孫紅堯，楊 爭，王學(xué)川,2，孫高霞，李 震

(1. 南京水利科學(xué)研究院 水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029；2. 河海大學(xué) 力學(xué)與材料學(xué)院，江蘇 南京 210098)

混凝土表面防護(hù)的有機(jī)硅低聚物憎水滲透劑性能研究

孫紅堯1，楊 爭1，王學(xué)川1,2，孫高霞1，李 震1

(1. 南京水利科學(xué)研究院 水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029；2. 河海大學(xué) 力學(xué)與材料學(xué)院，江蘇 南京 210098)

鋼筋混凝土表面涂布硅烷等有機(jī)硅憎水滲透劑是鋼筋混凝土防腐蝕措施之一。硅烷及硅烷膏體有機(jī)硅憎水滲透劑在港口碼頭和橋梁防護(hù)上得到廣泛應(yīng)用。為了解決硅烷等小分子有機(jī)硅憎水滲透劑在高溫等環(huán)境條件下?lián)]發(fā)損失較大的問題，硅烷膏體和低聚物相繼被研究開發(fā)出來，但有機(jī)硅低聚物憎水滲透劑尚沒有在工程上推廣應(yīng)用。通過研究環(huán)境條件對3類有機(jī)硅憎水滲透劑的性能影響來探討有機(jī)硅低聚物憎水滲透劑的應(yīng)用前景。試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土表面半干狀態(tài)、混凝土表面溫度在20℃～60℃、低風(fēng)速都有利于有機(jī)硅憎水滲透劑的水解附著和滲透，而環(huán)境濕度的影響不大。3種有機(jī)硅憎水滲透劑在環(huán)境條件下，S-A(硅烷)表現(xiàn)為滲透深度最優(yōu)，S-B(硅烷和有機(jī)硅低聚物的混合物)在接觸角和揮發(fā)率上表現(xiàn)最優(yōu)，S-B的滲透深度與S-C(硅烷膏體)接近。電鏡掃描試驗(yàn)證實(shí)3種有機(jī)硅憎水滲透劑的防水機(jī)理的細(xì)微差別，S-A硅烷分子小易于滲透但不會(huì)在表面成膜，S-B中的低聚物會(huì)在表面成膜，減緩硅烷的揮發(fā)，密集的烷基排列表現(xiàn)為高接觸角，S-C膏體中的親水乳化劑殘留在混凝土表面降低了表面接觸角。所以，有機(jī)硅低聚物憎水滲透劑與硅烷混合后可以用于混凝土表面憎水保護(hù)，并表現(xiàn)出優(yōu)異的憎水性能。

有機(jī)硅；低聚物；憎水劑；滲透劑；鋼筋混凝土；硅烷

Abstract: That the organosilicon impregnating agents such as silane are coated on the reinforced concrete surface is one of the measures of anticorrosion of reinforced concrete. The organosilicon impregnating agents such as silane or creme silane have been widely used to protect ports and bridges. In order to solve the problem that the low molecular weight silane shall volatilize quickly at high temperature or in high wind speed environment, the creme silane and organosilicon oligomers were developed. But the organosilicon oligomer has not been used widely in engineering. The effect of environmental conditions on the performance of 3 types of organosilicon hydrophobic agents was studied. The test results show that the semi dry state of concrete surface, the concrete surface temperature at 20℃-60℃, and low wind speed are conducive to the hydrolysis and adhesion and penetration of organosilicon hydrophobic agents, and the impact of environmental humidity is little. In ambient conditions, the penetration depth performance of organosilicon impregnating agent S-A (silane) is optimal, the contact angle and the volatile rate performance of S-B (a mixture of silane and organosilicon oligomer) are optimal, and the penetration depth performance of S-B is almost the same as that of S-C (creme silane). The test results of scanning electron microscopy show that there is not any film on the surface of the concrete coated with S-A which can permeate into concrete easily; the S-B forms polymer film on the surface which can slow down the volatilization of silane; the high contact angle can be showed with the high concentration of the alkyl groups; and the emulsifiers including hydrophilic groups in S-C which shall reduce surface contact angle are left over on the concrete surface. So the mixture of organosilicon oligomer impregnating agent with silane can be used on the concrete surface to protect the reinforced concrete and can exhibit excellent hydrophobic properties.

