48小時。典型的浸沒介質(zhì)包含15%的NaCl水溶液，用于測試鹽環(huán)境的影響。吸水量降低>90%就算合格。如果需要在現(xiàn)場馬上能知道結(jié)果的話，可以用Rilem管來獲得數(shù)據(jù)，如右圖所示
3) 氯離子滲透量降低值：
在憎水性試驗以后，刮取在芯樣不同深度上的粉末樣品，用于檢驗芯樣不同深度的氯離子濃度，可以作出濃度分布曲線。通過滴定試驗可以得出樣品總的氯化物含量以及作出不同部位氯離子含量降低值的曲線。
結(jié)論：
使用硅烷浸漬保護混凝土和鋼筋不受氯離子侵蝕已被廣泛接受。主要的應(yīng)用范圍包括保護公路橋面不受除冰鹽類的腐蝕，以及保護海洋環(huán)境建筑物混凝土及鋼筋不受海水鹽類影響，期望使用壽命達(dá)到30年或更長。這項技術(shù)已經(jīng)使用了20多年。經(jīng)典的項目應(yīng)用案例可以證明硅烷對混凝土耐久性保護的有效性和長久性。
同樣地，建議使用一些新型的測試方法來檢驗和確保硅烷浸漬應(yīng)用的有效性和保護效果。 |
| 原作者： Tony McAuliffe (道康寧公司 建材保護市場 亞洲技術(shù)服務(wù)經(jīng)理) |
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