硅烷浸漬在長白山機(jī)場站坪擴(kuò)建工程中試驗(yàn)研究與應(yīng)用

鄧可庫+劉國金

摘 要：在北方寒冷地區(qū)，機(jī)場道面混凝土凍害是道面混凝土過早破壞的最主要原因之一。水是造成混凝土破壞的主要原因，它可導(dǎo)致混凝土直接的物理變化，如霜凍及解凍而產(chǎn)生的張力，也是傳遞腐蝕性物質(zhì)如氯離子、酸性氣體等有害物質(zhì)的載體。在混凝土表面涂抹硅烷是隔絕水與混凝土接觸的有效措施。涂抹硅烷后的混凝土抗水滲透性能明顯提高，抗凍性能提高了33%。

關(guān)鍵詞：機(jī)場道面；混凝土；凍害；硅烷浸漬；抗凍性；耐久性

引言

長白山機(jī)場是中國第一森林旅游機(jī)場，機(jī)場坐落在吉林省白山市撫松縣松江河鎮(zhèn)長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)池西區(qū)。機(jī)場場區(qū)為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季比較分明，唯冬季稍長。年平均氣溫4.2℃，極端最高氣溫為34.1℃，極端最低氣溫為-34.5℃，7月份平均氣溫為20.6℃，最熱月（7月）氣溫平均為25.8℃。夏季涼爽宜人，雨水充沛，年均降水量為812.60mm；年最大降水量為1139.70mm，最小降水量為676.70mm，降水主要集中在6月下旬-8月上旬。最大積雪深度為0.52m。最大凍結(jié)深度為1.80m。風(fēng)向以SE，SW為主，年平均風(fēng)速為2.30m/s，四月份最大，平均風(fēng)速為3.1m/s。站坪、聯(lián)絡(luò)道擴(kuò)建面積為35900m2。

眾所周知，造成混凝土破壞的一個主要原因，是環(huán)境因素對混凝土中鋼筋的腐蝕?？諝庵兴嵝詺怏w引起的碳化[1]；水中溶解的鹽類，尤其是氯離子，都能對混凝土造成災(zāi)難性的腐蝕。此外，混凝土內(nèi)產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)時，水分也是堿骨料反應(yīng)的必要條件。

對混凝土最有效的保護(hù)方法，就是防止混凝土與水分及有害物質(zhì)接觸[2]。為此可以在混凝土上涂覆保護(hù)涂層或防水層得以實(shí)現(xiàn)。近年來硅烷等有機(jī)硅產(chǎn)品被認(rèn)為是最適合這種用途的物質(zhì)之一。對工程實(shí)際中選擇對混凝土進(jìn)行防腐保護(hù)有一定的指導(dǎo)意義。

1 混凝土試件的制備

1.1 混凝土原材料

1.1.1 水泥：42.5級普通硅酸鹽低堿水泥。

1.1.2 砂：河砂，細(xì)度模數(shù)為M=3.1。

1.1.3 石：4.75mm～16mm、16mm～31.5mm、兩級配石灰?guī)r碎石。

1.1.4 外加劑：AJF-6 引氣減水劑。

1.1.5 水：自來水。

1.1.6 硅烷：思康SP205硅烷浸漬劑。

1.2 混凝土配比

選取兩種配合比，分別為普通混凝土（簡稱P）和引氣混凝土 （簡稱Y） ，配合比見表1。

表1 混凝土的配合比

1.3 試樣制作

1.3.1 制樣：抗凍試驗(yàn)采用100mm×100mm×400mm的混凝土鋼制試模成型，試模內(nèi)表面不使用油性脫模劑，3個試件為一組?？顾疂B透試驗(yàn)采用上口直徑175mm×下口直徑185mm×高度150mm的圓臺體鋼制試模成型，6個試件為一組。