Keywords: organosilicon; oligomer; hydrophobic agent; impregnating agent; reinforced concrete; silane

混凝土結(jié)構(gòu)表面涂裝硅烷是水利工程、港口碼頭、橋梁等工程的主要防腐蝕措施之一。有機(jī)硅憎水滲透劑的性能特點(diǎn)是：不改變混凝土的原始外觀、保持混凝土的呼吸、憎水。硅烷(如異辛基三乙氧基硅烷)的防水原理是：與硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)形成化學(xué)鍵，牢固結(jié)合在混凝土表面和空穴中；烷基則朝向混凝土外側(cè)，在烷基排列的表面水不能潤濕，表現(xiàn)為荷葉一樣的表面，從而使以水為載體的有害離子無法滲透進(jìn)入混凝土，最終達(dá)到防止鋼筋腐蝕的作用。

硅烷和硅烷膏體是目前廣泛應(yīng)用的有機(jī)硅憎水滲透劑。孫紅堯等[1-2]簡述了國內(nèi)外硅烷和硅烷膏體的應(yīng)用和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀。由于硅烷是單分子，在高溫、強(qiáng)風(fēng)等環(huán)境的作用下可能造成硅烷的揮發(fā)損失[3-4]。為了解決單分子硅烷容易揮發(fā)損失的缺點(diǎn)，硅烷進(jìn)行膏體化[5-6]和合成有機(jī)硅低聚物[7-9]能夠減小其在環(huán)境作用下的揮發(fā)損失。目前市場上具有有機(jī)硅低聚物商品的有德國瓦克公司的Wacker BS@290和道康寧公司的DCZ-6689，但有機(jī)硅低聚物的應(yīng)用較少[10-11]，還沒有被設(shè)計(jì)和應(yīng)用部門所認(rèn)識(shí)，孫紅堯等正在制訂的中國土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)“混凝土結(jié)構(gòu)用有機(jī)硅滲透型防護(hù)劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程”中將考慮納入有機(jī)硅低聚物的內(nèi)容，因此通過有機(jī)硅低聚物與硅烷、硅烷膏體的性能試驗(yàn)比較，研究探討有機(jī)硅低聚物在混凝土結(jié)構(gòu)工程上的應(yīng)用前景。

1 材料及試驗(yàn)方法

1.1 材料

試驗(yàn)選擇3種有機(jī)硅憎水滲透劑，即：1)硅烷，BS1701異辛基三乙氧基硅烷(活性物質(zhì)含量>99%)，德國瓦克公司產(chǎn)品；2)有機(jī)硅低聚物，BS 290(活性物質(zhì)含量>99%)，德國瓦克公司；3)硅烷膏體，異辛基三乙氧基硅烷膏體，國內(nèi)某公司產(chǎn)品，活性物質(zhì)含量80%。文中有機(jī)硅憎水滲透劑S-A(組成：100%BS1701)、滲透劑S-B(組成：30% BS290 + 70% BS1701)、滲透劑S-C(組成：100%硅烷膏體)。

水泥：P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，南京江南小野田水泥廠生產(chǎn)。細(xì)集料(砂)：天然河砂，細(xì)度模數(shù)3.2。粗集料(石)：符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》中對碎石的要求，粒徑在5～20 mm的碎石。水：城市自來水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試件成型

