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思康新材料发展有限公司 国内专业的有机硅材料生产商和技术服务商，我们开拓和发展着有机硅建筑化学品在中国建筑耐久性保护中的应用方案。 混凝土建筑耐久性保护---硅烷浸渍技术 Silane impregnant in protecting concrete 思康化学新材料有限公司 2010.9.目录第一部分混凝土结构的耐久性第二部分硅烷浸渍混凝土保护技术介绍第三部分思康化学硅烷浸渍产品系列第四部分工程案例介绍 一、混凝土结构的耐久性问题的迫切性混凝土耐久行保护的迫切性“混凝土危机”已经来临，提高基建工程寿命是最大的节约！混凝土耐久行保护的迫切性据美国标准局调查表明，1975年，美国全年腐蚀损失700亿美元，混凝土钢筋锈蚀占40%； 1989年美国运输部门给国会的关于美国公路与桥梁状况的报告指出：现积压着待修补的混凝土桥梁维修费为1550亿美元； 1995年，美国总腐蚀损失3000亿美元，基础设施钢筋腐蚀占 50%；美国公路研究战略计划披露，到20世纪末，单为更换和修复冬天撒除冰盐引起的破损公路混凝土桥面板，估计耗资4000亿美元。由于混凝土结构耐久性不足造成的直接和间接损失，在欧美发达国家已构成严重的财政负担。混凝土耐久行保护的迫切性相对于欧美基建工程早，目前已进入维修期。目前我国的基础设施建设规模已达到全世界的3040%，在未来2030年内，我国的基建规模还将进一步扩大。 2008年我国国民经济生产总值30万亿，但我国年腐蚀损失已达 9000亿。混凝土结构耐久性是关系到我国长期稳定发展的重要问题，提高混凝土建筑结构的使用寿命成为节约资源的重要途径、我国经济新的增长点和利润源，这也是实现科学发展观的必然要求！行业内提出的各种工程耐久性的规定方案（草案） 100 20 10 隧道 100 20 10 港口 100 20 10 大坝 40 10 5 机场路面 40 10 5 水泥混凝土路面 100* 20 10 桥梁使用寿命不大修年限不小修年限工程*国内有学者提出参考英国等国外标准，提出桥梁使用寿命在120年的。混凝土腐蚀图一：混凝土剥落 2007年摄于福宁下白石特大桥承台 2007年摄于利津黄河大桥主桥塔混凝土腐蚀图二: 氯离子腐蚀 2007年摄于下白石大桥混凝土腐蚀图三：钢筋锈蚀 2007年摄于福宁高速混凝土腐蚀图四生物侵蚀 2007年摄于福宁高速工程现场正在进行防治混凝土侵蚀实验的三峡大坝混凝土腐蚀图五: 盐类及水侵蚀碳化及钢筋锈蚀上海轻轨三号中山公园站线上海莘庄立交混凝土腐蚀图六: 酸雨、碳化腐蚀广东沙角C电厂钢筋混凝土结构，混凝土龄期仅仅只有10年影响混凝土耐久性的主要原因：冻融循环海水侵蚀钢筋锈蚀除冰盐腐蚀碳化作用碱-骨料反应表面生物侵蚀海洋环境下的腐蚀因素：桥梁/立交桥的腐蚀因素：o混凝土破坏机理：碳化作用: Ca(OH) 2 +H 2 O+CO 2 CaCO 3 +2H 2 O 保持钢筋钝化最低PH=9.5，碳化结果可使PH9，使混凝土中性化，致使钢筋锈蚀不可避免。近年来的环境污染，在酸雨地区S0 2 与酸雨对于钢筋混凝土的危害比碳化更为严重。o混凝土破坏机理：盐类侵蚀作用: 3CaO•Al 2 O 3 +3CaSO 4 •2H 2 O+26H 2 O 3CaO•Al 2 O 3 •3CaSO 4 •32H 2 O 引起混凝土体积膨胀、开裂、破坏，发生后很难阻止，不易修补和挽救。我国西南和西北地区，地下水和土壤中SO 4 2 含量较高，更应引起重视。o混凝土的破坏机理：氯离子锈蚀：Ⅰ、 Fe Fe 2+ +2e Fe 2+ +2Cl FeCl 2 FeCl 2 +H 2 O+OH Fe(OH) 2 +H + + 2Cl Ⅱ、 2 Fe+1.5O 2 +H 2 O 2FeO(OH) 钢筋氧化，体积增加2.5倍，导致裂缝扩张和混凝土涂层开裂和剥离，破坏钢筋混凝土结构的完整性。