1.3.2 試樣處理：按國家標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，取出試樣放至面干后，對需涂覆硅烷浸漬劑的試樣面用砂布打磨刷新，去除表面附著物，并將打磨面洗凈、晾干。在混凝土試件上均勻涂抹硅烷浸漬劑，每遍使用量為300mL/m2。第二遍涂覆與第一遍涂覆間6小時，試樣涂覆硅烷浸漬劑后，置于溫度為20℃～23℃、相對濕度為50%～70%的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，7天后，取出試樣按相關(guān)要求進(jìn)行測試。

2 抗水滲透試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了有效的說明表面涂抹硅烷對混凝土防水滲透的有效性，采用逐級加壓法進(jìn)行試驗(yàn)來評價硅烷浸漬混凝土抗?jié)B性。試件按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)?？?jié)B試驗(yàn)的結(jié)果見表2。

從表2可以看出：在相同試驗(yàn)條件下，普通混凝土、引氣混凝土表面涂抹硅烷試件的滲透度和不涂抹硅烷的試件均有不同程度的減小，其中P2、Y2、P1、Y1相對于空白試件P0、Y0滲透度降低幅度分別30.5%、28.9%、15.7%、13.0%。說明硅烷浸漬在同一試驗(yàn)條件下，硅烷浸漬能明顯提高混凝土的抗?jié)B性能。

3 抗凍試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)。

抗凍試驗(yàn)采用100mm×100mm×400mm的試件。

3.1 普通混凝土

普通混凝土試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 普通混凝土凍融循環(huán)后試件相對動彈模量變化（%）

通過表3可以看出，混凝土經(jīng)過125次凍融循環(huán)后，試件P1、P2的抗凍等級為F100，對比試件P0的抗凍等級為F75。試驗(yàn)結(jié)果說明，使用硅烷浸漬處理混凝土表面可以提高其抗凍性能，提高幅度為33%。

3.2 引氣混凝土

引氣混凝土試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 引氣混凝土凍融循環(huán)后試件相對動彈模量變化（%）

通過表4可以看出，經(jīng)過硅烷浸漬的混凝土試件Y1、Y2抗凍等級均為F225，比空白試件Y0抗凍等級增加25次，說明硅烷浸漬對提高引氣混凝土的抗凍性起到了積極作用。

4 硅烷浸漬（異丁基三乙氧基硅烷）混凝土防護(hù)機(jī)理及應(yīng)用效果。

4.1 防護(hù)機(jī)理

硅烷浸漬混凝土防護(hù)劑是一種高純度的異丁基三乙氧基硅烷，其原理是利用硅烷特殊的小分子結(jié)構(gòu)，穿透混凝土的表面，滲透到混凝土內(nèi)部幾個到十幾個毫米，滲入混凝土表面深層，分布在混凝土毛細(xì)孔內(nèi)壁，甚至到達(dá)最小的毛細(xì)孔壁上，與暴露在酸性和堿性環(huán)境中的空氣及基底的水分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，又聚合形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的硅酮高分子羥基團(tuán)（類似硅膠體），這些羥基團(tuán)將與基底和自身縮合，產(chǎn)生膠連、堆積，固化結(jié)合在毛細(xì)孔的內(nèi)壁及表面。形成堅固、剛?cè)岬姆栏瘽B透斥水層。硅烷化學(xué)反應(yīng)過程見圖1。

因?yàn)椴粫枞麣饪?，可保持基材的透氣性。通過抵消毛細(xì)孔的強(qiáng)制吸力，硅烷混凝土防護(hù)劑可以防止水分及可溶解鹽類，如氯鹽的滲入，可有效防止基材因滲水、日照、酸雨的侵蝕對混凝土及內(nèi)部鋼筋結(jié)構(gòu)的腐蝕、疏松、剝落、霉變而引發(fā)的病變，還有很好的抗紫外線和抗氧化性能。能夠提供長期持久的保護(hù)，提高混土的使用壽命。