混凝土配合比為：水泥360 kg/m3、粗骨料107 9 kg/m3、細(xì)骨料661 kg/m3、水216 kg/m3，水灰比0.6?？箟簭?qiáng)度等級(jí)設(shè)定為C25。參照規(guī)范SL 352-2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，按混凝土配合比成型150 mm×150 mm×150 mm混凝土試件，試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28 d，養(yǎng)護(hù)溫度為(20±3)℃，空氣相對濕度不小于90%。將養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的混凝土試塊置于60℃的烘箱中烘干48 h，取出試件，用砂紙打磨除去表面浮漿，然后用吹氣槍或毛刷、干抹布將表面的粉塵清理干凈待用。其中待涂布試塊，放入溫度20℃和相對濕度60%的干縮室內(nèi)待用。

1.2.2 有機(jī)硅憎水滲透劑的涂布及其揮發(fā)率試驗(yàn)

環(huán)境條件如混凝土表面的潮濕程度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、風(fēng)力等級(jí)等會(huì)影響有機(jī)硅憎水滲透劑與混凝土結(jié)合效率。

1) 混凝土表面潮濕程度的影響試驗(yàn)

選擇3種有機(jī)硅憎水滲透劑(S-A、S-B、S-C)進(jìn)行試驗(yàn)，試件養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，取18塊試塊并編號(hào)，放在溫度20℃，濕度60%環(huán)境內(nèi)穩(wěn)定到恒重，質(zhì)量為m1。然后取1～6號(hào)混凝土泡水至混凝土表面飽水，7～12號(hào)試塊放在60℃烘箱中干燥至恒重，為干燥狀態(tài)。13～18號(hào)試塊仍然放在干縮室中(質(zhì)量達(dá)到恒重)，為半干狀態(tài)。稱重，質(zhì)量為m2。然后分別涂布3種有機(jī)硅憎水滲透劑，用刷子在混凝土六個(gè)面上均勻涂裝，涂到混凝土表面呈現(xiàn)濕潤狀態(tài)，靜置約10分鐘，待混凝土表面稍干，重復(fù)涂裝，共涂裝3次?；炷帘砻嫱庥^表干后稱重，質(zhì)量為m3。然后放置在溫度20℃、濕度60%的環(huán)境中，在不同的時(shí)間稱重直至恒重，質(zhì)量為m4。然后計(jì)算有機(jī)硅憎水滲透劑的揮發(fā)率，揮發(fā)率表達(dá)式為：ρ=1-(m4-m1)/(m3-m2)×100%。

2) 混凝土表面溫度和環(huán)境濕度的影響試驗(yàn)

混凝土表面溫度和環(huán)境濕度的控制在溫濕度試驗(yàn)箱中進(jìn)行。濕度范圍(30%～90%)和混凝土表面溫度范圍(5℃～80℃)。取3塊試件放于溫濕度箱中，設(shè)定溫濕度(30%、60℃/60%、60℃/90%、60℃/60%、5℃/60%、20℃/60%、40℃/60%、80℃)，定期測量混凝土試塊的質(zhì)量，并用紅外測溫儀測量混凝土表面溫度，保證混凝土表面溫度和溫濕度箱的設(shè)定溫度一致，直到試塊在此溫濕度下的質(zhì)量達(dá)到恒重，此時(shí)質(zhì)量為W1。然后取出試塊，進(jìn)行涂裝，涂裝方法與混凝土表面潮濕程度試驗(yàn)相同，混凝土表面外觀表干后稱重，質(zhì)量為W2，然后立即將試塊放回到溫濕度箱中，隨后定時(shí)測量試塊的質(zhì)量，直到恒重，此時(shí)質(zhì)量為W3，計(jì)算揮發(fā)率，揮發(fā)率表達(dá)式為：ρ=(W2-W3)/(W2-W1)×100%。

3) 環(huán)境風(fēng)速的影響試驗(yàn)

