有機硅耐久性保護技術在高速公路施工中的應用

趙天源

（廣東省南粵交通投資建設有限公司，廣東 廣州 510000）

一、引言

國內外統計表明，耐久性不足是導致混凝土結構在正常狀態下失效的最主要原因之一。橋梁混凝土長年暴露于戶外，受自然環境和交通荷載長期作用，會受自身及外部環境等多種因素造成的腐蝕，混凝土表面易產生污損、部分表層會出現疏松、砂漿脫落、骨料外露，甚至會產生開裂和鋼筋銹蝕，使混凝土結構劣化、壽命縮短，實際使用壽命均達不到設計使用年限要求。

混凝土耐久性能劣化及上述破壞過程都與液態水的存在直接相關，有效防水是保障混凝土結構安全的重要措施。伴隨我國大型橋梁工程建設飛速發展，如何合理提升橋梁混凝土耐久性成為當前研究的重要課題。大量工程經驗證明，最經濟有效的措施即采用有機硅浸漬技術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濟成本。

二、有機硅浸漬技術

有機硅浸漬技術保護體系是硅烷浸漬劑、基底調整材、透氣型混凝土保護面漆、有機硅抗污增亮劑等系列產品的組合，具有保護和裝飾作用的復合功能。其原理為當滲入有機硅樹脂中的硅類活性物質與混凝土基材中的堿性物質相作用時，會生成適應性較強的憎水薄膜，匹配混凝土表面外觀；同時其具有良好的抗磨損、防水與抗滲能力，能夠有效降低混凝土表面氯離子擴散系數，提升混凝土的耐久性。

（一）硅烷浸漬劑

作為有機硅類中的單一產品，浸漬后混凝土表面外觀無任何改變，在混凝土內3mm～8mm通過化學鍵合反應，錨固在孔壁上形成穩定保護層，賦予混凝土表面微觀結構長期憎水性，阻止外部水分的入浸和內部可溶性堿的泛出。

（二）基底調整材、透氣型混凝土保護面漆

基底調整材和透氣型混凝土保護面漆在基材表面形成穩定的三維硅樹脂網狀結構，遇水發生催化縮合反應，與基材構成持久的共價鍵，形成永久憎水的毛細管和氣孔，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）有機硅抗污增亮劑

用于涂層或基層的罩面保護，通過毛細管作用進入基材氣孔并附著在氣孔壁表面上，與基材構成持久的共價鍵，強化基材表面效果，抵御侵蝕，解決表面污染問題，實現自潔。

三、有機硅浸漬混凝土的最優保護時限和保護方案實驗

（一）最優防護時限選擇

根據《水運工程結構耐久性設計標準》（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。抗壓強度按《水運工程混凝土試驗規程》（JTJ 270-1998）測試，測試結果如圖1所示。

圖1 不同齡期涂覆硅烷對各指標影響匯總

通過分析發現，混凝土隨養護齡期增加，內部結構在14d后可達到規范要求的致密度，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、吸水率及強度不再呈較大的波動，性能趨向于穩定。因此，在14d養護齡期后可開展表面防護施工。

（二）最優保護方案選擇

根據上述實驗結果，硅烷浸漬劑、有機硅保護體系測試齡期選擇從14d開始。有機硅保護體系檢測不僅包含硅烷浸漬劑所有指標，還增加了耐溶劑擦拭、耐酸、耐沾污性等功能指標，抗油污性測試結果如圖2所示。

圖2 硅烷浸漬劑與有機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硅保護體系的試件差。根據對比試驗顯示的性能優越性來看，有機硅保護體系更適用于高速公路混凝土結構物的防護。

表1 有機硅體系檢測結果

四、試驗段施工

（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

各試驗段基本工藝為：基層打磨→清洗→滾涂硅烷浸漬劑→混凝土修補材細（點補）→打磨→基底調整材→透氣型混凝土保護面漆→抗污增亮劑。

（1）基層處理

采用電動金鋼砂輪打磨模板縫細部，通過自吸式打砂機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材將局部缺陷修補至表面平順，待修補干燥行打磨平整并清除表面浮灰。

（2）硅烷浸漬劑

硅烷浸漬施工作業應采用滾涂、密封噴槍等方式,在混凝土干燥至含水率小于10%后開展。泵送系統宜采用連續循環方式，控制噴槍壓力不超過60kPa～70kPa。當采用連續噴涂技術時，自最低處向上開展，至飽和浸漬為止，最后處理區域應保證至少有5s的“光面”效果。

（3）基底調整材

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、疙瘩等現象，涂覆后基體顏色達到整體一致；同一工作面同一顏色時，應選擇同一批號的材料。

（4）透氣型混凝土保護面漆、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。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內涂裝。

五、結語

本文通過試驗研究分析確定了有機硅浸漬混凝土的最優保護時限和保護方案，并根據廣東省某高速公路試驗段，總結了施工工藝及注意事項，可為類似混凝土結構耐久性保護工程的施工提供參考。