防水處理后的基材形成了遠(yuǎn)低于水的表面張力，并產(chǎn)生毛細(xì)逆氣壓現(xiàn)象，且不堵塞毛細(xì)孔，既防水又保持混凝土結(jié)構(gòu)的“呼吸”。同時，因化學(xué)反應(yīng)形成的硅酮高分子與混凝土有機(jī)結(jié)合為一體，使基材具有一定的韌性，能夠防止基材開裂且能彌補(bǔ)0.2mm的裂縫。

4.2 應(yīng)用效果

經(jīng)硅烷浸漬保護(hù)的基材具有良好的斥水性，并保留原有的外觀，堿性環(huán)境如澆筑不久的混凝土，會刺激該反應(yīng)并加速斥水層的形成。長白山機(jī)場站坪、聯(lián)絡(luò)道擴(kuò)建面積為35900m2，全部噴涂硅烷浸漬二遍。現(xiàn)場硅烷噴涂施工見圖2，每遍用量300mL/m2約276g，噴涂后24h內(nèi)不濕水自然風(fēng)干，3天完全固化即產(chǎn)生最佳的防水防效果，3天后混凝土道面灑水形成一層大小的水珠，沒有滲水現(xiàn)象?，F(xiàn)場硅烷噴涂效果見圖3。（東北、西北某機(jī)場應(yīng)用了異丁基三乙氧基硅烷處理停機(jī)坪道面，現(xiàn)已經(jīng)過幾個冬天，經(jīng)觀察使用效果良好）。

圖2 噴涂硅烷施工照片 圖3 噴涂硅烷后效果圖照片

5 結(jié)束語

室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)踐表明：經(jīng)硅烷浸漬處理過的混凝土表面具有高度的防水性、呼吸性和對堿性材料的穩(wěn)定性。吸水率降低可達(dá)到90%以上，提高了混凝土的抗?jié)B和防水能力，可預(yù)防道面表層脫皮和凍融破壞，混凝土抗凍性提高了33%。明顯提高道面混凝土使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究，區(qū)別對待，采用合理方法，并在施工中采取有效的預(yù)防措施，混凝土的裂縫和表面脫皮可以防治解決。

參考文獻(xiàn)

[1]朱淮軍.硅烷浸漬技術(shù)在高性能混凝土中的防腐保護(hù)效果[J].混凝土，2009（10）：126-128.

[2]孫學(xué)志，陳?；?，戴立成.硅烷涂層對混凝土抗?jié)B性能的影響[J].中國水運(yùn)，2011（1）：213-214.

作者簡介：鄧可庫（1956-），男，大學(xué)本科、教授級高級工程師，主要從事新型建筑材料研究與應(yīng)用。

摘 要：在北方寒冷地區(qū)，機(jī)場道面混凝土凍害是道面混凝土過早破壞的最主要原因之一。水是造成混凝土破壞的主要原因，它可導(dǎo)致混凝土直接的物理變化，如霜凍及解凍而產(chǎn)生的張力，也是傳遞腐蝕性物質(zhì)如氯離子、酸性氣體等有害物質(zhì)的載體。在混凝土表面涂抹硅烷是隔絕水與混凝土接觸的有效措施。涂抹硅烷后的混凝土抗水滲透性能明顯提高，抗凍性能提高了33%。

關(guān)鍵詞：機(jī)場道面；混凝土；凍害；硅烷浸漬；抗凍性；耐久性

引言

長白山機(jī)場是中國第一森林旅游機(jī)場，機(jī)場坐落在吉林省白山市撫松縣松江河鎮(zhèn)長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)池西區(qū)。機(jī)場場區(qū)為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季比較分明，唯冬季稍長。年平均氣溫4.2℃，極端最高氣溫為34.1℃，極端最低氣溫為-34.5℃，7月份平均氣溫為20.6℃，最熱月（7月）氣溫平均為25.8℃。夏季涼爽宜人，雨水充沛，年均降水量為812.60mm；年最大降水量為1139.70mm，最小降水量為676.70mm，降水主要集中在6月下旬-8月上旬。最大積雪深度為0.52m。最大凍結(jié)深度為1.80m。風(fēng)向以SE，SW為主，年平均風(fēng)速為2.30m/s，四月份最大，平均風(fēng)速為3.1m/s。站坪、聯(lián)絡(luò)道擴(kuò)建面積為35900m2。

