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摘要：混凝土因其优越的性能和低廉的价格而得到广泛应用，但同时其易受到外界污染物质的侵入而受到腐蚀，因此混凝土的防护成为人们研究的热点。与其他防护涂料相比，硅烷防护剂因其具有一定的渗透性、防水效果好、防护时间长而倍受青睐。文章通过对异辛基膏体硅烷和异丁基液体硅烷两种类型的浸渍混凝土进行实海暴露试验。重点研究了硅烷对于海洋环境下的高性能混凝土抗氯离子渗透性的影响。
关键词：硅烷防护；混凝土；氯离子；渗透性；影响
随着现代工业的高速发展，混凝土以其优越的性能和廉价的成本在现代各种基础设施的建设中发挥重要作用，其大量应用在公路、桥梁、海港、隧道、机场及各种建筑的建设上。在混凝土大量被应用的同时，其性能特点也成为了人们研究的热点，特别是混凝土结构特征所引起的耐久性不足成为研究的重中之重。我国地域广阔，地貌地形复杂，气候温度条件跨度巨大，对我国混凝土结构建筑产生了巨大的影响。东部沿海、西部盐碱地和冬天撒盐除冰公路桥梁都广泛存在着氯离子腐蚀。因此文章主要探讨了硅烷防护对于混凝土抗氯离子渗透性的影响。
一、试验方案
（一）原材料及配合比
采用山水PI52.5水泥，磨细矿渣粉，I级粉煤灰；细集料表观密度2600kg/m3，含泥量1.0%，细度模数2.9；粗集料为沂水石灰岩碎石，5-10mm及10～20mm组合级配，含泥量0.3%，压碎值11.8%，表观密度2700kg/m3，堆积密度1480kg/m3；减水剂为RHEOPLUS326，引气剂为MICROAIR202。
（二）试件成型及表面处理
首先将混凝土在室内养护18d，然后再进行室外自然养护7d。打磨干净混凝土基材，并将其表面的粉尘清理干净。依照每遍150g/m2的用量来涂刷膏体和液体硅烷2遍。且涂刷的时间需要间隔6h。
（三）暴露试验环境
将准备完毕的试件放置在某海域的现场暴露试验中站。该试验地区年均温度为12.3℃左右，极端最高气温为38.9℃，极端最低气温-16.9℃，1月份最低平均气温-1.0℃，8月份最高平均气温25.1℃。该处年平均自然冻融循环约47-52次。潮汐为规则半日潮类型，潮汐周期约为12h 25min，涨潮时间相对较短，落潮时间相对较长。试件放置水变区和浪溅区，高程分别为0.2m，2.0m，其中位于0.2m高程处的暴露试件每天能够经历2次干湿循环，2.0m高程仅在极少数大潮时能够短时浸泡。
（四）测试方法
1.室内试验：硅烷的浸渍质量测试，主要有吸水率、硅烷浸渍深度、氯化物吸收量的实际降低效果。主要采用的是JTJ275—2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中附录E混凝土硅烷浸渍施工工艺及测试方法。
2.暴露试验：将现场的暴露试件取回，并将其表面的贝类、海藻等海洋浮生物等清理干净。然后依据《硬化混凝土氯离子渗透快速试验方法》（NTBuild443）中的方法来逐层制取混凝土粉样。同时依据JTJ270—1998《水运工程混凝土试验规程》中“砂浆中酸溶性氯离子含量测试方法”对粉样进行化学滴定分析，测量混凝土中的总氯离子含量。
二、试验结果分析
（一）室内试验结果