o混凝土的破坏机理：美国著名混凝土专家美国著名学者梅塔教授（P.K. Mehta）曾经有如下论述：“从长远角度来看，混凝土的可穿透性或渗水性是唯一与耐久性直接相关的特征。”大量事实证明，防止了水的进入，混凝土结构的病害，包括钢筋锈蚀、碱骨料反应和冻融循环破坏根本就不会发生。♂、硅烷浸渍混凝土防护技术从上世纪70年代起，“硅烷浸渍”技术欧美、澳大利亚等已大量应用，是美国公路路桥防护中最广泛采用的防腐方案。据1994年《美国高速公路研究设计计划NCHRP》第209号论坛中的调查资料显示，美国高速公路路桥防护材料中33%以上采用的是硅烷。对于欧洲路桥设计手册，如英国DB43/03等，硅烷的执行标准普遍盛行，硅烷被公认为保护混凝土建筑的唯一材料。硅烷以一种最简单、最有效、最经济的方式将水与混凝土隔离，使它具有其他防水材料无与比拟的施工价值。硅烷作用机理：硅烷是一种性能优异的渗透型浸渍剂，具有小分子结构，深层渗透混凝土毛细孔壁与水化的水泥发生反应形成聚硅氧烷互穿网络结构，通过牢固的化学键合反应，赋予混凝土表面的微观结构长期的憎水性，并保持呼吸透气功能，大大降低了水和有害氯离子等的侵入，确保了混凝土结构免受腐蚀。产品特征：深层渗透混凝土表层，不改变混凝土自然外观（施工过程中可以通过加染料示踪）产品特征：优异的表面斥水效果 0.2mm裂缝自愈合及防水层自我修复能力产品特征：透汽性硅烷与涂料分子粒径的比较图★独特的透气性，保持混凝土的“呼吸”；★深层渗透混凝土表层，与混凝土结构结合为一体，不受动载力的影响。美国高速公路研究设计计划NCHRP209 对于普通硅酸盐水泥混凝土的公路设施•••••1994 *取决于涂层。有些丙烯酸可能有50%的传输,环氧树脂等有5%。**需要修理的裂缝,对于大多数涂料，因为他们拥有有限的运动能力(见单独讨论)。优秀优秀防止除冰盐腐蚀 ??** 至0.25mm裂缝自愈合裂缝防护能力 5%* 95% 水蒸气透过率 80% 95% 氯离子及水的吸收率降低效果 10年 20年使用寿命差优秀抗UV紫外线性能无优秀渗透深度涂层硅烷性能硅烷与防腐涂层的比较：产品特征：极佳的抗氯离子性能，防止钢筋锈蚀合格 93.8 ≥90 % 氯化物吸收量降低效果 2～ 3 C45混凝土合格 3.2 3～ 4 ≤ C45混凝土 mm 硅烷浸渍深度合格 0.007 ≤0.01 mm/min 1/2 吸水率单项判定检验结果技术指标单位检验项目 JTJ2752000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》检验标准产品特征：优异的抗碳化能力、耐酸能力 3.5 2.6 基准是≤5.0 失重，% 表面现象表面无气泡、开裂 耐酸性表面无气泡、开裂 1.5 1.6 6.3 碳化深度（ 28d）,mm 膏体硅烷浸渍液体硅烷浸渍未浸渍硅烷检验项目 C50 混凝土强度 GBJ8285《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》 JTGE302005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》检验标准涂敷量200g/m 2 ,室温下放置14天。备注： 325次硅烷浸渍试件 175次基准混凝土最终冻融次数硅烷冻融循环实验（交通部标准JTG E302005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》）产品特征：抗冻融、风化性能：可解决冻融引起的混凝土剥落和风化，提供长久的耐侯和防水保护。产品特征：耐久性： 100%硅烷赋予最佳的渗透深度和耐久性服务年限，可以达到 20 years； 40%硅烷赋予良好的渗透深度及适中的耐久性使用年限， 10～15 years； 40% 硅烷能够赋予的耐久性使用年限10 years。 载自《2008年亚洲桥梁峰会》资料，Tony Mcauliffe, Dow corning 注：中华人民共和国交通部《JTG/T B07012006 公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》条件说明，附加防腐蚀措施要求浸渍硅烷的质量验收可参考欧洲标准草案（prEN13580），憎水效果保持15年以上。