眾所周知，造成混凝土破壞的一個主要原因，是環(huán)境因素對混凝土中鋼筋的腐蝕?？諝庵兴嵝詺怏w引起的碳化[1]；水中溶解的鹽類，尤其是氯離子，都能對混凝土造成災(zāi)難性的腐蝕。此外，混凝土內(nèi)產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)時，水分也是堿骨料反應(yīng)的必要條件。

對混凝土最有效的保護(hù)方法，就是防止混凝土與水分及有害物質(zhì)接觸[2]。為此可以在混凝土上涂覆保護(hù)涂層或防水層得以實(shí)現(xiàn)。近年來硅烷等有機(jī)硅產(chǎn)品被認(rèn)為是最適合這種用途的物質(zhì)之一。對工程實(shí)際中選擇對混凝土進(jìn)行防腐保護(hù)有一定的指導(dǎo)意義。

1 混凝土試件的制備

1.1 混凝土原材料

1.1.1 水泥：42.5級普通硅酸鹽低堿水泥。

1.1.2 砂：河砂，細(xì)度模數(shù)為M=3.1。

1.1.3 石：4.75mm～16mm、16mm～31.5mm、兩級配石灰?guī)r碎石。

1.1.4 外加劑：AJF-6 引氣減水劑。

1.1.5 水：自來水。

1.1.6 硅烷：思康SP205硅烷浸漬劑。

1.2 混凝土配比

選取兩種配合比，分別為普通混凝土（簡稱P）和引氣混凝土 （簡稱Y） ，配合比見表1。

表1 混凝土的配合比

1.3 試樣制作

1.3.1 制樣：抗凍試驗(yàn)采用100mm×100mm×400mm的混凝土鋼制試模成型，試模內(nèi)表面不使用油性脫模劑，3個試件為一組。抗水滲透試驗(yàn)采用上口直徑175mm×下口直徑185mm×高度150mm的圓臺體鋼制試模成型，6個試件為一組。

1.3.2 試樣處理：按國家標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，取出試樣放至面干后，對需涂覆硅烷浸漬劑的試樣面用砂布打磨刷新，去除表面附著物，并將打磨面洗凈、晾干。在混凝土試件上均勻涂抹硅烷浸漬劑，每遍使用量為300mL/m2。第二遍涂覆與第一遍涂覆間6小時，試樣涂覆硅烷浸漬劑后，置于溫度為20℃～23℃、相對濕度為50%～70%的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，7天后，取出試樣按相關(guān)要求進(jìn)行測試。

2 抗水滲透試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了有效的說明表面涂抹硅烷對混凝土防水滲透的有效性，采用逐級加壓法進(jìn)行試驗(yàn)來評價硅烷浸漬混凝土抗?jié)B性。試件按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)?？?jié)B試驗(yàn)的結(jié)果見表2。

從表2可以看出：在相同試驗(yàn)條件下，普通混凝土、引氣混凝土表面涂抹硅烷試件的滲透度和不涂抹硅烷的試件均有不同程度的減小，其中P2、Y2、P1、Y1相對于空白試件P0、Y0滲透度降低幅度分別30.5%、28.9%、15.7%、13.0%。說明硅烷浸漬在同一試驗(yàn)條件下，硅烷浸漬能明顯提高混凝土的抗?jié)B性能。

