有機(jī)硅耐久性保護(hù)技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用

趙天源

（廣東省南粵交通投資建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510000）

一、引言

國內(nèi)外統(tǒng)計(jì)表明，耐久性不足是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)在正常狀態(tài)下失效的最主要原因之一。橋梁混凝土長年暴露于戶外，受自然環(huán)境和交通荷載長期作用，會受自身及外部環(huán)境等多種因素造成的腐蝕，混凝土表面易產(chǎn)生污損、部分表層會出現(xiàn)疏松、砂漿脫落、骨料外露，甚至?xí)a(chǎn)生開裂和鋼筋銹蝕，使混凝土結(jié)構(gòu)劣化、壽命縮短，實(shí)際使用壽命均達(dá)不到設(shè)計(jì)使用年限要求。

混凝土耐久性能劣化及上述破壞過程都與液態(tài)水的存在直接相關(guān)，有效防水是保障混凝土結(jié)構(gòu)安全的重要措施。伴隨我國大型橋梁工程建設(shè)飛速發(fā)展，如何合理提升橋梁混凝土耐久性成為當(dāng)前研究的重要課題。大量工程經(jīng)驗(yàn)證明，最經(jīng)濟(jì)有效的措施即采用有機(jī)硅浸漬技術(shù)對混凝土作防水處理，施工工藝簡單，具有較好的抗腐蝕性和較低的經(jīng)濟(jì)成本。

二、有機(jī)硅浸漬技術(shù)

有機(jī)硅浸漬技術(shù)保護(hù)體系是硅烷浸漬劑、基底調(diào)整材、透氣型混凝土保護(hù)面漆、有機(jī)硅抗污增亮劑等系列產(chǎn)品的組合，具有保護(hù)和裝飾作用的復(fù)合功能。其原理為當(dāng)滲入有機(jī)硅樹脂中的硅類活性物質(zhì)與混凝土基材中的堿性物質(zhì)相作用時，會生成適應(yīng)性較強(qiáng)的憎水薄膜，匹配混凝土表面外觀；同時其具有良好的抗磨損、防水與抗?jié)B能力，能夠有效降低混凝土表面氯離子擴(kuò)散系數(shù)，提升混凝土的耐久性。

（一）硅烷浸漬劑

作為有機(jī)硅類中的單一產(chǎn)品，浸漬后混凝土表面外觀無任何改變，在混凝土內(nèi)3mm～8mm通過化學(xué)鍵合反應(yīng)，錨固在孔壁上形成穩(wěn)定保護(hù)層，賦予混凝土表面微觀結(jié)構(gòu)長期憎水性，阻止外部水分的入浸和內(nèi)部可溶性堿的泛出。

（二）基底調(diào)整材、透氣型混凝土保護(hù)面漆

基底調(diào)整材和透氣型混凝土保護(hù)面漆在基材表面形成穩(wěn)定的三維硅樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，遇水發(fā)生催化縮合反應(yīng)，與基材構(gòu)成持久的共價鍵，形成永久憎水的毛細(xì)管和氣孔，從而提升涂層的黏附力和持久性，能夠持久承受溫度、氣候、紫外線的影響，修飾混凝土色差，提高裝飾性能。

（三）有機(jī)硅抗污增亮劑

用于涂層或基層的罩面保護(hù)，通過毛細(xì)管作用進(jìn)入基材氣孔并附著在氣孔壁表面上，與基材構(gòu)成持久的共價鍵，強(qiáng)化基材表面效果，抵御侵蝕，解決表面污染問題，實(shí)現(xiàn)自潔。

三、有機(jī)硅浸漬混凝土的最優(yōu)保護(hù)時限和保護(hù)方案實(shí)驗(yàn)

（一）最優(yōu)防護(hù)時限選擇

根據(jù)《水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS 153-2015），測試硅烷浸漬劑浸漬深度、吸水率和氯化物吸收量的降低效果?？箟簭?qiáng)度按《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 270-1998）測試，測試結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同齡期涂覆硅烷對各指標(biāo)影響匯總

