硅烷浸渍技术在公路混凝土结构耐久性保护的应用

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1、硅烷浸渍技术在公路混凝土结构耐久性保护的应用谢志明武汉道尔化工有限公司重大基础建设工程的安全性、耐久性是关系到国民经济建设的重大问题。然而，重大建筑物结构如地球上的所有生物一样，均存在“生老病死的生命周期”。由于风化、溶蚀、冻融、日照碳化、剥落、钢筋锈蚀等引起混凝土工程病变,混凝土结构在长期自然环境和使用条件下，材料的老化和结构性能的劣化不可避免。建造混凝土工程规模大、难度高，建设费用昂贵。混凝土结构耐久性不足而造成的直接和间接损失之大，已远远超出人们的预料，这在欧美发达国家已构成严重的财政负担。据一项调查显示，美国的

2、混凝土基础设施工程总价值约为6万亿美元，美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏，平均每年有150～200座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足20年；美国共建有混凝土水坝3000座，平均寿命30年。如何解决混凝土耐久性等系列难题？国内外科学家们研究了很多方法，除了应用高性能混凝土和混凝土初期养护质量等保护措施，主要有以下几种混凝土结构附加防腐防护措施：环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂、混凝土表面涂层、防腐面层、阴极保护等。其中，从上个世纪80年代起，硅烷浸渍技术在北美和欧洲已被广泛应用于公路、海港、车库、高架桥、大坝等结构混凝土建筑物

3、的保护。国际上已将该技术列入建筑物混凝土及钢筋混凝土防腐延长建筑物寿命的手段加以规范。如欧洲规范prEN1504(2003)《混凝土耐久性表面保护》,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《JTJ275-2000海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》和《CCES01-2004混凝土结构耐久性设计及施工指南》、《JTG/TB07-01--2006公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》、中把硅烷浸渍技术作为一项重要防腐措施列入其中，目前铁道部及建设部的行业标准也正在编写中。硅烷混凝土防护产品既是一种具有良

4、好渗透性、耐久性、环保型的有机硅防水、防腐剂，又是一种性能优良的混凝土表面密封剂，渗涂混凝土表层，应用于房屋建筑、港口码头、公路、桥梁、下水道、机场、工业厂房、污水处理池、供水饮水系统和许多混凝土制品（砌块砖、黏土砖、路缘石等）。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、用途广泛的特点。例如：保护公路桥面不受除冰盐类的腐蚀、保护海洋环境建筑物混凝土及钢筋不受海水盐类的影响；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、防撞墙；喷涂于彩色砌块砖的表面（主

5、要提高防渗及防泛碱的能力）。目前，该类硅烷混凝土养护产品已被成功应用于澳大利亚悉尼歌剧院的屋顶、美国奥克兰－旧金山跨海大桥、波罗的海跨海大桥、英格兰－威尔士跨海大桥、印度尼西亚SELATAN水站，以及我国台湾高雄小港机场跑道、香港国际机场、台湾北二高大溪－龙潭段高速公路等众多工程。近年来，硅烷浸渍已在国内一些重大标志性建筑结构成功应用，如深圳盐田港大陆地区盐田港、杭州湾大桥、长江三峡大坝、洋山港、浙江余杭污水处理池等工程中采用该项技术，取得了优异的效果。优异的抗氯离子性能海洋环境、立交桥等结构的使用环境非常恶劣且具有典

6、型代表性。处于氯化物侵蚀的恶劣环境中的混凝土结构，由于基材毛细孔的吸收和扩散作用，是沿海混凝土结构和市政桥梁腐蚀破坏的最重要原因之一，也广泛存在于公路、铁路桥梁上。原北京西直门立交桥为例，落水口一侧墩柱氯化物含量较高，最大值达0.29%，渗透深度达到80mm，致使只使用了19年就不得不拆除重建。而在海洋环境的破坏更是触目惊心，如福宁高速公路2002年9月建成投入使用后，仅仅五年多的时间于2007年10月就对下白石特大桥等八座海边桥梁浪溅区及水位变动区下部结构进行维修加固。在公路道桥的使用中，在北方和盐碱、沿海地区，化冰

7、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。在冬天，海盐和防冻盐（新型环保型的融雪剂亦含Cl-）对混凝土建筑物是一个很严重的问题。这些盐类通常是被风或者往来车辆飞溅的水带到混凝土的表面上，然后随着时间的推移逐渐渗透到混凝土内部。当它渗透到钢筋上时，就会侵蚀钢筋，导致钢筋上的混凝土碎裂剥落。而使用硅烷浸渍处理后，就能够很好的解决这些问题。所以，使用硅烷浸渍技术作为防止氯盐、尤其是对海工混凝土结构耐久性保护的措施已是广大工程技术人员的共识。硅烷浸渍是

8、美国公路路桥防护中最广泛采用方案。早在1994年CadyPhilipD在《美国高速公路研究计划NCHRP》第209号论坛中的调查显示，美国高速公路路桥防护材料中有33%采用的是硅烷。同时，NCHRP针对美国各州高速公路路桥常用的混凝土防护材料，对21种材料进行一系列性能研究后，在5种具有较好防水及耐氯离子侵蚀效果的防护材料中，硅烷