3 抗凍試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)。

抗凍試驗(yàn)采用100mm×100mm×400mm的試件。

3.1 普通混凝土

普通混凝土試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 普通混凝土凍融循環(huán)后試件相對動彈模量變化（%）

通過表3可以看出，混凝土經(jīng)過125次凍融循環(huán)后，試件P1、P2的抗凍等級為F100，對比試件P0的抗凍等級為F75。試驗(yàn)結(jié)果說明，使用硅烷浸漬處理混凝土表面可以提高其抗凍性能，提高幅度為33%。

3.2 引氣混凝土

引氣混凝土試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 引氣混凝土凍融循環(huán)后試件相對動彈模量變化（%）

通過表4可以看出，經(jīng)過硅烷浸漬的混凝土試件Y1、Y2抗凍等級均為F225，比空白試件Y0抗凍等級增加25次，說明硅烷浸漬對提高引氣混凝土的抗凍性起到了積極作用。

4 硅烷浸漬（異丁基三乙氧基硅烷）混凝土防護(hù)機(jī)理及應(yīng)用效果。

4.1 防護(hù)機(jī)理

硅烷浸漬混凝土防護(hù)劑是一種高純度的異丁基三乙氧基硅烷，其原理是利用硅烷特殊的小分子結(jié)構(gòu)，穿透混凝土的表面，滲透到混凝土內(nèi)部幾個到十幾個毫米，滲入混凝土表面深層，分布在混凝土毛細(xì)孔內(nèi)壁，甚至到達(dá)最小的毛細(xì)孔壁上，與暴露在酸性和堿性環(huán)境中的空氣及基底的水分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，又聚合形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的硅酮高分子羥基團(tuán)（類似硅膠體），這些羥基團(tuán)將與基底和自身縮合，產(chǎn)生膠連、堆積，固化結(jié)合在毛細(xì)孔的內(nèi)壁及表面。形成堅固、剛?cè)岬姆栏瘽B透斥水層。硅烷化學(xué)反應(yīng)過程見圖1。

因?yàn)椴粫枞麣饪?，可保持基材的透氣性。通過抵消毛細(xì)孔的強(qiáng)制吸力，硅烷混凝土防護(hù)劑可以防止水分及可溶解鹽類，如氯鹽的滲入，可有效防止基材因滲水、日照、酸雨的侵蝕對混凝土及內(nèi)部鋼筋結(jié)構(gòu)的腐蝕、疏松、剝落、霉變而引發(fā)的病變，還有很好的抗紫外線和抗氧化性能。能夠提供長期持久的保護(hù)，提高混土的使用壽命。

防水處理后的基材形成了遠(yuǎn)低于水的表面張力，并產(chǎn)生毛細(xì)逆氣壓現(xiàn)象，且不堵塞毛細(xì)孔，既防水又保持混凝土結(jié)構(gòu)的“呼吸”。同時，因化學(xué)反應(yīng)形成的硅酮高分子與混凝土有機(jī)結(jié)合為一體，使基材具有一定的韌性，能夠防止基材開裂且能彌補(bǔ)0.2mm的裂縫。

4.2 應(yīng)用效果

經(jīng)硅烷浸漬保護(hù)的基材具有良好的斥水性，并保留原有的外觀，堿性環(huán)境如澆筑不久的混凝土，會刺激該反應(yīng)并加速斥水層的形成。長白山機(jī)場站坪、聯(lián)絡(luò)道擴(kuò)建面積為35900m2，全部噴涂硅烷浸漬二遍?，F(xiàn)場硅烷噴涂施工見圖2，每遍用量300mL/m2約276g，噴涂后24h內(nèi)不濕水自然風(fēng)干，3天完全固化即產(chǎn)生最佳的防水防效果，3天后混凝土道面灑水形成一層大小的水珠，沒有滲水現(xiàn)象?，F(xiàn)場硅烷噴涂效果見圖3。（東北、西北某機(jī)場應(yīng)用了異丁基三乙氧基硅烷處理停機(jī)坪道面，現(xiàn)已經(jīng)過幾個冬天，經(jīng)觀察使用效果良好）。