将浸渍硅烷的混凝土试件放在室外环境中，且平均温度为20-23℃，相对湿度为50%-70%，并且养护14d，然后对硅烷浸渍的质量进行测试。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆结果显示：虽然在对混凝土涂抹硅烷之前，已经在室外环境中养护了7d，相对的湿度为50%-70%，混凝土的内部相对较为干燥，但是硅烷在混凝土中的浸渍深度只有2-3mm。主要原因在于掺加了大量的粉煤灰和磨细矿粉在混凝土中，使得混凝土的内部更为密实，且渗透性较低，水胶比分别为0.40和0.35。和液体硅烷相比较，浸渍膏体硅烷的混凝土渗透的深度更深，氯化物的吸收降低效果更佳。主要原因在于膏体硅烷和液体硅烷相比来说，其挥发性较低，粘附性也较好，且和混凝土的表面接触的时间更长，所以能够实现深度更大的混凝土渗透度。当其他条件相同时，水胶比越大，则硅烷的浸渍深度越深。例如运用膏体硅烷，当水胶比为0.40的时候，浸渍的深度则为2.57mm。而当水胶比为0.35的时候，浸渍深度只有2.32mm。
（二）暴露试验结果
1.氯离子渗透情况
对于180d暴露龄期的硅烷浸渍试件取样。和空白试件相比较，浸渍硅烷可以显著降低侵蚀入混凝土内部的氯离子浓度。距离表层大约2-3mm的位置的硅烷浸渍混凝土氯离子的浓度相对比较高，但是混凝土内部的氯离子浓度却相对较低，主要原因在于硅烷浸渍层的深度大概为2-3mm，硅烷浸渍层可以阻滞水分以及有害离子的侵入。然而在海洋环境中，受到高海水压力以及干湿等交替作用，依然有部分的水分以及有害离子会经过浸渍层到达混凝土基层。同时海水中的氯离子会迅速集聚在硅烷浸渍层的内部，使得混凝土表面的氯离子的浓度比较高，而混凝土内部的氯离子浓度相对较低。相比于空白试件而言，受到干湿交替作用的影响，在混凝土的表面存有“对流层”，使得氯离子的浓度峰值不在混凝土表面产生。经过180d的暴露试验之后，空白试件的混凝土对流层的深度一般在3.5-5mm。
本文只进行了180d的暴露试验，对流层深度也只有3.5-5mm。然而伴随着暴露时间的逐渐延长，加之干湿交替作用的影响，使得“对流层”的深度会进一步的增加，后续将继续加大力度对其进行跟踪监测。浸渍膏体硅烷相比较液体硅烷而言，其对于混凝土抗氯离子的渗透性能较强。主要原因在于膏体硅烷的浸渍深度要比液体硅烷的浸渍深度大，且硅烷浸渍层能够更好的阻碍氯离子的传输。
2.表面氯离子浓度
和空白试件相比较，硅烷浸渍可以显著降低混凝土表面的氯离子浓度。当所有技术条件相同时，暴露环境能够显著降低硅烷浸渍混凝土表面的氯离子浓度，并且位于浪溅区的硅烷浸渍混凝土表面的氯离子浓度的降低幅度比水变区要大。原因在于水变区的硅烷混凝土，长期受到海水涨潮以及落潮等静水压力的作用，使得海水之中的氯离子更易于侵蚀到混凝土的内部，进而导致混凝土表面的浓度值增加。由于对混凝土耐久性的影响因素较多，文章仅仅利用180d的暴露试验数据来对硅烷防护和没有防护的混凝土的氯离子的渗透性影响程度进行比较，尚未考虑到硅烷材料自身随着暴露龄期的增加，也存在一定的老化失效现象。因此针对硅烷防护对于混凝土表面氯离子渗透性能的影响，还应该继续加大力度进行跟踪和监测。
总之，经过试验之后，可以得出如下结论：针对浸渍混凝土采取合理的浸渍工艺和养护措施，虽然硅烷的浸渍层只有2-3mm。但是浸渍层依然可以显著降低氯离子对于混凝土的侵蚀，降低混凝土氯离子表面上的氯离子浓度，提升混凝土结构的使用寿命。而对于位于水变区以及浪溅区的，没有采取硅烷防护的混凝土，因受到海水干湿交替的作用，使得混凝土内部产生了显著的“对流层”，经过了180d的现场暴露，“对流层”的深度大约为3.5-5.0mm，但是采用浸渍硅烷混凝土，则“对流层”不显著。
参考文献：
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论文作者:袁阳阳
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/15
标签：硅烷论文; 混凝土论文; 氯离子论文; 浓度论文; 对流层论文; 深度论文; 渗透性论文; 《基层建设》2016年11期论文;