硅烷浸渍剂是一类以有机硅化合物为核心成分的化学防护材料,通过渗透渗透作用深入混凝土、石材等基材内部,与基材中的羟基(-OH)发生化学反应形成稳定的硅氧烷键(-Si-O-),在基材内部构建疏水防护层,同时不堵塞基材孔隙,兼具 “防水性” 与 “透气性”,是混凝土结构耐久性防护的核心材料之一。天津九延新材料科技有限公司始终致力于高延性混凝土的研发与生产,在石化、铁路、公路、机场、码头、核电、风电、水利水电等行业中合作案例丰富并享有好评。
一、核心特性
硅烷浸渍剂的防护优势源于其独特的化学结构与作用机理,关键特性如下:
深层渗透性:分子结构小(分子量通常<300),能在毛细压力作用下渗透至混凝土内部 5~15mm(视混凝土密实度而定),而非仅停留在表面,防护效果更持久(有效防护寿命可达 15~20 年)。
高效疏水性:反应后形成的硅氧烷链具有强疏水性,使基材表面接触角>110°(达到 “荷叶效应”),液态水(如雨水、地下水)无法渗透,同时能阻止氯离子(Cl⁻)、硫酸盐(SO₄²⁻)等腐蚀性介质侵入,从根源减少钢筋锈蚀、混凝土碳化等病害。
透气性保留:仅封堵基材中能形成 “水通道” 的毛细孔,不堵塞微小气孔,基材内部的水蒸气可正常排出,避免因 “密闭不透气” 导致的内部湿度积聚、冻融破坏或涂层起鼓。
化学稳定性:形成的硅氧烷防护层耐酸碱(pH 3~11)、耐紫外线、耐高低温(-50℃~150℃),不易老化分解,长期暴露在户外或恶劣环境中仍能保持防护性能。
对基材兼容性好:不改变基材外观(透明或微透明),不影响基材强度,且与混凝土、石材、砖砌体等无机基材的粘结性优异,无剥离风险。
二、主要分类
根据化学成分、形态及应用场景,硅烷浸渍剂可分为不同类型,适用场景差异显著:
分类依据 | 类型 | 核心成分 | 特点 | 适用场景 |
化学结构 | 烷基硅烷 | 正辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷 | 疏水性强,渗透深度大,是混凝土氯离子防护的主流类型 | 海洋环境混凝土(如码头、跨海大桥)、盐雾区建筑(如沿海厂房)、除冰盐接触的道路桥梁 |
氨基硅烷 | 氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β- 氨乙基)-γ- 氨丙基三乙氧基硅烷 | 除疏水性外,兼具与有机涂层的粘结促进作用,可作为涂层打底剂 | 混凝土表面需涂刷涂料(如氟碳漆、防腐涂料)的场景,提高涂层与基材的附着力 | |
苯基硅烷 | 苯基三乙氧基硅烷 | 耐温性优异(长期耐 200℃以上),疏水性中等 | 高温环境混凝土(如烟囱、窑炉基础)、有耐温需求的工业建筑 | |
产品形态 | 溶剂型 | 硅烷 + 有机溶剂(如乙醇、异丙醇) | 渗透速度快,施工时挥发性强,需注意通风 | 干燥基层(含水率<8%)、对施工效率要求高的场景(如桥梁支座、预制构件) |
水性型 | 硅烷 + 水 + 乳化剂(形成乳液) | 环保性好(无有机溶剂挥发),渗透速度稍慢,对基层含水率容忍度高 | 潮湿基层(含水率≤15%)、室内环境(如地下室墙体)、环保要求严格的区域(如居民区周边建筑) | |
施工方式 | 喷涂型 | 低粘度(通常<10mPa・s),适合高压喷涂 | 施工效率高,适合大面积作业(如桥梁箱梁、厂房外墙) | 大型混凝土结构表面防护、大面积石材幕墙防水 |
涂刷型 | 粘度适中(10~50mPa・s),适合毛刷或滚筒涂刷 | 易控制用量,适合边角、缝隙等细节部位 | 设备基础、混凝土裂缝修补后防护、小型构件(如预制桩、管片) |
三、典型应用场景
硅烷浸渍剂主要用于无机基材的耐久性防护,核心场景集中在 “需长期抵御水和腐蚀性介质” 的领域:
海洋与沿海工程:跨海大桥、港口码头、海底隧道、海洋平台的混凝土结构,防护氯离子侵入导致的钢筋锈蚀(海洋环境中氯离子是混凝土结构破坏的首要诱因)。
道路与桥梁工程:高速公路、市政桥梁的桥面、护栏、支座,抵御除冰盐(氯化钙、氯化钠)的侵蚀;北方寒冷地区桥梁的冻融防护(减少水分渗入后冻胀导致的裂缝)。
工业与特种建筑:化工厂房地面、储罐基础(防护酸碱溶液渗透);污水处理厂池体(抵御污水中腐蚀性离子);核电站混凝土结构(防护放射性废水渗透,部分特种硅烷需满足抗辐射要求)。