圖2 噴涂硅烷施工照片 圖3 噴涂硅烷后效果圖照片

5 結(jié)束語

室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)踐表明：經(jīng)硅烷浸漬處理過的混凝土表面具有高度的防水性、呼吸性和對堿性材料的穩(wěn)定性。吸水率降低可達(dá)到90%以上，提高了混凝土的抗?jié)B和防水能力，可預(yù)防道面表層脫皮和凍融破壞，混凝土抗凍性提高了33%。明顯提高道面混凝土使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究，區(qū)別對待，采用合理方法，并在施工中采取有效的預(yù)防措施，混凝土的裂縫和表面脫皮可以防治解決。

參考文獻(xiàn)

[1]朱淮軍.硅烷浸漬技術(shù)在高性能混凝土中的防腐保護(hù)效果[J].混凝土，2009（10）：126-128.

[2]孫學(xué)志，陳海虎，戴立成.硅烷涂層對混凝土抗?jié)B性能的影響[J].中國水運(yùn)，2011（1）：213-214.

作者簡介：鄧可庫（1956-），男，大學(xué)本科、教授級高級工程師，主要從事新型建筑材料研究與應(yīng)用。

摘 要：在北方寒冷地區(qū)，機(jī)場道面混凝土凍害是道面混凝土過早破壞的最主要原因之一。水是造成混凝土破壞的主要原因，它可導(dǎo)致混凝土直接的物理變化，如霜凍及解凍而產(chǎn)生的張力，也是傳遞腐蝕性物質(zhì)如氯離子、酸性氣體等有害物質(zhì)的載體。在混凝土表面涂抹硅烷是隔絕水與混凝土接觸的有效措施。涂抹硅烷后的混凝土抗水滲透性能明顯提高，抗凍性能提高了33%。

關(guān)鍵詞：機(jī)場道面；混凝土；凍害；硅烷浸漬；抗凍性；耐久性

引言

長白山機(jī)場是中國第一森林旅游機(jī)場，機(jī)場坐落在吉林省白山市撫松縣松江河鎮(zhèn)長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)池西區(qū)。機(jī)場場區(qū)為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季比較分明，唯冬季稍長。年平均氣溫4.2℃，極端最高氣溫為34.1℃，極端最低氣溫為-34.5℃，7月份平均氣溫為20.6℃，最熱月（7月）氣溫平均為25.8℃。夏季涼爽宜人，雨水充沛，年均降水量為812.60mm；年最大降水量為1139.70mm，最小降水量為676.70mm，降水主要集中在6月下旬-8月上旬。最大積雪深度為0.52m。最大凍結(jié)深度為1.80m。風(fēng)向以SE，SW為主，年平均風(fēng)速為2.30m/s，四月份最大，平均風(fēng)速為3.1m/s。站坪、聯(lián)絡(luò)道擴(kuò)建面積為35900m2。

眾所周知，造成混凝土破壞的一個主要原因，是環(huán)境因素對混凝土中鋼筋的腐蝕。空氣中酸性氣體引起的碳化[1]；水中溶解的鹽類，尤其是氯離子，都能對混凝土造成災(zāi)難性的腐蝕。此外，混凝土內(nèi)產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)時，水分也是堿骨料反應(yīng)的必要條件。

對混凝土最有效的保護(hù)方法，就是防止混凝土與水分及有害物質(zhì)接觸[2]。為此可以在混凝土上涂覆保護(hù)涂層或防水層得以實(shí)現(xiàn)。近年來硅烷等有機(jī)硅產(chǎn)品被認(rèn)為是最適合這種用途的物質(zhì)之一。對工程實(shí)際中選擇對混凝土進(jìn)行防腐保護(hù)有一定的指導(dǎo)意義。

