淺析硅烷浸漬對混凝土強度的影響

王振興

摘 要：文章介紹了硅烷浸漬在恒大海花島2#島直立式護岸工程中的鋼筋混凝土構件不同養護齡期防腐蝕的效果和影響，著重研究了防腐蝕硅烷噴涂的施工工藝，證明噴涂防腐蝕硅烷在施工不定的環境下能提高海工鋼筋混凝土構件的強度，對混凝土具有一定的保護作用。

關鍵詞：混凝土強度 硅烷浸漬 防腐措施

混凝土因其獨有的性能及其經濟優越性和耐久優越性，在現代社會成了不可替代的材料，無論是在道路、橋梁、隧道、海港工程以及房建里都離不開它。而有數據表明，在海洋環境下的混凝土結構經常過早損壞，一般使用10～20年就得需要大修，達不到其設計的使用年限。因而提高海洋環境下混凝土結構的耐久性將是重點研究。利用硅烷的物理特性可滲性及化學特性憎水性，在混凝土內部形成隔離層，阻止或延緩海水中氯鹽的侵入，從而延長混凝土中鋼筋的使用年限來提高混凝土結構的耐久性，目前被認為是最經濟且有效的措施是硅烷浸漬。混凝土結構的耐久性方面現無法直接得出，而混凝土強度則可以通過回彈儀等得出的，通過對混凝土強度的測試，能直接得出混凝土的抗壓強度，并間接反映混凝土構筑物的耐久性指標。文章結合恒大海花島2#島直立式護岸工程對硅烷浸漬的施工工藝和對混凝土強度的影響加以闡述。

1.工程概況

1.1海工防腐蝕涂層工程量

恒大海南海花島2#島直立護岸工程位于海南省儋州市白馬井鎮，排浦港與洋浦灣之間的海灣區域，港池西岸直立堤段總長約550.7m，東岸長約626.9m。工程區年平均風速為3.6m/ s。常風向為ENE向，頻率為22.3%，次常風向為NE，頻率為18.10%。海花島屬于典型的熱帶季風性海洋氣候，在這樣的環境下，混凝土構件腐蝕嚴重。因此，采取適當的措施來保護混凝土構件的強度和耐久性。根據設計圖紙要求，沉箱混凝土均采用強度為C40普通混凝土，胸墻混凝土采用強度為C35普通混凝土，其內添加海港抗腐蝕增強劑（JS-HGCPA），提高混凝土耐久性，為防止現澆胸墻混凝土開裂，在現澆時摻入聚乙烯醇纖維（JSBDC）。本工程需海工防腐涂覆硅烷的有沉箱和胸墻，沉箱胸墻個數總共均為156個，對沉箱四周采用硅烷進行防腐處理，涂刷范圍為沉箱頂至沉箱底部外表面；對沉箱混凝土外側結構表面采用異辛基三乙氧基硅烷膏體做為硅烷浸漬材料。

1.2海工防腐蝕涂層材料物化參數

根據《水運工程結構耐久性設計標準》（JTS 153-2015）、《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTJ 275-2000）的規定和設計要求，硅烷浸漬劑采用江蘇沃佳新材料科技有限公司的產品異辛基三乙氧基膏狀硅烷（硅烷浸漬劑OS308），其具有良好的防腐，防水效果、經濟成本、以及簡單的施工工藝。其物化參數如下：外觀為白色膏體；活性成分含量85%；閃點100℃；可水解氯化物含量0.2/10000；硅氧烷含量0.21%；粘度（20℃）7000MPa.s；密度（25℃）0.90g/ml。

1.3混凝土原材料及配合比

混凝土所用水泥為華潤海島牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥；粉煤灰為海口粵潔能環保建材有限公司生產的Ⅱ級粉煤灰；砂為海頭砂場生產的細度模數為2.7的河砂；碎石為華海石場生產的5～31.5mm連續級配的碎石。混凝土為C35、C40的商砼，混凝土的配合比見表1。

