硅烷表面防护浸渍深度的微破损检测方法

硅烷浸渍深度是评价硅烷防护效果的一个重要指标，浸渍深度越大，其憎水效果越好，而且能够长时间保持憎水性能不变，构件局部轻微未破损，只要破损深度小于浸渍深度，其憎水效果仍然有效。目前规范中规定的硅烷浸渍深度测试方法包括: 交通部规范 JTG/T B07 - 01 - 2006《公路工程混凝土结构防腐技术规范》规定，在试验区随机钻取混凝土芯样，按规范要求烘干处理并劈开后，在劈裂面喷水，量测劈开面上干燥区域的尺寸; 交通部规范JTJ275 - 2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》E. 2. 2. 1 规定，在最后一次喷涂硅烷至少7d，钻取直径50mm 深度40 ± 5mm 的芯样，用密封袋封好，实验时，芯样在40℃下烘干24h，然后将芯样沿直径方向劈开，在劈裂面喷涂水基短效染料，不吸收染料的区域表明硅烷的浸渍深度。

由于目前现有的规范在硅烷浸渍深度测试方法均为取芯，对桥梁结构有较大的损害，文中参考碳化深度的测试方法，提出硅烷表面防护浸渍深度的微破损检测方法。

1 微破损检测方法的检测步骤

( 1) 测区选择。测区应选择有代表性区域，同一构件测区不应小于3 个，应沿着桥墩等竖向构件从上向下均匀布置。每一测区布置三个测孔，三个测孔应呈品字形( 沿测区对角线呈线性均匀排列) 排列，测控距离根据构件尺寸和测区大小，但应大于2 倍孔径。

( 2) 配置指示剂。使用水基短效染料( 红色墨水) 作为指示剂，效果比清水要更加明显。

( 3) 测试步骤。用直径为6mm 钻头的冲击钻再测点位置钻孔，孔深10mm，成孔后用圆形毛刷或者小皮老虎吹掉灰尘碎屑，粉末清除，露出混凝土新茬。将指示剂喷到测孔壁上，待指示剂变色后用游标卡尺量出变色交界处的深度，未变色的为硅烷浸渍区域。

( 4) 数据整理。将测区，测孔统一编号，并画出示意图，标上测量结果，测量值的整理应列最大值，最小值和平均值。

2 优化硅烷表面防水处理浸渍深度

将W/C = 0. 5 配合比混凝土试块养护28d 后，将立方体试样置于水平桌面上，试样的被涂面垂直于桌面，采用HP 800 防水剂100g /m2 和200g /m2 两种用量用毛刷将浸渍剂均匀涂刷在试样被涂表面上，然后在室内条件下自然风干7d。

将W/C = 0. 3 配合比混凝土试块养护28d 后，将立方体试样置于水平桌面上，试样的被涂面垂直于桌面，采用佳程JC - 9801 有机硅防水剂按照100g /m2 用量用毛刷将浸渍剂均匀涂刷在试样被涂表面上，然后在室内条件下自然风干7d。

硅烷浸渍深度是评价硅烷表面防水处理效果的重要指标。本实验对于硅烷表面防水处理取用两种不同的混凝土表面湿度情况进行对比。一种是将试块放入60℃的烘干炉中烘干24h 后进行硅烷表面防护处理，这种试样称为烘干试样; 一种是将试样放在空调环境的室内干燥14d 进行硅烷表面防护处理，这种试样称为风干试样。硅烷的浸渍深度试验通过将试块劈开，向劈裂面喷水，硅烷浸渍的区域会呈现不同颜色。实验数据见表1。

由以上实验数据可知，烘干试样的硅烷浸渍深度远远大于风干试样。因此可知，要想提高硅烷浸渍深度，混凝土表面保持干燥是非常重要的。另外，随着硅烷用量的增加，浸渍深度也随之增加，不过增加的幅度很小，不符合经济性。

采用佳程JC - 9801 有机硅防水剂按照100g /m2 用量处理的W/C = 0. 3 的混凝土试块使用劈裂试验机劈开，向劈裂面喷水基型红色颜料墨水，用来观察硅烷的浸渍深度。实验结果见图1。

由图1 可知，喷水基型红色颜料墨水后，硅烷浸渍的区域由于存在憎水效果，所以该区域颜色不变。而没有硅烷浸渍的区域由于混凝土的吸水性，水基型红色颜料墨水被混凝土吸收，红颜色依附在混凝土表面，呈红色。通过测量可知，在W/C = 0. 3 的条件下佳程JC - 9801 有机硅的浸渍深度约为1mm，略小于规范要求。另外也可看出，使用水基型红色颜料墨水判断有机硅浸渍深度比传统的使用清水更加明显和有效。

3 现场使用微破损方法评价硅烷浸渍深度

北黑高速位于吉黑高速公路的北段，路线起点位于北安市西北建华水库西，路线终点位于黑河市二环路( 开发路) 与铁路街交叉口( 现黑大公路起点) ，全长 242. 630km，主要利用现有黑大公路改扩建。

北黑高速全线共有桥梁133 座，其中大桥10 座、中桥7 座、小桥15 座、分离立交28 座、天桥44 座、通道桥17 座、互通匝道桥12 座，北黑高速公路桥梁结构硅烷表面防护处理作为现场试验项目，现场取样由黑龙江省道弘路桥养护工程有限公司生产，北黑高速桥墩使用的佳程JC - 9801 硅烷混凝土抗水剂。

在北黑高速上选取硅烷表面防护处理的桥墩作为评价构件，每座桥梁选取一个桥墩，每个桥墩选取3 个测区，测区应选择有代表性区域，应沿着桥墩等竖向构件从上向下均匀布置，每一个测区应布置三个测孔，三个测孔应呈品字形。

用凿子在测点位置冲微孔，成孔后用圆形毛刷或者小皮老虎吹掉灰尘碎屑，粉末清除，露出混凝土新茬。将指示剂( 红墨水) 喷到测孔壁上，待指示剂变色后用游标卡尺量出变色交界处的深度，未变色的为硅烷浸渍区域，测试情况见图2、图3，具体数据见表2。

交通部规范JTJ275 - 2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》7. 2. 3 规定对强度等级不大于C45 的混凝土，浸渍深度应达到3 ～ 4mm; 对强度等级大于 C45 的混凝土，浸渍深度应达到2 ～ 3mm。

交通部规范JTG/T B07 - 01 - 2006《公路工程混凝土结构防腐技术规范》6. 2. 3 规定，在试验区随机钻取的混凝土芯样上，硅烷的有效浸渍深度为: 不大于C45的混凝土，应达到3 ～ 4mm，大于C45 的混凝土应达到 2 ～ 3mm; 水灰比0. 7 的混凝土应达到10mm。

北黑高速桥梁桥墩的混凝土标号为C30，规定的浸渍深度应在3 ～ 4mm，通过现场实测数据分析，只有 2 个测点的浸渍深度略小，基本满足规范要求。

4 结语

通过实验室研究和现场测试得出，文中提出的微破损检测硅烷表面防护浸渍深度的方法是完全可行的，且避免了现行规范通过取芯测试对桥梁结构的破坏。