1 混凝土試件的制備

1.1 混凝土原材料

1.1.1 水泥：42.5級普通硅酸鹽低堿水泥。

1.1.2 砂：河砂，細(xì)度模數(shù)為M=3.1。

1.1.3 石：4.75mm～16mm、16mm～31.5mm、兩級配石灰?guī)r碎石。

1.1.4 外加劑：AJF-6 引氣減水劑。

1.1.5 水：自來水。

1.1.6 硅烷：思康SP205硅烷浸漬劑。

1.2 混凝土配比

選取兩種配合比，分別為普通混凝土（簡稱P）和引氣混凝土 （簡稱Y） ，配合比見表1。

表1 混凝土的配合比

1.3 試樣制作

1.3.1 制樣：抗凍試驗(yàn)采用100mm×100mm×400mm的混凝土鋼制試模成型，試模內(nèi)表面不使用油性脫模劑，3個試件為一組。抗水滲透試驗(yàn)采用上口直徑175mm×下口直徑185mm×高度150mm的圓臺體鋼制試模成型，6個試件為一組。

1.3.2 試樣處理：按國家標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，取出試樣放至面干后，對需涂覆硅烷浸漬劑的試樣面用砂布打磨刷新，去除表面附著物，并將打磨面洗凈、晾干。在混凝土試件上均勻涂抹硅烷浸漬劑，每遍使用量為300mL/m2。第二遍涂覆與第一遍涂覆間6小時，試樣涂覆硅烷浸漬劑后，置于溫度為20℃～23℃、相對濕度為50%～70%的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，7天后，取出試樣按相關(guān)要求進(jìn)行測試。

2 抗水滲透試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了有效的說明表面涂抹硅烷對混凝土防水滲透的有效性，采用逐級加壓法進(jìn)行試驗(yàn)來評價硅烷浸漬混凝土抗?jié)B性。試件按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)?？?jié)B試驗(yàn)的結(jié)果見表2。

從表2可以看出：在相同試驗(yàn)條件下，普通混凝土、引氣混凝土表面涂抹硅烷試件的滲透度和不涂抹硅烷的試件均有不同程度的減小，其中P2、Y2、P1、Y1相對于空白試件P0、Y0滲透度降低幅度分別30.5%、28.9%、15.7%、13.0%。說明硅烷浸漬在同一試驗(yàn)條件下，硅烷浸漬能明顯提高混凝土的抗?jié)B性能。

3 抗凍試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)。

抗凍試驗(yàn)采用100mm×100mm×400mm的試件。

3.1 普通混凝土

普通混凝土試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 普通混凝土凍融循環(huán)后試件相對動彈模量變化（%）

通過表3可以看出，混凝土經(jīng)過125次凍融循環(huán)后，試件P1、P2的抗凍等級為F100，對比試件P0的抗凍等級為F75。試驗(yàn)結(jié)果說明，使用硅烷浸漬處理混凝土表面可以提高其抗凍性能，提高幅度為33%。

3.2 引氣混凝土

引氣混凝土試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 引氣混凝土凍融循環(huán)后試件相對動彈模量變化（%）

通過表4可以看出，經(jīng)過硅烷浸漬的混凝土試件Y1、Y2抗凍等級均為F225，比空白試件Y0抗凍等級增加25次，說明硅烷浸漬對提高引氣混凝土的抗凍性起到了積極作用。

