沉箱碼頭硅烷浸漬防腐技術的應用分析

鐘敏生

（中交四航局第五工程有限公司，福建 福州 350000）

1 工程概況

廈門港東山5,000t 級對臺客貨碼頭工程位于福建省東山縣康美鎮北側城垵港區內，北臨東山灣，面向古雷半島及臺灣島。完成該項項目作業以后，主要是和臺灣高雄等多項區域相互連接，經過不斷發展，逐漸成為了專業化的對臺客貨碼頭，對加快東山港區開發建設和完善廈門港功能布局等具有重要意義，是福建省2017年度重點項目。

廈門港東山5,000t 級對臺客貨碼頭工程的建設規模為新建1,000GT 陸島滾裝泊位1 個和5,000t 級對臺客貨泊位1 個（水工主體結構按靠泊1 萬t 級雜貨船設計）及相應的配套設施。碼頭為重力式沉箱結構，泊位直立段長175m，碼頭面高程為5.16m（當地理論最低潮面，下同），單件沉箱重量約為407t，采用沉箱+卸荷板+胸墻結構形式。滾裝泊位在碼頭端部設置可調式岸坡道，鋼引橋長48m，寬度6.3m，端部擴大頭寬9.9m，當水位達到設計低水位時，活動鋼引橋最大坡度為1:10，可滿足車輛和人行要求。前沿停泊水域寬度52.0m，底標高-9.5m；回旋水域直徑272m。底標高-5.7m。港內航道長約572m，單線航道通航寬度為112m，設計底標高-5.7m。陸域縱深469.6m，寬70～130m。

2 硅烷浸漬防護技術的防護原理

當前階段，硅烷浸漬材料因為性能良好而得到了廣泛的應用，尤其是混凝土結構方面，能夠增強混凝土自身的耐久性能，一般是依照具體的防腐標準要求加以使用。其中，硅烷浸漬材料包含了兩種類型，分別是異丁基三乙氧基硅烷以及異辛基三乙氧基硅烷兩種，前者為液體，后者為膏狀，將其應用到混凝土中產生的保護原理為將硅烷中包含的小分子結構均勻的涂抹到混凝土表面，和混凝土孔壁相互結合到一起，形成較小的一項孔壁，與基質中的空氣和水反應，形成交聯結構類似硅膠的聚硅氧烷聚合物羥基。羥基和基體處于相互凝結的狀態，形成了粘附的效果，和混凝土孔內壁全面結合，成為有著良好防滲以及防腐蝕作用的結構。硅烷對混凝土產生了極高的保護作用，能夠避免受到可溶性鹽以及水、海水、陽光以及酸雨等多項因素的影響，強化混凝土自身性能，避免混凝土鋼筋產生不良腐蝕問題。與此同時，硅烷保護劑的抗紫外線功能也是特別強的，既可以給予混凝土相應的保護，還有利于提升建筑物質量，拓展和延伸建筑物使用時間，保障建筑物自身的安全性。同時，由于化學反應形成的強鍵，使其具有一定的韌性，可以防止混凝土開裂。

通過相關探究表明，結構使用時間長短與混凝土耐久性體現有著密切的聯系性，其屬于一項基本的影響因素，對此，應當做好混凝土結構的改善工作，延伸具體使用時間，減少資源過度消耗。當處于物理和化學以及生物侵蝕狀態下，對混凝土耐久性產生干擾的因素包含了多方面，分別是鋼筋腐蝕現象、碳化、Cl-侵蝕等，并且Cl-侵蝕情況也不利于提升港口碼頭混凝土的整體性能。對于海水來講，包含了諸多的Cl-含量，需要認識到的一方面是，Cl-是加劇鋼筋受到腐蝕的概率的一項基本因素，液態水則是腐蝕鋼筋、破壞混凝土因素的根本，要想改善混凝土結構，提升耐久效果，可以采取表面防水處理的方式實施。另外，硅烷浸漬呈現出了粘度較低以及滲透率良好的優勢，一般利用毛細現象和結構結合。含有機基團的硅烷或硅氧烷交聯形成三維硅樹脂網絡結構，通過共價鍵與基體牢固連接，保持混凝土的疏水性能。

