钢筋混凝土是一种非常常见的人工耐久性材料,是建筑的关键组成部分。钢筋混凝土在工业建筑业中发挥着重要作用,特别是在港口、跨海桥梁、高架桥梁、沿海铁路桥桩、隧道、飞机跑道、热电核电、摩天大厦等关键建设中。许多著名的建筑使用了大量的混凝土(如上海全球金融中心,总混凝土工程量为234500m³正负零以上的混凝土量为99800m³),如此巨大的混凝土需求,其严格的设计、高质量标准和优秀的施工技术创造了各种世界纪录,并对其使用寿命提出了100多年甚至更高的要求。这就要求混凝土指标必须超过规范和标准,最基本的是混凝土疾病和劣变保护。
与全球金融中心的室内空气混凝土相比,大多数重点工程混凝土暴露在外,有些也浸泡在海水中。这种室外混凝土总是受到环境污染、区域腐蚀介质等条件的限制,造成一定程度的疾病和不良变化,给混凝土应用带来安全风险,造成无效的危害事故和财产损失。根据中国工程院2001-2003年《中国工业和生态环境腐蚀研究与对策》的统计,1998年中国建设单位(包括桥梁建筑)的腐蚀损失为1000亿元。为了防止混凝土疾病和不良变化造成的危害和损失,许多国内外耐腐蚀技术人员进行了长期的实践和研究,发现硅烷预浸液能有效保持混凝土不受腐蚀,大大提高混凝土的使用寿命。
混凝土的病害和变质通常被称为混凝土腐蚀,分析其原因有多种因素;但主要原因是混凝土碳化和氯离子腐蚀。混凝土碳化是混凝土中的氢氧化钙与渗透到混凝土中的二氧化碳或其他酸性气体在水环境中发生化学反应的过程。该过程导致混凝土碱过低,破坏高浓度饱和碱对钢筋的钝化缓冲作用,最终产生锈蚀,混凝土膨胀和干裂纹。氯离子腐蚀是指靠近海滩、盐湖和氟化物盐的区域。混凝土完全暴露,其毛孔吸收了大量的氯离子(换句话说,氯离子根据混凝土毛孔进入已硬化的混凝土)。这一过程会导致混凝土膨胀,导致钢筋腐蚀,损坏混凝土的整体结构。无论哪个原因,都是混凝土灾难的罪魁祸首,因此必须注意混凝土防腐。
从以上两个主要因素可以看出,混凝土毛孔通道是外部腐蚀介质进入混凝土内部导致混凝土无效的关键因素。除了提高混凝土的压实度外,还使用防腐涂料进行物理涂层保护。理想情况是选择高渗透性液体,参与化学变化,反映物质堵塞毛孔,阻止腐蚀介质的进入。硅烷预浸液属于后者。这种小分子无色透明,涂在混凝土基层具有超强的渗透性和良好的感染力。其有效成分与暴露在酸性或碱性环境中的气体和板的水发生化学反应,产生羟基团。羟基团与板及其自身形成交联、沉积,融入混凝土孔内壁,最终在混凝土孔表面形成稳定的疏水硅网保护层,有效防止外部腐蚀介质和水侵蚀,使内部水蒸气和腐蚀介质,大大提高钢筋混凝土防水功能、耐盐、耐酸碱、耐冻融性,有效防止钢锈,延长钢筋混凝土使用寿命,达到25年以上。
硅烷预浸液的主要成分是异丁基三乙氧基硅烷,具有抗氯离子、抗紫外线、耐磨、耐污垢的自洁作用,还能保持混凝土的透气性。硅烷预浸液具有很强的小分子透水性,可进入混凝土毛孔2-10㎜深度,需求小,喷漆后不影响混凝土本身的外观,新浇筑混凝土应用该材料可加速疏水层的产生。
硅烷预浸液在混凝土基层施工非常简单方便,但必须执行《海港工程混凝土结构工程防腐技术标准》(JTJ275-2000)的有关规定,以保证工程质量。具体工艺如下:
1.清除混凝土基层表面污染物、灰尘、油渍,包括脱膜剂等。
2.混凝土蜂窝、洞眼等缺陷用同型号混合砂浆修补,添加>0.2㎜的缝隙。
3.用高压清洗水清洗,自然干燥72小时或强制吹风干燥。
4.试着在几平方米内喷漆成样品,然后钻芯取样检查。只有在符合要求的情况下才能进行大规模施工。
5.建议使用高压无气喷涂机进行大规模施工,辊刷可用于小面积施工。
6.混凝土必须干燥,使硅烷预浸液充分渗透,保持3-6小时的吸收反应期。干燥前(约10小时)可能会降水或强风,或明显的阳光直射不能施工。
7.应连续进行一次或几次施工,使混凝土毛孔充满硅烷预浸液。立面施工顺序由下而上;底板顶板必须是湿透镜。两次施工间隔不得为6小时。
8.新浇混凝土自然养护不少于28天,混凝土修复不少于15天,可喷涂硅烷预浸液。
9.硅烷预浸液施工温度最好在10-30℃,湿度为80%。
10.打开后使用的硅烷预浸液必须在72小时内用完,超过时间不得使用,必须废弃。
11.硅烷预浸液可配合环氧树脂封闭漆、中间漆和各种颜色漆,禁止接触氯丁胶和沥青材料。
12.做好施工记录,包括温湿度、气候、需求、每个施工周期、渗透表面水平变化等。
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