將一批養(yǎng)護(hù)后的混凝土試件放置在溫度20℃、濕度60%環(huán)境下恒重。然后在試件附近放置調(diào)速鼓風(fēng)機(jī)，將風(fēng)吹向試件的試驗(yàn)面，風(fēng)速計(jì)放在靠近每個(gè)試塊的同一個(gè)位置測量風(fēng)速。調(diào)節(jié)風(fēng)速使各試驗(yàn)面的風(fēng)速均為3 m/s，定時(shí)稱重試件，直到達(dá)到恒重狀態(tài)，質(zhì)量為W1。涂裝方法與混凝土表面潮濕程度試驗(yàn)相同，混凝土表面外觀表干后稱重，質(zhì)量為W2，并跟蹤試件在鼓風(fēng)狀態(tài)下的重量變化情況，直到恒重，記錄質(zhì)量為W3，然后計(jì)算揮發(fā)率，揮發(fā)率表達(dá)式為：ρ=(W2-W3)/(W2-W1)×100%。改變風(fēng)速(7 m/s、11 m/s、15 m/s)重復(fù)上述試驗(yàn)。最后關(guān)掉鼓風(fēng)機(jī)，在無風(fēng)環(huán)境下(即風(fēng)速為0 m/s)進(jìn)行對比組試驗(yàn)，稱重。

1.2.3 接觸角測量

接觸角的大小反映了液滴在基體表面的潤濕程度。接觸角越大，憎水性越大。在每塊混凝土的試驗(yàn)面取3個(gè)點(diǎn)測量接觸角，計(jì)算平均值。

1.2.4 滲透深度

用壓力機(jī)將混凝土劈裂成兩半，將1%的亞甲基藍(lán)溶液噴到劈裂面染色。由于有機(jī)硅憎水滲透劑不能被亞甲基藍(lán)染色。分別取劈裂面上兩側(cè)邊上10個(gè)點(diǎn)，用游標(biāo)卡尺測量未被染色的區(qū)域深度。以測得的20個(gè)點(diǎn)計(jì)算平均值。

2 結(jié)果與討論

有機(jī)硅低聚物是為了解決單分子硅烷的高揮發(fā)性而開發(fā)出來的品種，可以通過水解縮合[8]和自由基聚合[9]等方法獲得。低聚物黏度比硅烷大，未經(jīng)稀釋不能單獨(dú)使用于混凝土表面，但惰性稀釋劑(如烴類溶劑)不參與混凝土的保護(hù)，干燥過程中揮發(fā)進(jìn)入大氣從而污染環(huán)境，所以，本文以硅烷作為活性稀釋劑與低聚物按一定比例混合作為混凝土表面防護(hù)劑進(jìn)行試驗(yàn)。有機(jī)硅憎水滲透劑用于混凝土表面防護(hù)，其防護(hù)效果必然會(huì)受到環(huán)境和混凝土本身狀態(tài)的影響。有機(jī)硅憎水滲透劑的初期防護(hù)效果可以用有機(jī)硅憎水滲透劑的揮發(fā)率、滲透深度和混凝土表面的接觸角來表現(xiàn)。

這里選擇混凝土表面潮濕程度、混凝土表面溫度、環(huán)境濕度和環(huán)境風(fēng)速作為環(huán)境影響因素進(jìn)行性能試驗(yàn)研究?；炷帘砻娉睗駹顟B(tài)分為干燥、半干和潮濕3種狀態(tài)，試驗(yàn)?zāi)M氣候環(huán)境的濕度(30%～90%)和混凝土表面溫度(5℃～80℃)，風(fēng)速設(shè)定為0、7 m/s、11 m/s和15 m/s(表1為風(fēng)級(jí)與風(fēng)速的對應(yīng)數(shù)據(jù))。風(fēng)級(jí)7級(jí)以上，要求停止戶外施工和高空作業(yè)，所以最高風(fēng)速選擇15 m/s。

表1 風(fēng)級(jí)與風(fēng)速對應(yīng)表Tab. 1 Corresponding table of wind level and wind speed

