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硅烷憎水剂在钢筋混凝土防腐应用中的探讨孙红尧，杨争，孙高霞，单国良，徐雪峰(南京水利科学研究院水文水资源和水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210029)摘要:硅烷憎水剂防腐是钢筋混凝土防护技术的一种，已经在许多工程上得到应用;但在硅烷憎水剂的研究和应用过程中出现了意见分歧．文章总结了这些分歧并进行了探讨．首先，在介绍硅烷憎水剂的防护机理及其在国内外应用现状的基础上，结合以往研究和实际工程应用，分析了使用硅烷憎水剂的混凝土结构在抗光老化、表面憎水性、抗氯离子渗透、抗冻融和抗碳化等方面表现出的耐久性问题;然后，探讨了施工过程中，混凝土表面的潮湿程度、涂装前混凝土表面碳化层和水泥浆的打磨处理、环境温度和风速等因素对涂装效果的影响;最后，提出了今后需进一步研究的重点内容．关键词:有机硅;憎水剂;硅烷;防腐蚀;钢筋混凝土TU56+1．67;TU528．571中图分类号:文献标志码:A文章编号:1009－640X(2013)04－0001－05由于混凝土材料的多孔性特征，周围环境中的CO2气体、水及以水或其他液体为载体的介质(如氯离子等)可穿过混凝土的毛细孔到达钢筋的表面，介质在达到一定浓度时诱发钢筋锈蚀，锈蚀产物体积膨胀导致混凝土开裂破坏．混凝土的开裂进一步加剧了腐蚀介质的进入，形成恶性循环．通常采取提高混凝土的密实性、添加阻锈剂、钢筋表面涂层、电化学保护、混凝土表面涂层和具有呼吸功能的硅烷憎水剂来延长混凝土结构的耐久性．提高混凝土密实性和添加阻锈剂是目前混凝土结构经常使用的措施，但由于钢筋表面涂层会降低钢筋的握裹力，以及后期电化学维护难度加大，所以一直没能大面积使用．混凝土表面涂层和硅烷憎水剂属于附加耐久性增强措施．混凝土表面涂层(如环氧树脂涂料)采取封闭混凝土毛细孔的方式，完全隔断介质或气体的进入和交换;硅烷憎水剂的主要成分通常是硅烷单体、硅氧烷及硅烷/硅氧烷混合物或硅烷/硅氧烷聚合物．有机硅化合物或聚合物最显著的特点就是具有较强的呼吸功能和憎水性能，并且不改变基材的原始外观，可以帮助混凝土抵御氯离子、水等化学介质的侵入，具有抗氯离子渗透的性能，因此在海港工程、道路桥梁工程、水利工程等逐步推广应用．1硅烷憎水剂的防护原理硅烷憎水剂(如异丁基三乙氧基硅烷)是防水涂料的一类，与其他防水涂料的区别表现为:其他防水涂料利用混凝土的可渗透性，渗入到混凝土表面一定深度将孔隙完全堵塞或在表面将毛细孔封闭(如图1(a)和(b));采取硅烷浸渍封闭保护则是在混凝土孔隙表面形成憎水层，维持了混凝土孔隙的透气性和自然外观(如图1(c))，所以不会像其他成(a)填塞毛细孔(b)成膜涂料(c)硅烷憎水剂图1Fig．13种解决孔隙问题的方式Threewaysofsolvingcapillarypenetrationproblem收稿日期:2013－02－21基金项目:国家自然科学基金资助项目;交通运输部西部交通项目资助(200631822302－02)作者简介:孙红尧(1965－)，男，江苏盐城人，教授级高级工程师，主要从事腐蚀与防护技术的研究开发．E-mail:rehaha@163．com2水利水运工程学报2013年8月膜涂料一样发生鼓泡、破裂，同时还特别适用于路面等需要耐磨蚀和防腐蚀的场合．在混凝土表面碱性条件下，硅烷憎水剂(如烷基烷氧基硅烷)分子结构上的烷氧基水解，与混凝土表面的无机硅酸盐分子形成化学键，具有憎水作用的烷基排列在表面发挥憎水的作用，基材表面与水的接触角增大至θ大于90°，从而阻止水的进入，达到防水效果．硅烷憎水剂的防护特点是不改变混凝土的颜色、憎水、保持混凝土的呼吸功能(见图2)．图2硅烷憎水剂处理的混凝土表面(接触角θ＞90°)Fig．2Concretesurfacetreatedwithsilanehydrophobicagent(contactangleθ＞90°)2硅烷憎水剂的应用情况硅烷憎水剂已被广泛应用于各类钢筋混凝土结构中，特别适用于在恶劣环境中使用的高标号混凝土结构，如海港码头，受盐雾、除冰盐侵蚀的公路、立交桥、电线杆，温差极大的高原地区等．在国外，硅烷憎水剂已被应用于房屋建筑、港口码头、公路、桥梁、下水道、供水饮水系统和许多新型的混凝土制品(砌块砖、黏土砖、路缘石等)．例如:新加坡章宜码头(2800m2混凝土预制板保护)、新加坡丹戎禺悬索桥、柬埔寨Sihanoukville码头、澳大利亚悉尼歌剧院(巨大的混凝土花瓣部分)、英国Severn大桥、瑞士Furstenland大桥、Meggenhus大桥、Nordre河大桥、Grndals大桥、Tranebergs大桥以及日本的Okumiomote大坝均先后采用硅烷膏体．Asai和国内硅烷憎水剂也逐步得到推广应用．如盐田港二期集装箱码头及其约40000