【可慧讲堂】硅烷浸渍混凝土防水技术

2021-06-21 16:48 可慧

  水在混凝土材料的整个服役过程中起着至关重要的作用,尤其是在混凝土结构的各种劣化作用(冻融、碳化、化学侵蚀、碱-骨料反应、钢筋锈蚀等)中,水更是不可或缺的必要条件和大多数失效机理与模型的控制因素。由此可见,对混凝土进行防水处理是提高混凝土耐久性的有效途径之一 。

  硅烷/硅氧烷有机硅防水剂是一种理想的混凝土、砖石等建材的新型防水材料和表面密封剂,可以溶液、乳液、膏体等形式喷涂在混凝土结构、建筑物表面上,提高其防水、防污、防尘、防腐蚀等性能,可广泛应用于道路、桥梁、隧道、水工、海工等工程中。硅烷浸渍技术在国外应用非常广泛,在国内也已经在许多重点工程中成功使用,如北京五环高架、天津公路大桥、上海东海大桥、深圳盐田港二期和三期工程、杭州湾大桥等。

  工程应用实践证明,硅烷浸渍混凝土防水技术对建筑结构物具有良好的防水、防护作用。因此,正确认识与理解这项新技术对提高混凝土工程耐久性与服役寿命具有重要的意义。

  一、硅烷防水机理:

  ●硅烷的防水机理在学术界已达成共识。首先硅烷在碱性物质激发下与混凝土中的水分发生水解反应生成带有3个羟基的活性硅醇,还可与邻近的硅醇分子起交联反应;然后,硅醇在混凝土及其毛细管孔隙的表面与羟基(来源于水泥中所含硅酸三钙和硅酸二钙不断水化时产生的氢氧化钙)反应,形成不稳定的硅醇键,从而以化学键合方式相连,在混凝土表面和毛细管孔隙表面上形成憎水性的反应层,并起到一定的防水作用。

  ●一般地,混凝土表面防护材料可分为3类:表面膜层封闭材料,混凝土孔密实剂和在混凝土表面孔隙内壁形成的连续的防水膜层'。

  二、混凝土防护材料防护种类:

  ●硅烷浸渍防水处理后混凝土表面生成憎水层,硅烷分子渗进混凝土孔隙中,并在孔内壁上形成一层憎水膜层,从而使得混凝土基材形成了远低于水的表面张力。未经过硅烷处理的混凝土表面亲水性强,水滴可以在其表面弥散开来,形成较大的接触角;而经过硅烷浸渍处理的混凝土表面形成了憎水层,在其表面可形成“滚珠”效应。更为重要的是,硅烷没有堵塞混凝土中的毛细孔,基材的透气性得以继续保持,这样既起到防水的功效,又可以保持混凝土结构的“呼吸”功能,为混凝土结构提供长期持久的保护,提高建筑物的使用寿命。

  三、提高建筑物的防水性:

  ●混凝土、砖、石结构建筑物的主要化学成分为硅酸盐,它们具有较强的吸水性,水通过毛细管将有害物质等带入建筑物内部,进而破坏建筑物的内部结构,降低使用年限。硅烷对硅酸盐基建筑材料有很强的渗透能力,并在材料表面和孔隙内部形成稳定的疏水表面,因此,经硅烷处理的混凝土渗透系数迅速下降,具有很强的防水功能。

  四、提高混凝土结构的耐久性:

  ●混凝土结构的耐久性,是指其在使用过程中经受各种破坏因素的作用而能继续保持使用功能的能力。造成混凝土耐久性降低的原因复杂多样,可分为物理作用、化学作用和机械作用。然而混凝土的劣化总是从表面开始向内扩展,外部侵蚀性离子是导致混凝土结构物耐久性下降的主要原因之一,而氯离子侵蚀则是引起钢筋锈蚀的主导原因。实际上,Cl-,SO42-等一些侵蚀性物质是以水为介质进入到混凝土内部进行破坏活动的。如前所述,硅烷的应用可以在混凝土结构表面及其孔隙内部形成致密的疏水层,阻止水分的渗入,也即阻止了Cl-,SO42-等有害物质向混凝土内部的传输与渗入,从而大大提高混凝土结构的耐久性。

  五、硅烷浸渍施工技术:

  ●硅烷浸渍施工前,应对混凝土表面进行预处理。如混凝土表面有缺陷,则需用水泥浆进行修补;必须清除混凝土基材表面的油污、灰尘、碎屑等物质,并保持混凝土表面呈面干状态。

  ●对于液体或膏体硅烷防水剂,喷涂硅烷的混凝土龄期不应少于28 d或者混凝土修补后不应少于14d;混凝土表面温度保持在5〜45℃之间,施工现场杜绝明火并保持通风;浸渍所需硅烷应一次备足并由经验丰富的操作人员进行施工。浸渍硅烷应连续喷涂,达到被涂表面饱和有喷涂液流淌。在立面上,应自下而上地喷涂,使被涂表面至少5s保持潮湿状态;在顶面或者底面上,都至少有5s保持“看上去是镜面”的状态。

  浸渍用量依照厂家推荐,分两遍喷涂,两次喷涂时间间隔不少于6h。膏体硅烷浸渍施工技术可参考《海港工程防腐蚀技术应用技术规程》执行。

  ●硅烷浸渍剂是一种新型的混凝土结构用有机防水、防护材料。从工程应用效果来看,硅烷浸渍剂不断向膏体化、凝胶化方向发展。硅烷浸渍防水技术是一种有效提高混凝土结构防水、防护功能,延长混凝土工程使用寿命的新技术,具有广阔的应用前景。