2.1 環(huán)境因素對有機(jī)硅憎水滲透劑揮發(fā)性的影響

有機(jī)硅憎水滲透劑價(jià)格高，如果應(yīng)用過程中揮發(fā)到環(huán)境中，既浪費(fèi)材料又影響環(huán)境。溫度影響試驗(yàn)時(shí)，濕度固定在60%，濕度影響試驗(yàn)時(shí)，溫度固定在60℃。風(fēng)速試驗(yàn)時(shí)，環(huán)境溫度(23±2)℃，環(huán)境濕度60%。影響結(jié)果如圖1至圖4所示。

圖1 混凝土表面潮濕程度對滲透劑揮發(fā)性的影響Fig. 1 Influence of surface humid of concrete on volatilization rate of impregnating agents

圖2 混凝土表面溫度對滲透劑揮發(fā)率的影響Fig. 2 Influence of surface temperature of concrete on volatilization rate of impregnating agents

圖3 環(huán)境濕度對滲透劑揮發(fā)率的影響Fig. 3 Influence of relative humid on volatilization rate of impregnating agents

圖4 風(fēng)速對滲透劑揮發(fā)率的影響Fig. 4 Influence of wind speed on volatilization rate of impregnating agents

水是有機(jī)硅憎水滲透劑與混凝土表面發(fā)生水解反應(yīng)的必要條件，表面潮濕程度和環(huán)境濕度影響水解反應(yīng)程度，表面溫度和風(fēng)速影響水解反應(yīng)速度。在高溫天氣和太陽輻照下的混凝土表面溫度可能達(dá)到70℃以上，會(huì)造成硅烷揮發(fā)損失。在風(fēng)的作用下，小分子的物質(zhì)更易揮發(fā)。圖1至圖4的結(jié)果顯示，混凝土表面半干狀態(tài)和環(huán)境高濕度有機(jī)硅憎水滲透劑的揮發(fā)率最低，說明適量的水就可以滿足有機(jī)硅憎水滲透劑的水解，混凝土飽水時(shí)有機(jī)硅憎水滲透劑浮在水表面無法滲透進(jìn)入混凝土毛細(xì)孔，揮發(fā)率反而升高。環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)速的變化規(guī)律與預(yù)想的一致，即環(huán)境溫度越高、環(huán)境濕度越低和風(fēng)速越高，有機(jī)硅憎水滲透劑的揮發(fā)率越大。溫度高和風(fēng)速大，分子運(yùn)動(dòng)加劇，分子的揮發(fā)速度大于水解速度，從而揮發(fā)率加大。分析3種有機(jī)硅憎水滲透劑的揮發(fā)性差別，有機(jī)硅憎水滲透劑S-B(硅烷和聚合物的混合物)的揮發(fā)率最低，S-A(硅烷)和S-C(膏體)的表現(xiàn)除了環(huán)境濕度下S-C優(yōu)于S-A外，其他條件下他們的揮發(fā)率差不多，說明硅烷膏體化對揮發(fā)率的改善不明顯，而低聚物的影響顯著。硅烷膏體中的硅烷在乳液的液滴內(nèi)，必須等水分揮發(fā)后，液滴破裂放出硅烷，然后水解與基體結(jié)合，由于是水性體系，所以環(huán)境濕度增高膏體的揮發(fā)低于硅烷的揮發(fā)。聚合物成膜的作用則阻止了混凝土空穴中硅烷的揮發(fā)，所以有低聚物的S-B的揮發(fā)率最低。

