有机硅烷混凝土保护剂

【混凝土防护】有机硅烷混凝土保护剂众所周知，高性能混凝土已被广泛地应用在海工、水工、桥梁、海港等重大工程中。混凝土结构的耐久性、安全性与使用年限一直是人们的研究热点。从混凝土的侵蚀机理来看，保证混凝土的耐久性不仅要采用高性能混凝土，而且对特殊侵蚀环境与重大工程，在混凝土表面浸渍一层防腐蚀涂层也十分重要。有机硅防水剂是一种理想的混凝土、砖石等建材的新型防水材料，能以溶液、乳液形式喷涂在建筑物表面上，提高其的防水、防污、防尘、防腐蚀、抗风化和耐久性能。烷氧基烷基硅烷及其改性化合物产品是第四代有机硅防水材料，既是一种具有良好渗透性、防水、耐久性，环保型的有机硅防水、防腐剂，又是一种性能优良的混凝土表面密封剂，它已被广泛应用于道路、桥梁、隧道、水工、海工等工程中。烷氧基烷基硅烷及其改性化合物具有较强的渗透能力，能够渗透到多孔基材内部的微孔上。在催化剂作用下，它能在微孔的壁上与活性基团或自身发生反应，牢固地附着在基材表面，从而大大提高了基材的防水、耐沾污和耐久性能。将烷氧基烷基硅烷及其改性化合物以水为介质，通过乳化可得到稳定性和防水、耐久性均佳的环境友好型有机硅防水剂，并且通过改性可得到对基材产生不同表面质感的防水剂。本文将从三个方面对这种硅烷防水剂进行介绍。一、研究2003年中国科学院广州化学有限公司黄月文等以烷氧基烷基硅烷为活性基本原料，通过化学改性和乳化技术制备出性能优良的有机硅防水剂，性能指标为：项目性能外观乳白色乳状液，上不漂油下无沉淀固含量/%>15%密度（25°C）g/cm20.93〜1.08渗透深度/mm0.3〜1.224h吸水率/%0.90〜1.92耐水洗性能泡水24h重复20次，防水性合格热稳定性70±2CX4h，防水性合格稀释稳定性稀释10倍，防水性合格耐侯性室外置放1a，防水性合格2005年同济大学蒋正武等研究了不同配合比的海工高性能混凝土浸渍不同品种硅烷的防腐蚀性能:序号硅烷类型吸水率(mm/min1/2)硅烷渗透深度（mm）氯离子吸收量的降低值（%）C1-164030.00442.8097.8C1-263410.00443.0999.2瓦克化学公司申请的中国专利CN1173519C、CN1214353A（分别于1998年和1999年公开）介绍了用于建筑材料疏水化处理的烷氧基硅烷化合物的水乳剂。根据BundesministeriumfurVerkehr中的ZTV-SIB90[FederalGermanMinistryforTraffic]（Bonn）的表面保护体系所用的技术测试规范，对混凝土浸渍的防水性进行评估。乳液EM1：浸渍剂的吸收性为129g/m2，吸水性为2.3%，渗透深度2-4mm。EM1显示出了很好的混凝土中的渗透性，这是实现吸水性（以未处理的试样计低于50%）和耐冷冻和熔化性（至少15个循环而不损坏）标准的先决条件2000年韩国Hwang,InDong等介绍由于硅烷具有良好的斥水性，被广泛地用作桥梁混凝土的防水剂等。作者改进了硅烷乳液的稳定性。硅烷乳液用W/O和O/W型表面活性剂乳化，用0.24%PVA为保护胶体。这种硅烷乳液渗透深度〉4mm，吸水率〈0.1。室温下可保存6个月。日本TOYOINKMFGCOLTD申请的日本专利JP9202875（1997年公开）介绍的水基有机硅配方中含乳化剂、烷基烷氧基硅烷和水，具有优良的长期储存稳定性，用作混凝土防水剂。能够渗透到基材内部的微孔上，在微孔的壁上与其活性基团或自身发生键合作用，形成良好的防水层。6个月以上时吸水率为12.9%。二、产品道康宁最新开发的Z-6403是一种环保型的防水剂。Z-6403是一种高纯度的异丁基三乙氧基硅烷。这种硅烷为小分子结构，施用后会与空气及暴露在酸性或碱性环境中的建筑物基底中的水分发生化学反应，生成羟基团。这些羟基团与建筑物基底结合，形成斥水处理层。由于碱性环境（如浇制不久的混凝土）会刺激该反应并加速斥水表面的形成，因此这种产品尤其适用于混凝土的表面防水处理。美国DaytonSuperior公司的J28/29是一种含20%或40%有机硅烷的专利产品，它可渗入混凝土或石材7〜10mm，提供真正长期优异的防水防候保护。美国高速公路部门及联邦高速公路管理局SHRPReport244进行的独立测试说明，J-28/29可减少混凝土中水及氯离子侵入量达90%以上，水蒸气透出性优异，抗冻融性能优异，这样有效防止混凝土、石材、钢筋的腐蚀，大大延长混凝土或石质结构的预期使用寿命。美国Symons公司的烷氧基烷基硅烷类防水剂可以保护混凝土表面不受水、盐、污物的影响，满足NCHRP244测试标准要求，不会改变混凝土外形和抗滑性能。产品之一——Silane100%按NCHRP244系列标准II测试，氯离子降低率为87%，21天后没有水汽停留。美国ChemicalProductsIndustries,Inc.生产的SW—244是一种含20%硅烷的混凝土防水剂，用于保护建筑物、桥梁、停车场、及其他容易受水渗透影响的混凝土结构，性能超过了NCHRP244要求。按NCHRP244系列标准I测试，氯离子降低率为92.1%，水传输率119.1%，吸水率降低85.1%。相对动态弹性模量96.2（ASTMC-666,控制值为69.0），抗剥落性0（ASTMC-672,50次循环，控制值为4.0）。按NCHRP244系列标准II测试，氯离子降低率为89.0%，吸水率降低87.0%，吸水率0.2（FederalSpecSSWT10C）。三、应用实例有机硅烷混凝土保护剂已被广泛应用于各类钢筋混凝土结构中，特别适用于在恶劣环境中使用的高标号混凝土结构，如海港码头，受盐雾、化冰盐侵蚀的公路、立交桥、电线杆，污水处理厂的污水沉淀处理池，温差极大的高原地区等。我国盐田港二期集装箱码头及其约4万平方米护岸工程（在浪溅区高性能混凝土梁体的侧面和底面上）采用了硅烷养护技术。硅烷养护技术作为一种主要的防腐措施，在国外已被广泛应用于房屋建筑、港口码头、公路、桥梁、下水道、供水饮水系统和许多新型的混凝土制品（砌块砖、黏土砖、路缘石等）。例如：新加坡章宜码头（2800混凝土预制板保护）、新加坡丹戎禺悬索桥、柬埔寨Sihanoukville码头（由于混凝土内的钢筋受到腐蚀，23000tf的混凝土码头已经开始退化，经过保护后减少了退化，防止了水和盐分的进一步渗透，据分析，可以增加10—20年的使用寿命）、澳大利亚西尼歌剧院（巨大的混凝土花瓣部分）、英国SEVERN大桥。美国高速公路协会把其评价为是提高混凝土耐久性的最好措施。我国在有机硅烷混凝土保护剂出众的，推荐思康化学。综上所述，随着我国建筑防水事业发展迅速，防水材料应用