2.施工工藝

2.1現澆沉箱外層處理

（1）首先清潔混凝土表層，清楚欲處理的混凝土面層的污物，待浸漬面應在浸漬前自然干燥。使用養護劑養護時，在硅烷浸漬前應充分清除。

（2）對表面的蜂窩麻面采取措施填充修復，所需材料需與硅烷相融，松散石子、氣泡、軟弱混凝土層應加以處理后再進行硅烷涂刷[1]。

（3）用淡水沖洗，達到處理后的混凝土表面無露石、蜂窩麻面、碎屑等不牢附著物的目的。

2.2噴涂硅烷施工步驟

（1）施工采用低壓噴涂的方式。施工工具采用低壓泵。使用低壓泵施工時，重復噴涂，直到表面潤濕，采用專用稀釋劑稀釋，不得加水稀釋。

（2）硅烷防腐施工屬于高空作業，因此采用搭設操作平臺進行施工。操作平臺可移動，且可以上下搭接，以保證噴涂作業的安全。

（3）對于垂直面，采用自下而上施工，達到飽和浸漬；對于水平面或底面，應采用連續涂刷技術達到飽和浸漬。

（4）采取兩層涂覆，第二層應在第一層噴涂后表層未干前施工。

2.3噴涂施工的注意事項

（1）混凝土齡期達到28d，或混凝土修補后14d。

（2）硅烷施工時應注意溫度控制在5～35℃之間，施工時對降水以及風力也應按規范要求進行，以減少材料浪費。

（3）浸漬硅烷材料應在開啟72h內用完，否則應予廢棄。

（4）承包商應向設計方提交硅烷廠方的產品合格證書，需確認該材料滿足設計要求。產品中的說明必須具有擬用材料的詳細資料、施工說明，缺陷修補方法等以及樣品。

2.4噴涂時間

根據《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTJ 275-2000）中要求混凝土滿足28d的齡期要求后進行硅烷涂覆。主要原因是：（1）效果逐漸減弱：混凝土過早涂覆硅烷，隨著混凝土養護齡期的延長，硅烷的滲透深度會慢慢變小，涂刷效果減弱；（2）強度增長不利：相對于沒有涂覆硅烷的混凝土試件，早齡期涂覆硅烷可以提高混凝土強度，雖然達到了降低混凝土氯離子擴散系數增加混凝土的耐久性，但由于內部不能有效散熱，對整體強度增長不利。后面實驗會進一步論證硅烷的噴涂均在標準28d養護齡期后。

2.5強度檢測

由于海南地區氣溫較高，施工過程中采取早晚氣溫較低時間段，但最高溫度仍達到30℃，另外考慮現場檢測需考慮結構安全穩定性以及操作的方便性，選取1組試塊進行砼條件養護，送實驗室1組進行標準養護。各試件根據要求安排專人按時間進行硅烷涂刷，用回彈儀測得混凝土強度并記錄數據。實驗得出根據不同養護條件、不同齡期涂覆硅烷對混凝土（C40混凝土）強度的影響。

3.效果分析

（1）涂刷硅烷與未涂刷硅烷混凝土強度對比實驗（見圖1）。

從圖1可得知：由于硅烷顆粒較水泥顆粒小，在各骨料之間起到致密作用，因此增加了混凝土的表觀密度，混凝土強度有所加強。

（2）砼條件養護與標準養護時間長短涂刷硅烷混凝土強度對比實驗（見圖2）。

從圖2可得知：①由于硅烷材料粒的憎水性，涂刷混凝土表面后產生一層保護膜，影響了混凝土內部溫度的散發，因此在未達到養護齡期要求時涂覆硅烷，混凝土強度很難在28d達到相應的承載力要求，部分試塊甚至基本達不到混凝土的設計抗壓強度。②由于施工現場溫度較高，砼條件養護前幾天混凝土強度增長較大，但隨著養護齡期的延長后期強度受外界溫度影響，混凝土內部難以有效散熱。過早涂覆硅烷，使內部溫度更加難以散發。

因此，過早涂覆硅烷，將使得混凝土難以達到設計承載力要求，對結構的安全穩定性有影響，易導致質量安全事故的發生。因此應嚴格按照混凝土養護達到齡期的要求后才能進行硅烷涂覆，否則在齡期較短時涂刷對混凝土強度增長不利，難以達到抗壓承載效果。

4.結束語

綜上所述，在實際工程中，鋼筋混凝土構件表層早齡期噴涂硅烷浸漬劑，可降低混凝土內氯離子的擴散系數，增強混凝土強度。但過高氣溫砼條件養護對比標準養護，應嚴格按照施工規范要求，在混凝土強度達到設計要求后才能進行硅烷浸漬施工。

參考文獻：

[1]李凱.內摻硅烷對混凝土性能影響的試驗研究[D].北京：北京工業大學，2011.

[2]田騰輝，范昌海.硅烷浸漬對濱海地區混凝土結構的防護應用研究[J].市政技術，2017（06）：170-172.