中国土木工程学会标准《 CCES012004 混凝土结构耐久性设计与施工指南》防腐蚀附加措施，硅烷类涂料对混凝土的有效防护时间不应低于10年。使用注意事项：浓度对硅烷防腐蚀性能的影响从表中可以看出，硅烷浓度越高，渗透深度越深，防腐蚀性能越高。海工及腐蚀条件恶劣的环境下的混凝土保护，必须使用未经稀释的硅烷。 97.8 2.80 0.0044 100% 97.6 2.58 0.0058 80% 93.5 1.92 0.0064 60% 90.5 1.32 0.0098 40% 84.3 0.92 0.1233 20% 氯离子吸收量降低值（%）硅烷渗透深度（mm）吸水率（mm/min 1/2 ）硅烷浓度（%）97.8 2.80 0.0044 干燥养护 97.4 2.86 0.0056 自然养护 96.9 2.25 0.0076 潮湿养护氯离子吸收量降低值（%）硅烷渗透深度（mm）吸水率（mm/min 1/2 ）养护条件使用注意事项：不同养护条件对硅烷防腐性能的影响从硅烷渗透深度来看，潮湿养护条件下，硅烷的渗透深度较小。97.8 2.80 0.0044 600 81.4 1.46 0.0111 300 氯离子吸收量降低值（%）硅烷渗透深度（mm）吸水率（mm/min 1/2 ）硅烷涂覆量（ml/m 2 ）使用注意事项：硅烷涂覆量对其性能的影响在硅烷浸渍施工中，保证涂覆量是保证其具有良好防腐蚀性能的关键。 载自《硅烷对海工高性能混凝土防腐蚀性能的影响》蒋正武、孙振平、王培铭使用注意事项：硅烷施工其它需要考虑的因素：空气湿度、含水率的影响。如曾经遇到过的科威特一工程(沙漠)。温度。低温环境施工技术解决方案。新旧混凝土结构硅烷浸渍后防护效果问题。浪溅区和潮差区施工技术解决。C60以上高标号混凝土如C80PHC管桩混凝土结构渗透问题等。使用注意事项：硅烷施工其它需要考虑的因素值得注意的是，由于硅烷/硅氧烷体系表观效果更加明显，在一些工程中业主和施工单位仅考虑施工验收时的表面滚珠效果，目前市场上有少数供货商采用短链（甲基或丙基）硅氧烷体系。一方面短链硅烷遇碱不稳定，会断链生产甲基/丙基硅酸等流失，同时由于硅氧烷分子量较大渗透深度有限，硅油/硅树脂在混凝土表面成膜物质造成耐久性使用年限较短，同时影响硅烷有效成分含量渗透。一般来说这种表观效果时效性也只有几个月的时间，但造成的破坏性影响却是不能忽视的。尤其当设计图纸中混凝土硅烷浸渍后再上涂层防腐体系，需要进行技术评估。国内就曾有工程设计这种体系，施工单位改用硅氧烷体系，造成涂层半年就出现大面积脱落。故不建议在需要提高长效耐久性保护如海工工程中使用硅氧烷体系产品，而应使用异丁基三乙氧基硅烷或异辛基三乙氧基硅烷长链单体硅烷。使用注意事项：鉴于硅烷浸渍技术是用于提高混凝土耐久性的防腐附加措施，故在施工中对施工及材料本身质量一定要严格管理和控制，严把入场材料质量及施工过程质量管理这两关。1、加强入场硅烷产品质量抽检，保证使用的产品是异丁基三乙氧基硅烷，或者是异辛基三乙氧基硅烷膏体。对于液体硅烷，只能是异丁基三乙氧基硅烷，检验方式可采取气质联用、配合折光率分析可以定性并确定异丁基三乙氧基硅烷含量及硅氧烷含量，同时采用滴定法或其他方式确定可水解氯化物含量，密度0.88g/ml。对于异辛基三乙氧基硅烷膏体硅烷，也可以采用相关技术进行检测。采取以上检测方法，严格按照JTJ275-2000规定产品指标要求，同时可添加折光率1.40的指标检测项，即可把握产品质量。杜绝采用硅烷/硅氧烷产品，该类产品在涂刷几个月内防水及滚珠效果极佳，但防腐耐久性却不能保证2-3年。更恶劣的是更有不负责的厂家甚至采用了硅烷生产的高低沸这样的工业垃圾来冒充异丁基三乙氧基硅烷，因为之前对于材料的检测进场控制没有引起重视，已经给之前应用的一些工程造成了恶劣的后果。2、监理单位作为现场管理及全程施工管理，