2.2 環(huán)境條件對混凝土表面有機(jī)硅憎水滲透劑接觸角的影響

環(huán)境條件的選擇與2.1中相同。影響結(jié)果如圖5至圖8所示。圖5～圖8結(jié)果顯示，混凝土表面半干狀態(tài)接觸角最好；而混凝土表面溫度對接觸角的影響較小，在20℃～60℃接觸角較好；環(huán)境濕度對接觸角的影響不太顯著，隨著濕度的增大接觸角略有增大；風(fēng)速的增大接觸角逐漸減小，說明表面的有機(jī)硅憎水滲透劑的量減少。3種有機(jī)硅憎水滲透劑中，滲透劑S-B仍然表現(xiàn)最優(yōu)異，膏體的表現(xiàn)最差。由于有機(jī)硅憎水滲透劑中的烷基是憎水基團(tuán)，烷基排列越多，憎水效果越好，接觸角越大。環(huán)境條件對接觸角的影響不顯著，原因是盡管在環(huán)境作用下有機(jī)硅憎水滲透劑會(huì)揮發(fā)損失，但在表面還是存在與基體有效結(jié)合的滲透劑。低聚物的接觸角最大，與低聚物憎水基團(tuán)密集有關(guān)。膏體表面接觸角最小可能與膏體中含有的親水乳化劑有關(guān)。

圖5 混凝土表面潮濕程度對接觸角的影響Fig. 5 Influence of surface humid of concrete on contact angle

圖6 混凝土表面溫度對接觸角的影響Fig. 6 Influence of surface temperature of concrete on contact angle

圖7 環(huán)境濕度對接觸角的影響Fig. 7 Influence of relative humid on contact angle

圖8 風(fēng)速對接觸角的影響Fig. 8 Influence of wind speed on contact angle

2.3 環(huán)境條件對有機(jī)硅憎水滲透劑滲透深度的影響

有機(jī)硅憎水滲透劑通過滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部形成憎水層，滲透深度越深，憎水時(shí)間就越長，耐久性就越高。環(huán)境條件的選擇與2.1中相同。影響結(jié)果如圖9至圖12所示。

圖9～圖12的結(jié)果顯示，混凝土表面越干燥、表面溫度越高、環(huán)境濕度越低和風(fēng)速越低，有機(jī)硅憎水滲透劑的滲透深度就越高，3種有機(jī)硅憎水滲透劑中，滲透劑S-A(硅烷)滲透深度最高，S-B和S-C在4種環(huán)境條件下表現(xiàn)相當(dāng)，這樣的結(jié)果完全符合分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，水分會(huì)阻礙油性硅烷分子的滲透，表面溫度高盡管材料揮發(fā)增加，但其向混凝土內(nèi)部滲透的速度也增加，風(fēng)速增加使得分子揮發(fā)瞬間增大從而進(jìn)入混凝土內(nèi)部的量減少。分子尺寸小的S-A易于在毛細(xì)孔中滲透，但大分子聚合物和膏體的乳液則不易滲透，水性體系的膏體的滲透速度受毛細(xì)孔中的濕度影響最大。

圖9 混凝土表面潮濕程度對滲透劑滲透深度的影響Fig. 9 Influence of surface humid on of concrete penetration depth of impregnating agents

圖10 混凝土表面溫度對滲透劑滲透深度的影響Fig. 10 Influence of surface temperature on of concrete penetration depth of impregnating agents

圖11 環(huán)境濕度對滲透劑滲透深度的影響Fig. 11 Influence of relative humid on penetration depth of impregnating agents

圖12 環(huán)境風(fēng)速對滲透劑滲透深度的影響Fig. 12 Influence of wind speed on penetration depth of impregnating agents

2.4 涂布有機(jī)硅憎水滲透劑后的混凝土的微觀結(jié)構(gòu)分析和機(jī)理驗(yàn)證

為了驗(yàn)證前述的憎水機(jī)理，采用了FEI公司FEI Quanta 650 FED掃描電鏡儀研究涂布不同有機(jī)硅憎水滲透劑后的混凝土表面的微觀結(jié)構(gòu)。在試塊上取邊長約為1 cm的小方塊，制樣裝入儀器中，進(jìn)行掃描，結(jié)果如圖13至圖16所示。

圖13 未處理的混凝土(×8 000)Fig. 13 Untreated concrete(×8 000)