历史建筑与石材防护:古建筑砖石墙体、石碑、石材幕墙,在不改变外观的前提下实现防水,同时保留透气性,避免砖石风化、酥碱(传统防水材料易堵塞孔隙导致石材开裂)。
混凝土修补后防护:混凝土裂缝修补、蜂窝麻面处理后,涂刷硅烷浸渍剂可延长修补部位的使用寿命,避免修补层再次受水侵蚀。
四、施工关键要点
硅烷浸渍剂的防护效果依赖 “基材预处理 + 规范施工 + 质量检测”,需严格遵循以下步骤:
1. 施工前准备
基材处理(核心步骤):
清洁:清除基材表面的灰尘、油污、浮浆、旧涂层等,可用高压水枪(压力≥15MPa)冲洗,油污需用中性洗涤剂擦拭后再冲洗;若表面有霉菌,需用杀菌剂处理。
干燥:溶剂型硅烷要求基材含水率≤8%,水性型≤15%(可用含水率测定仪检测);潮湿基材需通风干燥 7~14 天,或采用烘干设备加速干燥(避免直接高温烘烤,防止基材开裂)。
修补:宽度>0.2mm 的裂缝需先用环氧树脂灌浆料修补;蜂窝、露筋部位用聚合物修补砂浆找平,确保基材表面平整、无松动颗粒。
材料准备:
检查硅烷浸渍剂保质期(通常为 12 个月,储存于阴凉干燥处,避免阳光直射),过期或出现分层、沉淀的产品严禁使用(需搅拌均匀后无异常方可使用)。
溶剂型硅烷需准备防护装备(防毒面具、丁腈手套、防护服),施工区域需通风良好(避免有机溶剂中毒);水性型虽环保,但仍需避免接触皮肤。
2. 施工操作
施工方式选择:
喷涂:采用高压无气喷涂机(喷嘴口径 0.2~0.5mm,压力 10~15MPa),均匀喷涂 2~3 遍,每遍间隔 1~2 小时(待前一遍渗透吸收后再喷下一遍),确保基材表面无积液(积液会导致表面结皮,影响渗透)。
涂刷:用羊毛刷或短毛滚筒涂刷,沿同一方向均匀涂刷,避免漏刷或反复涂刷(反复涂刷易导致表面硅烷富集,形成 “疏水膜” 而非深层防护)。
用量控制:
普通混凝土(孔隙率 15%~20%)用量为 300~500g/㎡(溶剂型)或 400~600g/㎡(水性型);密实混凝土(如高性能混凝土)用量可适当减少至 200~300g/㎡,具体需根据产品说明书调整(用量不足会导致防护不彻底,过量则浪费)。
3. 养护与保护
养护时间:施工后 24 小时内避免淋雨、泡水;常温(20℃~25℃)下 7 天可形成完整防护层,低温(<10℃)时需延长至 10~14 天(温度过低会减缓硅烷与基材的化学反应速度)。
后期保护:养护期间严禁人员践踏、堆放重物;若需在硅烷防护层表面涂刷其他涂层,需间隔 7 天以上,并先在小面积区域测试附着力(避免涂层与硅烷层不兼容导致脱落)。
五、常见问题与解决方案
常见问题 | 产生原因 | 解决方案 |
疏水性差(泼水后不形成水珠) | 基材含水率过高(>15%)、用量不足、施工时温度过低(<5℃) | 烘干基材至含水率达标,补涂 1 遍硅烷;低温时选择中午施工,或采用加热设备提高环境温度 |
表面结皮、起粉 | 溶剂型硅烷施工时通风不良(有机溶剂挥发慢)、基材表面有积液 | 加强通风,施工时控制喷涂速度,避免积液;若已结皮,用砂纸轻轻打磨后补涂 |
渗透深度不足(<3mm) | 基材过于密实(如高强混凝土)、硅烷粘度偏大、施工前基材未清洁干净 | 选择低粘度硅烷,施工前用砂纸轻磨基材表面(增加孔隙),或采用 “浸泡法”(小型构件)提高渗透深度 |
与后续涂层附着力差 | 选用了纯烷基硅烷(无粘结促进功能)、硅烷未完全固化 | 更换为氨基硅烷,或在烷基硅烷表面涂刷 1 遍界面剂;延长硅烷固化时间至 14 天再涂后续涂层 |
六、选购与标准要求
明确防护目标:海洋环境优先选正辛基三乙氧基硅烷(符合 GB/T 50476-2019《混凝土结构耐久性设计标准》要求,氯离子渗透系数降低率≥90%);高温环境选苯基硅烷;需涂涂料选氨基硅烷。
查看核心指标:
渗透深度:混凝土中≥5mm(GB/T 27905-2011《建筑防护用硅烷》标准);
接触角:≥110°;
氯离子迁移系数降低率:≥85%(海洋工程要求≥90%)。
环保与安全:溶剂型硅烷需符合 VOC(挥发性有机化合物)限值(≤600g/L,GB 18583-2008);施工时需确认是否为 “非易燃品”(避免消防隐患)。
硅烷浸渍剂通过 “深层防护 + 透气防水” 的特性,已成为混凝土结构 “被动防护” 的核心技术,尤其在海洋、盐雾、冻融等恶劣环境中,能显著延长结构使用寿命,降低后期维修成本。
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