有机硅防水剂在桥梁混凝土防撞护栏防腐中的应用

杨旭光

(河北省交通规划设计院试验检测室)

1 概 述

混凝土结构是土木工程中最常用的结构形式之一。近年来，混凝土耐久性的问题变得越来越突出，并得到业界的广泛重视。这主要是因为混凝土碳化、氯离子侵蚀、冻融破坏并继而引发的钢筋锈蚀以及整体承载能力下降等问题日益突出。特别是对于冬季昼夜温差较大以及氯离子含量高的环境下，怎样增加混凝土结构的使用寿命，提高混凝土耐久性更成为了一个亟待解决的问题。

2 硅烷浸渍防水剂的防水原理及分类

有机硅防水剂通常以烷基/烷氧基硅烷、硅氧烷、烷基硅酸盐和含氢硅油等为主要活性成分。虽然目前市场上有机硅防水剂的种类繁多，但是它们的防水原理却都是相同的，简单来说，即是在混凝土表面及孔隙内部形成定向排列的硅氧烷憎水膜。例如甲基硅酸盐溶液，其生成的防水膜中的羟基能与混凝土表面的极性基团发生缩合反应而与水泥基材牢固结合，而非极性的甲基向外伸展形成憎水层。再如工程领域常用的硅烷，首先在混凝土中所含的作用下水解形成硅醇，接着硅醇与羟基反应形成硅氧烷链，并最终形成硅树脂憎水层。有机硅防水剂不堵塞混凝土毛细孔隙，也即保持了基材的呼吸功能。

有机硅防水剂大致可分为水溶性、溶剂型、乳液型以及膏体有机硅防水剂。其中水溶性有机硅防水剂以水为介质，挥发性低，环保性好;而溶剂型则以有机溶剂为载体，对环境的会造成一定的污染，且部分产品具有易燃易爆的特点。乳液型有机硅防水剂为加入适量催化剂和助剂的纯有机硅防水剂或改性有机硅防水剂经乳化剂乳化制得，不同乳化剂的选择对有机硅防水剂的稳定性影响很大，从而影响了其防水性能。硅烷膏体材料则主要为了解决液体产品涂刷时流失严重的问题而研发，同时也具有渗透深度较大的优点。

3 硅烷浸渍材料的使用现状

不同领域的规范各自对该领域的有机硅防水剂的使用做出了规定，例如《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ 275－2000)中推荐采用异丁烯三乙氧基硅烷单体，《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07－01－2006)则推荐采用辛基或异丁基硅烷，《铁路混凝土结构耐久性修补及防护》(TBT 3228－2010)则推荐采用主要成分为异辛基三乙氧基硅烷的液体或膏体。现有的研究结果表明，异丁基三乙氧基硅烷的渗透深度大于异辛集三乙氧基硅烷，但是异辛基三乙氧基硅烷具有较长的基团，其稳定性更好。至于两者在实际工程中究竟孰优孰劣，还具有一定的争议性。

同时，实际工程上采用的有机硅防水剂的也是种类繁多，而且生产厂家和性能指标也各不相同。例如黄海大桥即是采用了异丁烯三乙氧基硅烷单体。辽开高速公路的桥梁伸缩缝、防撞墙以及通道护栏基座混凝土采用40%活性成分的水溶性硅烷产品，嘉绍大桥则采用了有效成分为异辛基三乙氧基硅烷的有机硅防水剂产品。瑞士St Gallen 的Fǔr－stenland 大桥是最早使用新型硅烷膏体技术的桥梁。河北省的石黄高速公路的混凝土防撞护栏曾使用过异辛基改性聚硅氧烷乳液，取得了良好的效果。

由于桥梁各构件有主次之分、所处的腐蚀环境各不相同，如果用在较次要而且所处腐蚀环境次恶劣的桥梁构件上，应用价格较昂贵的产品，那么就显得不经济。因此，有的产品虽然有效成分含量较低，渗透深度较小，但是因其价格便宜，有的兼具环保性和施工安全性，因此用在腐蚀环境次恶劣的次要构件上反而得到较高的性价比。因此在制定实际工程方案时，应综合考虑工程规模、工程重要性、腐蚀环境、构件重要性以及经济性，多收集类似工程的实践经验，选择效果最优的产品，不应一味追求使用高价产品。

4 张承高速公路桥梁混凝土防撞护栏防腐处治方案

虽然有机硅防水剂应用工程实例较多，但是其使用具有一个特点，即不改变基面外观。这就导致了在某些对外观要求较高的场合不宜使用或者单独使用有机硅防水剂。特别是如果原有基面存在剥落病害，在进行防水处理前需要进行修补的情况，由于修补后区域与原有区域存在色差，会造成外观上的不协调感。

以张承高速公路的桥梁混凝土防撞护栏为例，部分路段的防撞护栏底部已经出现了剥落病害，在进行防水处理前需要采用环氧砂浆修补，此时如果单纯采用有机硅防水液做防水处理，势必影响外观。由于混凝土防撞护栏具有比较高的外观要求，所以拟在有机硅防水液浸渍的基础上补涂环氧封闭底漆+柔性氟碳面漆，以便改善外观。

施工主要流程为基面检查与处理——有机硅防水剂浸渍——涂刷环氧封闭漆1 道——涂刷柔性氟碳面漆2 道。主要施工工艺如下。

(1)基面检查

采用高压淡水(压力不小于20 MPa)、喷砂或手工打磨等方法将混凝土表面的浮灰、浮浆、夹渣以及疏松部位清理干净。局部受油污污染的混凝土表面，用碱液、洗涤剂或溶剂处理，并用淡水冲洗至中性。

(2)有机硅防水剂浸渍

在混凝土基面上，采用低压喷涂方式进行涂装，喷涂两遍，喷涂量为300 ml/m2，间隔时间为6 h，使硅烷达到更高的渗透深度。硅烷喷涂时应使被涂表面饱和溢流，在立面上，应自下向上滚涂，两道滚涂间应重叠1 ～2 cm，确保不漏涂，使被涂立面至少有5s 保持“看上去是湿的”状态，形成30 ～50 cm 晶莹液体垂幕。而在顶面或底面上，都至少有5 s保持“看上去是湿的镜面”状态。

(3)涂刷封闭底漆

封闭漆宜采用高压无气喷涂，不得漏涂。封闭漆黏度应适当，以保证渗透性。涂覆应均匀，不得有露底现象。对蜂窝、边角等不易涂装的部位，用刷涂法进行预先涂装或补涂。

(4)涂刷柔性氟碳面漆

待上一层涂料干燥完全后，方可进行面层涂料涂装。面层涂料为双组份涂料时，面层涂料配制应严格按面层涂料出场说明规定，并经试验检测满足性能指标后，确定配合比，按比例进行调漆。

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