混凝土硅烷膏体浸渍剂甄别方法研究

李卿，徐健岩，徐浩

[瓦克化学（中国）有限公司，上海 200233]

0 引言

混凝土以其优异的性能已被广泛用于基础建设和民用建设等工程中[1]。然而，混凝土结构易受外界环境影响破坏，如海水腐蚀、冻融循环破坏、盐类腐蚀、酸雨腐蚀、霉菌和微生物滋生等[2]。防止外界有害因素对混凝土的侵蚀尤为重要。硅烷浸渍作为混凝土常用的防护方法可有效降低外界侵蚀物质对混凝土的破坏，被广泛应用于桥梁、港口、码头、市政和民用建筑混凝土保护，相对于其它外防护措施，是一种简便、经济、长效的混凝土保护措施。

目前，硅烷浸渍保护主要采用硅烷膏体和硅烷液体[3]。然而在实际施工过程中，低黏度的硅烷液体容易流挂造成活性组分的损失，实际用量增大，且不利于顶部及侧面施工。硅烷膏体浸渍剂不仅拥有硅烷浸渍剂所共有的性能，同时由于其具有良好的触变性，特别适用于顶部及侧面施工。此外，硅烷膏体在混凝土表面的接触时间较长，活性硅烷得以被充分渗透吸收，可避免硅烷液体产品流挂损失所造成的浪费。10多年来，硅烷膏体浸渍剂以其优异的性能及施工便利性已被成功应用在诸多大型重点工程中。

本文就硅烷膏体浸渍剂的外观性能、储存稳定性、应用涂覆性能展开讨论与研究，旨在寻找较为简便有效的方法区分硅烷膏体，并对混凝土保护工程中硅烷膏体浸渍剂的选用起一定的指导意义。

1 试验样品及主要设备

1.1 试验样品

瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C、市售硅烷膏体、市售高黏度乳液、瓦克有机硅乳液SILRES BS 4004。

1.2 主要仪器设备及材料

质构仪 TA.XTPlus、坍落度筒 Φ3 cm×5 cm、400 mm×200 mm×20 mm自流平混凝土块、羊毛刷、羊毛辊。

2 试验内容及方法

2.1 硅烷膏体质构仪分析测试

为表征硅烷膏体的外观，通过使用质构仪测试硅烷膏体的穿透力和粘附力（见图1）。首先设置质构仪合适的参数，将硅烷膏体均匀加满到容器中，并搅拌均匀、振捣至筒内无空隙，将容器口试样刮平，使用预先设置的质构仪参数及程序，进行质构仪分析测试，并分析图谱中穿透力和粘附力变化趋势。

图1 质构仪TA.XTPLUS装置

2.2 硅烷膏体坍落度和扩展度测试

虽然采用质构仪测试可有效区分膏体和乳液，但具体操作和实施较为复杂，故本试验同时尝试通过坍落度和扩展度的测试来简便有效区分硅烷膏体。首先将内径3 cm、高5 cm的坍落度筒放置于表面平整的玻璃板，并将测试样品均匀加入至坍落度筒中，直至填充完全并搅匀、振捣5次至筒内无空隙，然后将坍落度筒口试样刮平。测试开始后，将坍落度筒在3 s内匀速提起，任筒内试样因自重在玻璃板表面自由坍落。

在规定的测试时间内，观察、测量试样规则圆形的竖直方向和水平方向数值为扩展度、测量坍落度筒与试样最顶部的下坍距离为坍落度。试验平行测试3次，取其平均值作为测试结果。

2.3 硅烷膏体储存稳定性测试

采用室温储存及热储存2种方法测试硅烷膏体储存稳定性，观察储存后硅烷膏体产品的外观及其变化，进行硅烷膏体稳定性的测试。

室温储存稳定性：取10 ml样品2份置于带塞的试管中，室温密封12周，观察其分层、飘油及沉淀的情况。

热储存稳定性：取10 ml样品2份置于带塞的试管中，于45℃烘箱中放置14 d，观察其分层、飘油及沉淀的情况[4]。

2.4 硅烷膏体涂覆性能测试

为进一步分析在工程实践应用中硅烷膏体的可操作性，试验分别使用羊毛刷和羊毛辊，将硅烷膏体以300 g/m2的用量，均匀涂覆至混凝土块表面，观察试验过程中硅烷膏体的施工性能、渗透性、干燥速度、涂覆后外观等。

3 试验结果及讨论

3.1 硅烷膏体外观性能

从产品外观上观察，瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C为白色膏体，是具有触变性、不流淌的产品；而市售硅烷膏体外观为乳白色，其产品状态介于高黏度乳液与膏体之间，且刺激性气味较大。

