浅析硅烷浸渍对混凝土强度的影响

王振兴

摘 要：文章介绍了硅烷浸渍在恒大海花岛2#岛直立式护岸工程中的钢筋混凝土构件不同养护龄期防腐蚀的效果和影响，着重研究了防腐蚀硅烷喷涂的施工工艺，证明喷涂防腐蚀硅烷在施工不定的环境下能提高海工钢筋混凝土构件的强度，对混凝土具有一定的保护作用。

关键词：混凝土强度 硅烷浸渍 防腐措施

混凝土因其独有的性能及其经济优越性和耐久优越性，在现代社会成了不可替代的材料，无论是在道路、桥梁、隧道、海港工程以及房建里都离不开它。而有数据表明，在海洋环境下的混凝土结构经常过早损坏，一般使用10～20年就得需要大修，达不到其设计的使用年限。因而提高海洋环境下混凝土结构的耐久性将是重点研究。利用硅烷的物理特性可渗性及化学特性憎水性，在混凝土内部形成隔离层，阻止或延缓海水中氯盐的侵入，从而延长混凝土中钢筋的使用年限来提高混凝土结构的耐久性，目前被认为是最经济且有效的措施是硅烷浸渍。混凝土结构的耐久性方面现无法直接得出，而混凝土强度则可以通过回弹仪等得出的，通过对混凝土强度的测试，能直接得出混凝土的抗压强度，并间接反映混凝土构筑物的耐久性指标。文章结合恒大海花岛2#岛直立式护岸工程对硅烷浸渍的施工工艺和对混凝土强度的影响加以阐述。

1.工程概况

1.1海工防腐蚀涂层工程量

恒大海南海花岛2#岛直立护岸工程位于海南省儋州市白马井镇，排浦港与洋浦湾之间的海湾区域，港池西岸直立堤段总长约550.7m，东岸长约626.9m。工程区年平均风速为3.6m/ s。常风向为ENE向，频率为22.3%，次常风向为NE，频率为18.10%。海花岛属于典型的热带季风性海洋气候，在这样的环境下，混凝土构件腐蚀严重。因此，采取适当的措施来保护混凝土构件的强度和耐久性。根据设计图纸要求，沉箱混凝土均采用强度为C40普通混凝土，胸墙混凝土采用强度为C35普通混凝土，其内添加海港抗腐蚀增强剂（JS-HGCPA），提高混凝土耐久性，为防止现浇胸墙混凝土开裂，在现浇时掺入聚乙烯醇纤维（JSBDC）。本工程需海工防腐涂覆硅烷的有沉箱和胸墙，沉箱胸墙个数总共均为156个，对沉箱四周采用硅烷进行防腐处理，涂刷范围为沉箱顶至沉箱底部外表面；对沉箱混凝土外侧结构表面采用异辛基三乙氧基硅烷膏体做为硅烷浸渍材料。

1.2海工防腐蚀涂层材料物化参数

根据《水运工程结构耐久性设计标准》（JTS 153-2015）、《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ 275-2000）的规定和设计要求，硅烷浸渍剂采用江苏沃佳新材料科技有限公司的产品异辛基三乙氧基膏状硅烷（硅烷浸渍剂OS308），其具有良好的防腐，防水效果、经济成本、以及简单的施工工艺。其物化参数如下：外观为白色膏体；活性成分含量85%；闪点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

混凝土所用水泥为华润海岛牌P.O42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰为海口粤洁能环保建材有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰；砂为海头砂场生产的细度模数为2.7的河砂；碎石为华海石场生产的5～31.5mm连续级配的碎石。混凝土为C35、C40的商砼，混凝土的配合比见表1。