通過分析發(fā)現(xiàn)，混凝土隨養(yǎng)護(hù)齡期增加，內(nèi)部結(jié)構(gòu)在14d后可達(dá)到規(guī)范要求的致密度，硅烷浸漬不再受齡期影響，可推斷浸漬深度、氯化物吸收降低效果、吸水率及強(qiáng)度不再呈較大的波動，性能趨向于穩(wěn)定。因此，在14d養(yǎng)護(hù)齡期后可開展表面防護(hù)施工。

（二）最優(yōu)保護(hù)方案選擇

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，硅烷浸漬劑、有機(jī)硅保護(hù)體系測試齡期選擇從14d開始。有機(jī)硅保護(hù)體系檢測不僅包含硅烷浸漬劑所有指標(biāo)，還增加了耐溶劑擦拭、耐酸、耐沾污性等功能指標(biāo)，抗油污性測試結(jié)果如圖2所示。

圖2 硅烷浸漬劑與有機(jī)硅體系抗油污性比對

28d齡期后，施工硅烷浸漬劑后的混凝土在抗污能力上明顯較施工有機(jī)硅保護(hù)體系的試件差。根據(jù)對比試驗(yàn)顯示的性能優(yōu)越性來看，有機(jī)硅保護(hù)體系更適用于高速公路混凝土結(jié)構(gòu)物的防護(hù)。

表1 有機(jī)硅體系檢測結(jié)果

四、試驗(yàn)段施工

（一）施工段落

選取廣東省某高速公路互通和分離式立交橋作為施工段落，施工部位如表2所示.

表2 施工段落

（二）施工工藝及注意事項(xiàng)

各試驗(yàn)段基本工藝為：基層打磨→清洗→滾涂硅烷浸漬劑→混凝土修補(bǔ)材細(xì)（點(diǎn)補(bǔ)）→打磨→基底調(diào)整材→透氣型混凝土保護(hù)面漆→抗污增亮劑。

（1）基層處理

采用電動金鋼砂輪打磨模板縫細(xì)部，通過自吸式打砂機(jī)對混凝土表面泛堿等附著物鏟除干凈并沖洗。針對蜂窩麻面等凹面位置需加壓沖洗，并增加防塵措施；采用混凝土專用修補(bǔ)材將局部缺陷修補(bǔ)至表面平順，待修補(bǔ)干燥行打磨平整并清除表面浮灰。

（2）硅烷浸漬劑

硅烷浸漬施工作業(yè)應(yīng)采用滾涂、密封噴槍等方式,在混凝土干燥至含水率小于10%后開展。泵送系統(tǒng)宜采用連續(xù)循環(huán)方式，控制噴槍壓力不超過60kPa～70kPa。當(dāng)采用連續(xù)噴涂技術(shù)時，自最低處向上開展，至飽和浸漬為止，最后處理區(qū)域應(yīng)保證至少有5s的“光面”效果。

（3）基底調(diào)整材

采用滾涂、噴涂方式，間隔時間不得小于2h；混凝土表面基體顏色漆，整體滾涂均勻，涂覆均勻，不得有露底、流掛、疙瘩等現(xiàn)象，涂覆后基體顏色達(dá)到整體一致；同一工作面同一顏色時，應(yīng)選擇同一批號的材料。

（4）透氣型混凝土保護(hù)面漆、抗污劑

采用滾涂方式，滾涂均勻，滾涂間隔時間不得小于3h；表面不得有漏涂、流掛、氣泡等缺陷。

空氣濕度在85%以上時，不得開展施工作業(yè)。施工溫度范圍：氣溫5℃～40℃，基材表面溫度不大于45℃；表面處理合格的混凝土表面必須在4h～8h內(nèi)涂裝。

五、結(jié)語

本文通過試驗(yàn)研究分析確定了有機(jī)硅浸漬混凝土的最優(yōu)保護(hù)時限和保護(hù)方案，并根據(jù)廣東省某高速公路試驗(yàn)段，總結(jié)了施工工藝及注意事項(xiàng)，可為類似混凝土結(jié)構(gòu)耐久性保護(hù)工程的施工提供參考。