3 硅烷浸漬防腐技術在沉箱碼頭中的具體應用

沉箱作為碼頭建設中常用的一種結構形式，采用箱形、薄壁進行設計，比胸墻等上部結構更加容易腐蝕，尤其是水位變動區和浪濺區的混凝土結構最為嚴重。引進高性能的硅烷浸漬有利于改善該種現象，其施工工藝簡單易行、防護效果好，對工期的影響較小，而且，硅烷浸漬的成本相對較低。

當前階段，以工程具體特征和實際開展情況為主，嚴格遵循標準的要求，在明確具體使用時間的基礎上全方面的檢驗防腐結構性能，了解到混凝土存在的缺陷性，比如裂縫、蜂窩和破損等一系列現象，及時改善這一現象，將缺陷徹底解決。在本項工程開展過程中，硅烷浸漬防腐領域包含了兩方面，分別是水位變動區以及浪濺區?；炷翉姸鹊燃塁40，在應用硅烷浸漬的前期階段中，提前開展噴涂實驗操作。噴涂試驗要求、浸漬施工工藝和質量驗收標準應嚴格執行《水運工程結構耐久性設計標準》的規定。

針對于硅烷浸漬來講，可以以實際情況為主，將異丁烯三乙氧基硅烷單體當成一項基本的硅烷浸漬材料，全面檢驗其他類型的硅烷浸漬材料，查看是否合格，只有等到與標準要求相一致的情況下才可以對硅烷浸漬材料加以應用。明確以下幾項要點。①加大對異丁烯三乙氧硅烷含量的控制力度，具體的含量比例不可以低于98.9%；②做好硅氧烷含量的控制作業，相關含量不可以超出0.3%；③增強具體的密度，保持100%的活性比例，禁止其他溶液稀釋。

浸漬硅烷質量的驗收應以每500m浸漬面積為一個浸漬質量的驗收批。等到完成了浸漬硅烷作業后，依照標準要求和合理的方式獲取芯樣，從吸水率和硅烷浸漬深度等多方面入手，全方面檢驗，獲取精準的結果。如果得到的硅烷浸漬質量檢驗結果與標準要求不一致的情況下，應當重新開展硅烷浸漬作業，一直到符合標準要求為止。

4 施工工藝要求

硅烷浸漬施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

4.1 材料準備

使用的施工設備：鋼絲刷、能夠調整的噴槍以及規范性操作平臺。采取的材料為硅烷材料。

所用材料的名稱：SICONGSP-205 硅烷，其質量滿足下列條件：①硅烷含量：≥98.9%；②硅氧烷含量：≤0.3%；③可水解氯化物含量：≤1/10,000；④密度（g/mL）、25℃：0.88。

4.2 貯存

第一，需要做好材料的儲存工作，保持良好的密封性，一直到使用的時候才能夠開啟材料。第二，針對于儲存的材料來講，必須放置在沒有陽光照射、能夠被有效遮擋、而且地板比較潮濕、便于控制的區域，將相關的警戒牌放置于儲存材料區域內，與材料儲存標準要求相符合，以免產生材料性能受到影響的現象。第三，依照具體的到貨時間對材料加以使用，當超出具體日期的話，禁止將材料應用到工作環節內。

4.3 噴涂前施工準備

第一，在實施大規模施工作業的前期階段中，應當做好噴涂實驗操作，采取合理的施工工藝，嚴格遵循混凝土結構防腐蝕要求，獲取準確的實驗數據，合格以后才能夠展開大面積的施工作業。第二，加強各個工作階段的監督管理力度，務必與安全要求和衛生要求相一致。在現場施工期間，指派專業性強并且經驗豐富以及技能高超的監理工程人員專門進入現場進行監督。第三，要想和混凝土全面滲透到一起，務必保持混凝土表面處于良好的干燥狀態，然后再次開展硅烷施工作業。第四，構建良好的施工條件，合理控制施工期間的溫度。一旦施工溫度低于5℃、超出45℃的話，停止開展施工作業，這是因為處于該項溫度條件下將會增加產品的蒸發速度，加劇資源消耗。第五，根據現場環境確定當日施工面積，按耗量 300mL/m一遍的施工用量計算后準備好當日施工所需 SP-205 硅烷。施工時通過施工面積控制噴涂使用量。

4.4 噴涂試驗

在噴涂實驗作業開展期間，嚴格遵循混凝土結構防腐蝕要求實施各項工作，選取具有代表性的混凝土表面約5m進行噴涂試驗，施工方法及步驟按規范和流程圖進行。從試驗領域內從中獲取六個芯樣，取出兩項芯樣檢測吸水率情況和具體的硅烷浸漬深度，得到精準的數據，數據合格的情況下才能夠展開浸漬硅烷。一旦檢驗結果不合格的話，必須重新開展硅烷噴涂試驗操作。