4 硅烷浸漬（異丁基三乙氧基硅烷）混凝土防護(hù)機(jī)理及應(yīng)用效果。

4.1 防護(hù)機(jī)理

硅烷浸漬混凝土防護(hù)劑是一種高純度的異丁基三乙氧基硅烷，其原理是利用硅烷特殊的小分子結(jié)構(gòu)，穿透混凝土的表面，滲透到混凝土內(nèi)部幾個到十幾個毫米，滲入混凝土表面深層，分布在混凝土毛細(xì)孔內(nèi)壁，甚至到達(dá)最小的毛細(xì)孔壁上，與暴露在酸性和堿性環(huán)境中的空氣及基底的水分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，又聚合形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的硅酮高分子羥基團(tuán)（類似硅膠體），這些羥基團(tuán)將與基底和自身縮合，產(chǎn)生膠連、堆積，固化結(jié)合在毛細(xì)孔的內(nèi)壁及表面。形成堅固、剛?cè)岬姆栏瘽B透斥水層。硅烷化學(xué)反應(yīng)過程見圖1。

因?yàn)椴粫枞麣饪?，可保持基材的透氣性。通過抵消毛細(xì)孔的強(qiáng)制吸力，硅烷混凝土防護(hù)劑可以防止水分及可溶解鹽類，如氯鹽的滲入，可有效防止基材因滲水、日照、酸雨的侵蝕對混凝土及內(nèi)部鋼筋結(jié)構(gòu)的腐蝕、疏松、剝落、霉變而引發(fā)的病變，還有很好的抗紫外線和抗氧化性能。能夠提供長期持久的保護(hù)，提高混土的使用壽命。

防水處理后的基材形成了遠(yuǎn)低于水的表面張力，并產(chǎn)生毛細(xì)逆氣壓現(xiàn)象，且不堵塞毛細(xì)孔，既防水又保持混凝土結(jié)構(gòu)的“呼吸”。同時，因化學(xué)反應(yīng)形成的硅酮高分子與混凝土有機(jī)結(jié)合為一體，使基材具有一定的韌性，能夠防止基材開裂且能彌補(bǔ)0.2mm的裂縫。

4.2 應(yīng)用效果

經(jīng)硅烷浸漬保護(hù)的基材具有良好的斥水性，并保留原有的外觀，堿性環(huán)境如澆筑不久的混凝土，會刺激該反應(yīng)并加速斥水層的形成。長白山機(jī)場站坪、聯(lián)絡(luò)道擴(kuò)建面積為35900m2，全部噴涂硅烷浸漬二遍?，F(xiàn)場硅烷噴涂施工見圖2，每遍用量300mL/m2約276g，噴涂后24h內(nèi)不濕水自然風(fēng)干，3天完全固化即產(chǎn)生最佳的防水防效果，3天后混凝土道面灑水形成一層大小的水珠，沒有滲水現(xiàn)象?，F(xiàn)場硅烷噴涂效果見圖3。（東北、西北某機(jī)場應(yīng)用了異丁基三乙氧基硅烷處理停機(jī)坪道面，現(xiàn)已經(jīng)過幾個冬天，經(jīng)觀察使用效果良好）。

圖2 噴涂硅烷施工照片 圖3 噴涂硅烷后效果圖照片

5 結(jié)束語

室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)踐表明：經(jīng)硅烷浸漬處理過的混凝土表面具有高度的防水性、呼吸性和對堿性材料的穩(wěn)定性。吸水率降低可達(dá)到90%以上，提高了混凝土的抗?jié)B和防水能力，可預(yù)防道面表層脫皮和凍融破壞，混凝土抗凍性提高了33%。明顯提高道面混凝土使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究，區(qū)別對待，采用合理方法，并在施工中采取有效的預(yù)防措施，混凝土的裂縫和表面脫皮可以防治解決。

參考文獻(xiàn)

[1]朱淮軍.硅烷浸漬技術(shù)在高性能混凝土中的防腐保護(hù)效果[J].混凝土，2009（10）：126-128.

[2]孫學(xué)志，陳海虎，戴立成.硅烷涂層對混凝土抗?jié)B性能的影響[J].中國水運(yùn)，2011（1）：213-214.

作者簡介：鄧可庫（1956-），男，大學(xué)本科、教授級高級工程師，主要從事新型建筑材料研究與應(yīng)用。