CN106518158B - 一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，属于混凝土技术领域。该方法有以下步骤:预处理混凝土结构表面，使混凝土结构表面清洁、完整；先将水与无水乙醇混合，再将硅烷均匀分散在乙醇与水混合物中，配制硅烷的溶液；将经预处理的混凝土结构试样置于硅烷的溶液中，将其内部钢筋用导线外接电源的负极，在硅烷的溶液中置入导电电极，用导线连接电源的正极，构成回路；打开电源，施加恒定电压。本发明提供的技术利用了电渗、电迁移等电动原理，将硅烷注入混凝土结构孔隙内，有效提高硅烷在混凝土中渗透深度，由此改善混凝土结构表面的疏水性，并提升混凝土结构耐久性；该方法受环境因素影响小,具有工艺简单，操作方便，效果好的优点。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，以改善混凝土表面疏水性。
背景技术
钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的诸多优点，造价较低，是目前土木工程结构设计中的首选形式，应用非常广泛。但是，混凝土结构在服役过程中易受，各种因素作用(如化学侵蚀、碱骨料反应、钢筋锈蚀、冻融等)而遭受劣化，由此使钢筋混凝土结构的使用寿命缩短，给国民经济和人民生命安全带来巨大损害。
在各种劣化因素作用中，水是不可或缺的必要条件，因此对混凝土结构进行防水处理是提高其耐久性的有效途径之—。硅烷在世界各国都已被广泛应用的混凝土结构憎水型涂料，与其他类型涂料相比，硅烷具有良好的憎水性、耐紫外线照射性以及渗透性等性能。但是，用传统的浸渍法得到的硅烷在混凝土中渗透深度十分有限(一般仅有几毫米或更低),且受到混凝土质量与饱和度的影响与制约。由于在服役过程中混凝土会受到机械磨损与老化作用，易使混凝土表层或其周围的硅烷涂层失效，由此较薄渗透深度的硅烷涂层很难长期发挥其效能。因此，提高硅烷渗透深度对于其防水性及混凝土耐久性的提升有着重要的意义。
目前，国内外还很缺乏能够有效提高硅烷在混凝土渗透深度的简便方法。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种通过电化学技术提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，该方法能够有效提高硅烷在混凝土中渗透深度，改善混凝土表面疏水性，并提升混凝土结构耐久性。需要指出的是，本发明提供的技术尤其适用于有一定使用年限的已老化或部分老化混凝土结构。
为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，包含以下步骤：
（1）预处理混凝土结构表面，使混凝土结构表面清洁、完整；
（2）先将水与无水乙醇混合或者仅使用无水乙醇，再将硅烷均匀分散在乙醇与水混合物或者纯的无水乙醇中，配制硅烷的溶液；
（3）将经预处理的混凝土结构试样置于硅烷的溶液中，将其内部钢筋用导线外接电源的负极，与此同时，在硅烷的溶液中置入导电电极，用导线连接电源的正极，构成回路；
（4）打开电源，施加恒定电压，所用电压为10～20V，通电时间7～14d；
其中，步骤（1）中，所述表面预处理为修补混凝土裂缝，去除混凝土表面油污、灰尘等附着物。
其中，步骤（2）中，所述硅烷为异辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷或十二烷基三乙氧基硅烷。
其中，步骤（2）中，所述水和无水乙醇的体积比值为0-0.3 ：1。
其中，步骤（2）中，所述硅烷和水与无水乙醇混合物的体积比值为0.5-2 ：1。
其中，步骤（3）中，所述导电电极材料选自石墨、铂或钛金属中的一种。
其中，步骤（3）中，所述导电电极与混凝土结构平行放置，相隔20-40mm。
其中，步骤（3）中，硅烷溶液每1-2天更换一次。
相对于现有技术，本发明的有益效果:本发明提供的技术利用了电渗、电迁移等电动原理，将硅烷注入混凝土结构孔隙内，有效提高提高硅烷在混凝土中渗透深度，由此改善混凝土结构表面的疏水性，并提升混凝土结构耐久性；相较于传统的浸渍法，该方法具有简便、高效、成本低与效果好等优点，与此同时，该方法受环境因素（如湿度）影响小，应用前景十分广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
将φ10mm的HPB235钢筋加工成长为6cm 圆棒，并从每根圆棒的其中一端引出导线，仅暴露钢棒中间长度4cm。成型尺寸为40mm×40mm×160mm的细集料混凝土结构试件，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.5，灰砂比1:2.5。具体成型时，将预钢筋垂直插入试模中央位置，两端保护层厚度15mm。将混凝土结构试件标准养护28d后，送至碳化箱中碳化3d，其CO2浓度为20%±3%（体积百分比），温度及湿度分别保持在20±5℃，70%±5%，测试其碳化深度约7mm， 以此模拟实际环境下已部分老化的混凝土。
此外，为了进行效果对比，同时进行硅烷浸渍实验。具体要使混凝土结构涂刷面为面干状态，用下面各个实施例中的相应硅烷溶液均匀涂刷，每次喷涂量为 300mL/m2，喷涂两次(两次之间的间隔时间至少为 6h)。
实施例1
(1) 实验室成型混凝土表面较为清洁、完整，因此没有进行预处理处理；
(2) 配制硅烷的溶液，将异辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇均匀混合，二者体积比为1:1；
(3) 将混凝土结构试样置于硅烷的溶液中，将其内部钢筋用导线外接电源的负极，与此同时，在硅烷的溶液中置入纯度98%的钛网板导电电极，用导线连接电源的正极，构成回路。其中，钛网板与混凝土结构平行排列，二者相距30mm；