4.5 混凝土表面處理

第一，先對混凝土表面進行整體外觀檢查。現場施工過程中，難免會對混凝土成品表面造成一定的影響（如砂漿、泥土等污染物或缺邊掉角等現象）。在開展硅烷浸漬施工作業的前期階段中，應當將混凝土表面存在的雜物徹底清除干凈。一旦發生缺陷的話，比如缺邊或者掉角，就需要配置相應的砂漿或者是細石混凝土比例，對缺陷現象加以解決。第二，將脫膜劑應用到混凝土施工環節中以后，在開展噴涂實驗的基礎上，檢驗是否對硅烷浸漬產生一定程度的影響。當存在影響的話，就應當進一步清理混凝土表面，保持整潔性。通過相關的實驗檢測工作了解到脫模劑在硅烷浸漬中造成的相關影響。第三，做好新型澆筑混凝土齡期的控制工作，在不低于28d 的情況下才可以噴涂硅烷。第四，為了確保施工質量，在打磨、清理或修補混凝土表面后再利于高壓水沖洗干凈，并自然干燥，全面控制混凝土表面含水率。第五，需要注意的一方面是，施工作業必須處于天氣良好的狀態下進行，當出現下雨或者強風天氣的話，不應當繼續開展施工作業，以免影響到施工的安全性。

4.6 噴涂施工

（1）當前階段，結合預噴涂實驗對具體的噴涂層數進行明確，可以采取噴涂兩遍的方式嚴格控制兩次噴涂的時間間隔，同時在開展立面施工過程中存在著一定的流失現象，基于此，要想保持單位面積內具備充足的硅烷停留量，在每一次噴涂過程中應當多噴涂幾次。

（2）施工過程中，采用分區分塊進行噴涂。同時，相鄰施工區域應相互重疊覆蓋，確?；炷帘砻娌怀霈F漏涂現象。

（3）面對存在缺陷的現象，必須重新開展噴涂作業，制定規范性的操作流程，比如以鉆芯取樣方式為主，完成取樣工作以后對相關部位加以修補。

5 質量控制措施

施工過程中認真貫徹“質量第一，預防為主”的方針，把“事前預防”、“事中檢查”、“事后把關”結合起來，以“預防為主”作為重點，嚴格把好工程質量關。具體如下：

（1）將施工材料運輸到場地內以后，需要提供有關于材料的合格證書等。

（2）對進場的硅烷材料進行編號，以便控制使用的順序。

（3）將材料儲存于密封狀態下，避免受到光照因素的影響，禁止和重金屬以及酸堿等其他類型的化合物相互儲存到一起，同時也避免放到受到污染的領域內。每次使用過后應封好包裝以免失效，開啟后應在72h 內用完。

（4）在施工過程中，應當加強等待噴涂混凝土表面溫度的控制力度，保持合理性。

（5）完成硅烷領域噴頭工作以后，應用記號筆將其清楚的標記下來，以免下一次發生新涂抹的現象。

（6）硅烷浸漬后應及時進行養護，避免暴曬或雨淋。

6 效果檢驗

經檢驗，本項目硅烷浸漬的所有區域全部符合設計和規范的要求，達到預期的效果。

表1 硅烷芯樣檢測報告

7 安全控制

在保證施工質量的同時，項目部要把安全工作放在首位，精心組織施工，合理安排工程進度。建立建全安全生產管理體系，組織相關人員進行危險源的辨識并制定相應的預防控制措施，特別是高處作業、臨水臨邊作業等，避免安全隱患現象的出現，在人員進場前期階段中，提前做好安全技術的交底工作，定期展開培訓，提升人員的技能，加深知識點的掌握程度。并且負責噴涂硅烷的作業人員務必提前佩戴好護目鏡和防護手套，當進入相對密封區域內施工的話也應當帶上防毒面具，確保自身的安全性。

8 結論

從以上論述來看，該施工工藝流程簡單，在工程技術人員的指導下一般的施工作業人員均能進行實施，材料及人工等成本可控，是一種值得大范圍推廣的混凝土結構防護技術。特別適應于沉箱碼頭主體結構一直處于復雜多變的使用環境中，對類似工程有一定的借鑒作用。