3.2 硅烷膏体质构仪分析（见图2）

图2 质构仪测试的图谱

由图2可见，瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C的谱线图近似正弦曲线，波峰波谷明显，呈现典型的膏体特性；市售硅烷膏体的谱线图与市售高黏度乳液相似，近似分段直线，无明显波峰波谷，呈现典型的高黏度乳液特性；常规乳液样品SILRES BS 4004由于黏度很低，谱线图近似直线，无明显波峰波谷，呈现典型的乳液特性。因而，如测试结果所示，瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C穿透力与粘附力值变化趋势明显，体现出良好的膏体特性。在实际工程应用中，体现为更简单有利的施工操作。

3.3 硅烷膏体坍落扩展度（见表1）

表1 坍落度及扩展度测试结果

测试中瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C的扩展度及坍落度很小，展现良好的膏体状；市售高黏度乳液与市售硅烷膏体扩展度及坍落度较大，呈高黏度乳液状；常规BS4004乳液由于黏度很低，扩展度及坍落度极大。

按照此测试方法可简便有效区分膏体及高、低黏度乳液。测试时间5 min坍落程度趋于稳定，建议规定膏体扩展度4～6 cm、坍落度不大于2.5 cm。

3.4 硅烷膏体储存稳定性测试

室温储存稳定性：在室温密封12周后，瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C与市售硅烷膏体仍保持均一状态，室温储存稳定性优良。

热储存稳定性：瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C在45℃烘箱中放置14 d后仍保持均一状态，无分层飘油现象，热储存稳定性优良；市售硅烷膏体在热储存后，出现了轻微分层的现象，体现为乳白色膏体上层出现少量透明的液体，热储存稳定性欠佳。

3.5 硅烷膏体涂覆性能测试

为进一步分析在工程实践应用中硅烷膏体的可操作性能，试验分别使用羊毛刷及羊毛辊涂覆应用测试。测试结果见表2，涂覆效果如图3所示。

表2 硅烷膏体涂覆性能测试结果

图3 硅烷膏体的涂覆效果

采用羊毛刷及羊毛辊涂覆瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C的过程中，瓦克硅烷膏体因其优异的触变抗流挂性能及液化吸收速度，无流挂滴落现象，硅烷膏体长时间附着，并渗透入混凝土基材内部且处理后保持基材原色，无颜色加深；而涂覆市售硅烷膏体的过程中，产生了流挂滴落，并造成了不必要损失，加大了涂覆施工的操作难度。

优异的触变抗流挂性能及液化吸收速度，可以使瓦克硅烷膏体长时间附着并渗透入混凝土基材内部，避免流挂损失所造成的浪费，施工性能及经济环保性能更为优异。

4 结语

（1）从产品外观上观察，瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C为白色膏体，是具有触变性、不流淌的产品；而市售硅烷膏体外观为乳白色，其产品状态介于高黏度乳液及膏体之间，且刺激性气味较大。

（2）通过质构仪分析测试硅烷膏体性能。瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C的穿透力及粘附力值变化趋势明显，呈现出良好的膏体特性；而市售硅烷膏体的谱线图与市售高黏度乳液相似，近似分段直线，无明显波峰波谷，膏体特性不明显。

（3）为了更简便有效区分硅烷膏体，试验同时采用了坍落度和扩展度的测试方法。瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C扩展度及坍落度很小，展现了其优异的膏体特性；而市售硅烷膏体扩展度及坍落度较大，呈高黏度乳液状。

（4）坍落度和扩展度的测试方法可简便有效区分膏体及高、低黏度乳液。测试时间5 min时坍落度趋于稳定，建议规定膏体扩展度4～6 cm、坍落度不大于2.5 cm。

（5）经过室温及热储存后，瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C保持均一、稳定、无飘油的状态，膏体特性及稳定性均优于市售同类产品。

（6）为进一步分析在工程实践应用中硅烷膏体的可操作性能，试验分别用用羊毛刷及羊毛辊，以300 g/m2硅烷膏体的用量处理混凝土试块。使用瓦克硅烷膏体SILRES BS CREME C处理过程中，其具有优异的触变抗流挂性能、液化吸收速度，可以使硅烷膏体长时间附着渗透入混凝土基材内部，施工性能及经济环保性能更为优异，且处理后保持基材原色，无颜色加深。

[1]吴平，Dr.Heinz Geich.硅烷膏体浸渍剂在保护混凝土中的实际应用[J].混凝土，2003（10）：62-65.

[2]苏海防，王锐劲，黄君哲，等.膏体硅烷在高性能混凝土中的保护效果[J].中国港湾建设，2007（3）：30-35.

[3]马虎，马爱斌，刘冠国，等.硅烷膏体浸渍混凝土表面性能研究[J].混凝土，2011（6）：97-99.

[4]肖春霞，康晓君，冯黎喆，等.混凝土用硅烷膏体防水浸渍剂的研制[J].中国建筑防水，2013（1）：8-10.