圖15 經(jīng)過S-B處理的混凝土(×8 000)Fig. 15 Concrete treated by S-B(×8 000)

圖16 經(jīng)過S-C處理的混凝土(×8 000)Fig. 16 Concrete treated by S-C(×8 000)

圖13是未涂有機(jī)硅憎水滲透劑的空白對比組的混凝土試樣同一個(gè)點(diǎn)的掃描圖片，圖上可以看到表面比較粗糙，有很多針狀物質(zhì)(水化產(chǎn)物)和很多混凝土毛細(xì)孔。圖14為涂裝了S-A的混凝土試樣的混凝土表面部分的掃描圖片，說明S-A(單分子硅烷)不能在混凝土表面成膜，只在硅酸鹽表面成鍵。圖15顯示有一層膜覆蓋在混凝土的表面上。S-B是由BS1701和BS290混合而成的，BS1701是小分子具有很好的滲透性，BS290是低聚物，不易揮發(fā)，能夠形成憎水膜，憎水膜的作用是減緩了硅烷的揮發(fā)。低聚物密集的憎水基團(tuán)具有較大的接觸角和極好的荷葉效應(yīng)。S-B所表現(xiàn)出的性能與根據(jù)接觸角、滲透深度和揮發(fā)率的試驗(yàn)得到的結(jié)果相符。圖16可以看到在混凝土表面上也有一層膜遮蓋了孔洞。S-C是辛基硅烷的膏體，辛基硅烷并不能在表面形成膜，所以這層膜應(yīng)該是高分子乳化劑的殘留。乳化劑為親水親油的聚合物，不具有憎水性，硅烷必須破乳后才能遇水發(fā)生水解反應(yīng)，所以乳化劑的存在勢必影響硅烷的滲透和混凝土表面的憎水性。又根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，S-C的接觸角比S-A和S-B差，滲透深度比S-A差，但其揮發(fā)率比S-A要小一些，這驗(yàn)證了乳化劑影響了硅烷膏體的性能。

3 結(jié) 語

通過混凝土表面潮濕度、表面溫度、環(huán)境濕度和風(fēng)速對涂布3種有機(jī)硅憎水滲透劑的混凝土的揮發(fā)率、接觸角和滲透深度的研究，結(jié)果表明，環(huán)境條件影響有機(jī)硅憎水滲透劑的性能，有機(jī)硅低聚物的引入有助于提高有機(jī)硅憎水滲透劑的綜合性能，其作用機(jī)理是有機(jī)硅低聚物會(huì)在混凝土表面成膜，減緩了小分子硅烷的揮發(fā)速度，其分子結(jié)構(gòu)中排列的烷基緊密，表現(xiàn)出較大的接觸角，有利于阻止以水為載體的有害離子的滲透。所以，在硅烷和硅烷膏體已經(jīng)普遍應(yīng)用的情況下，硅烷和有機(jī)硅低聚物復(fù)合完全可以應(yīng)用于混凝土表面憎水處理，并且效果明顯和性能優(yōu)異。為了進(jìn)一步推廣有機(jī)硅低聚物的應(yīng)用，還需要對有機(jī)硅低聚物與硅烷復(fù)配的比例和涂敷后鋼筋混凝土的耐久性進(jìn)行試驗(yàn)研究。

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SUN Hongyao1, YANG Zheng1, WANG Xuechuan1, 2, SUN Gaoxia1, LI Zhen1

(1. Nanjing Hydraulic Research Institute, State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Nanjing 210029, China; 2. College of Mechanics and Material, Hehai University, Nanjing 210098, China)

TV441; TU57

A

10.16483/j.issn.1005-9865.2016.06.011

1005-9865(2016)06-0093-07

2016-03-14

國家自然科學(xué)基金資助(51279110)

孫紅堯(1965-)，江蘇建湖人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事腐蝕與防護(hù)技術(shù)的研究與開發(fā)。E-mail：rehaha@163.com