2.施工工艺

2.1现浇沉箱外层处理

（1）首先清洁混凝土表层，清楚欲处理的混凝土面层的污物，待浸渍面应在浸渍前自然干燥。使用养护剂养护时，在硅烷浸渍前应充分清除。

（2）对表面的蜂窝麻面采取措施填充修复，所需材料需与硅烷相融，松散石子、气泡、软弱混凝土层应加以处理后再进行硅烷涂刷[1]。

（3）用淡水冲洗，达到处理后的混凝土表面无露石、蜂窝麻面、碎屑等不牢附着物的目的。

2.2喷涂硅烷施工步骤

（1）施工采用低压喷涂的方式。施工工具采用低压泵。使用低压泵施工时，重复喷涂，直到表面润湿，采用专用稀释剂稀释，不得加水稀释。

（2）硅烷防腐施工属于高空作业，因此采用搭设操作平台进行施工。操作平台可移动，且可以上下搭接，以保证喷涂作业的安全。

（3）对于垂直面，采用自下而上施工，达到饱和浸渍；对于水平面或底面，应采用连续涂刷技术达到饱和浸渍。

（4）采取两层涂覆，第二层应在第一层喷涂后表层未干前施工。

2.3喷涂施工的注意事项

（1）混凝土龄期达到28d，或混凝土修补后14d。

（2）硅烷施工时应注意温度控制在5～35℃之间，施工时对降水以及风力也应按规范要求进行，以减少材料浪费。

（3）浸渍硅烷材料应在开启72h内用完，否则应予废弃。

（4）承包商应向设计方提交硅烷厂方的产品合格证书，需确认该材料满足设计要求。产品中的说明必须具有拟用材料的详细资料、施工说明，缺陷修补方法等以及样品。

2.4喷涂时间

根据《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ 275-2000）中要求混凝土满足28d的龄期要求后进行硅烷涂覆。主要原因是：（1）效果逐渐减弱：混凝土过早涂覆硅烷，随着混凝土养护龄期的延长，硅烷的渗透深度会慢慢变小，涂刷效果减弱；（2）强度增长不利：相对于没有涂覆硅烷的混凝土试件，早龄期涂覆硅烷可以提高混凝土强度，虽然达到了降低混凝土氯离子扩散系数增加混凝土的耐久性，但由于内部不能有效散热，对整体强度增长不利。后面实验会进一步论证硅烷的喷涂均在标准28d养护龄期后。

2.5强度检测

由于海南地区气温较高，施工过程中采取早晚气温较低时间段，但最高温度仍达到30℃，另外考虑现场检测需考虑结构安全稳定性以及操作的方便性，选取1组试块进行砼条件养护，送实验室1组进行标准养护。各试件根据要求安排专人按时间进行硅烷涂刷，用回弹仪测得混凝土强度并记录数据。实验得出根据不同养护条件、不同龄期涂覆硅烷对混凝土（C40混凝土）强度的影响。

3.效果分析

（1）涂刷硅烷與未涂刷硅烷混凝土强度对比实验（见图1）。

从图1可得知：由于硅烷颗粒较水泥颗粒小，在各骨料之间起到致密作用，因此增加了混凝土的表观密度，混凝土强度有所加强。

（2）砼条件养护与标准养护时间长短涂刷硅烷混凝土强度对比实验（见图2）。

从图2可得知：①由于硅烷材料粒的憎水性，涂刷混凝土表面后产生一层保护膜，影响了混凝土内部温度的散发，因此在未达到养护龄期要求时涂覆硅烷，混凝土强度很难在28d达到相应的承载力要求，部分试块甚至基本达不到混凝土的设计抗压强度。②由于施工现场温度较高，砼条件养护前几天混凝土强度增长较大，但随着养护龄期的延长后期强度受外界温度影响，混凝土内部难以有效散热。过早涂覆硅烷，使内部温度更加难以散发。

因此，过早涂覆硅烷，将使得混凝土难以达到设计承载力要求，对结构的安全稳定性有影响，易导致质量安全事故的发生。因此应严格按照混凝土养护达到龄期的要求后才能进行硅烷涂覆，否则在龄期较短时涂刷对混凝土强度增长不利，难以达到抗压承载效果。

4.结束语

综上所述，在实际工程中，钢筋混凝土构件表层早龄期喷涂硅烷浸渍剂，可降低混凝土内氯离子的扩散系数，增强混凝土强度。但过高气温砼条件养护对比标准养护，应严格按照施工规范要求，在混凝土强度达到设计要求后才能进行硅烷浸渍施工。

参考文献：

[1]李凯.内掺硅烷对混凝土性能影响的试验研究[D].北京：北京工业大学，2011.

[2]田腾辉，范昌海.硅烷浸渍对滨海地区混凝土结构的防护应用研究[J].市政技术，2017（06）：170-172.