(4) 在阳极与阴极施加恒定电压，施加的电压为12V，通电7d后，结束通电。
实施结果表明：本发明提供方法得到硅烷的渗透深度为12.1mm，接触角为134°，而浸渍法得到硅烷渗透深度仅为3.9 mm，接触角为124°。相比于浸渍法，本发明提供方法得到的硅烷渗透深度提高8.2mm，混凝土表面接触角提高了10°。
实施例2
(1) 实验室成型混凝土表面较为清洁、完整，因此没有进行预处理处理；
(2) 配制硅烷的溶液，将异辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇均匀混合，二者体积比为1.5:1；
(3) 将混凝土结构试样置于硅烷的溶液中，将其内部钢筋用导线外接电源的负极，与此同时，在硅烷的溶液中置入纯度98%的钛网板导电电极，用导线连接电源的正极，构成回路。其中，钛网板与混凝土结构平行排列，二者相距30mm
(4) 在阳极与阴极施加恒定电压，施加的电压为12V，通电7d后，结束通电。
实施结果表明：本发明提供方法得到硅烷的渗透深度为13.4 mm，接触角为143°，而浸渍法得到硅烷渗透深度仅为4.2mm，接触角为136°。相比于浸渍法，本发明提供方法得到的硅烷渗透深度提高9.2mm，混凝土表面接触角提高了7°。
实施例3
(1) 实验室成型混凝土表面较为清洁、完整，因此没有进行预处理处理；
(2) 配制硅烷的溶液，将异丁基三乙氧基硅烷加入水与无水乙醇混合物（水和无水乙醇的体积比值为0.3）中，均匀混合，二者体积比为1:1；
(3) 将混凝土结构试样置于硅烷的溶液中，将其内部钢筋用导线外接电源的负极，与此同时，在硅烷的溶液中置入纯度98%的钛网板导电电极，用导线连接电源的正极，构成回路。其中，钛网板与混凝土结构平行排列，二者相距30mm；
(4) 在阳极与阴极施加恒定电压，施加的电压为15V，通电10d，结束通电。
实施结果表明：本发明提供方法得到硅烷的渗透深度为10.2mm，接触角为139°，而浸渍法得到硅烷渗透深度仅为3.9mm，接触角为126°。相比于浸渍法，本发明提供方法得到的硅烷渗透深度提高6.3mm，混凝土表面接触角提高了13°。
实施例4
(1) 实验室成型混凝土表面较为清洁、完整，因此没有进行预处理处理；
(2) 配制硅烷的溶液，将十二烷基三乙氧基硅烷与无水乙醇均匀混合，二者体积比为0.5:1；
(3) 将混凝土结构试样置于硅烷的溶液中，将其内部钢筋用导线外接电源的负极，与此同时，在硅烷的溶液中置入纯度98%的钛网板导电电极，用导线连接电源的正极，构成回路。其中，钛网板与混凝土结构平行排列，二者相距40mm；
(4) 在阳极与阴极施加恒定电压，施加的电压为20V，通电10d后，结束通电。
实施结果表明：本发明提供方法得到硅烷的渗透深度为10.8mm,接触角为128°，而浸渍法得到硅烷渗透深度仅为3.7mm，接触角为121°。相相比于浸渍法，本发明提供方法得到的硅烷渗透深度提高7.1mm，混凝土表面接触角提高了7°。
实施例5
(1) 实验室成型混凝土表面较为清洁、完整，因此没有进行预处理处理；
(2) 配制硅烷的溶液，将十二烷基三乙氧基硅烷与无水乙醇均匀混合，二者体积比为1.5:1；
(3) 将混凝土结构试样置于硅烷的溶液中，将其内部钢筋用导线外接电源的负极，与此同时，在硅烷的溶液中置入纯度98%的钛网板导电电极，用导线连接电源的正极，构成回路。其中，钛网板与混凝土结构平行排列，二者相距20mm；
(4) 在阳极与阴极施加恒定电压，施加的电压为20V，通电14d后，结束通电。
实施结果表明：本发明提供方法得到硅烷的渗透深度为9.8mm，接触角为133°，而浸渍法得到硅烷渗透深度仅为3.4mm，接触角为123°。相比于浸渍法，本发明提供方法得到的硅烷渗透深度提高6.4mm，混凝土表面接触角提高了10°。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）预处理混凝土结构表面，使混凝土结构表面清洁、完整；
（2）先将水与无水乙醇混合或者仅使用无水乙醇，再将硅烷均匀分散在乙醇与水混合物或者纯的无水乙醇中，配制硅烷的溶液；所述硅烷为异辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷或十二烷基三乙氧基硅烷；
（3）将经预处理的混凝土结构试样置于硅烷的溶液中，将其内部钢筋用导线外接电源的负极，与此同时，在硅烷的溶液中置入导电电极，用导线连接电源的正极，构成回路；
（4）打开电源，施加恒定电压，所用电压为10～20V，通电时间7～14d。
2.如权利要求1所述的一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述预处理混凝土结构表面的步骤为修补混凝土裂缝，去除混凝土表面油污、灰尘构成的附着物。
3.如权利要求1所述的一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述水和无水乙醇的体积比值为（0-0.3）:1。
4.如权利要求3所述的一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述硅烷和水、无水乙醇混合物的体积比值为（0.5-2）：1。
5.如权利要求1所述的一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，其特征在于，步骤（3）中，导电电极材料为石墨、铂或钛金属中的一种。
6.如权利要求3所述的一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述导电电极与混凝土结构平行放置，相隔20-40mm。
7.如权利要求1所述的一种提高硅烷在混凝土中渗透深度的方法，其特征在于，步骤（3）中，硅烷溶液每1-2天更换一次。
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