永凝液（DPS）对混凝土耐久性的防护及应用效果

导语

国内现行规范对建筑设计提出的要求是适用、经济、安全、美观，但对经济性的评估往往只是注重考虑建设成本，而对后期的养护、维修及耐久性等各项长期综合成本缺乏考虑。但建筑结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现;重视建筑结构的建造而忽视建筑结构的维护,必将对建筑物的寿命及后期的正常使用产生很大的影响。

根据有关调查资料显示，近年来对我国的集料考查证实了我国水泥中的集料具有碱活性,在我国桥梁、道路、堤坝、海港码头、建筑地下室、厨卫间、屋面的钢筋混凝土结构，由于钢筋过早锈蚀，产生顺筋开裂、剥落等现象，对建筑结构均有不同程度的明显破坏,问题相当突出,造成其实际使用寿命远远低于设计要求。为此，做好混凝土耐久性的防护工作已刻不容缓。有专家估计,如果忽视耐久性，其“大修”的耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资！

影响混凝土建筑物耐久性的因素

影响混凝土结构耐久性的原因主要有以下几个方面:

（1）混凝土的冻融破坏;

（2）混凝土碳化破坏;

（3）混凝土碱骨料反应破坏;

（4）混凝土水泥石被侵蚀破坏;

（5）混凝土的磨损性破坏;

（6）混凝土的变形裂缝。

提高混凝土耐久性的技术途径

通过影响混凝土耐久性的分析,发现无论是混凝土冻融、碳化、侵蚀、碱骨料反应还是裂缝破坏等影响耐久性问题的发生，均与以下三个因素有着密不可分的关系:

（1）混凝土的孔隙率;

（2）混凝土的碱含量;

（3）有水介质的存在。

因此如何减少混凝土的孔隙率、碱含量及做好混凝土的防水保护,已经成为保证混凝土耐久性的关键问题。常规采取的措施有:

（1）加入亚纳米材料;

（2）加入水溶性聚合物;

（3）加入有机纤维;

（4）采用高效减水剂,降低水灰比，提高混凝土的致密度;

（5）使用加气剂提高抗冻性;

（6）使用特种水泥和混合材料;

（7）对碱集料反应重点在于预防,采用低碱水泥和混合水泥等,控制混凝土中碱含量。

采用先进的施工工艺，及提高施工质量，在一定程度上虽可以提高混凝土的耐久性，但是仅局限于混凝土配比设计方案阶段，即这些措施适用于混凝土浇筑之前或正在浇筑的特定阶段中,对已经浇筑的、固化成型后的混凝土则没有涉及。通常的做法是在混凝土出现严重破损时，用有机高分子材料进行加固修补。但在这些情况下(混凝土孔隙率、混凝土中碱含量、混凝土遇水)就不能从根本上彻底消除隐患。因为有机高分子材料只能对混凝土的表面加以保护，而对于影响混凝土耐久性的两个关键因素，孔隙率和碱含量没有丝毫改变。高分子材料另外一个致命缺陷在于其老化，一旦材料老化,就容易出现脆裂和粘结强度下降等问题，进而影响混凝土的保护效果，最终只能是不断返修。其维修费用的投人，人力、物力之消耗是十分巨大的。

因此如何解决混凝土(建筑物、桥梁，构筑物等)的耐久性问题;是世界各国专家学者们潜心研究和讨论的，近些年来美国广泛采用渗透结晶型永凝液DPS，已从根本上解决了混凝土耐久性问题，并在大量的工程实践中得到应用推广。

混凝土永凝液DPS简介

美国永凝液DPS是新型的绿色环保材料,具有无毒、无味、不可燃特性,是一种透明的水溶性化合物。它是利用催化剂制备技术和混凝土内的游离碱发生缩合反应;形成枝蔓状的微细颗粒晶体,封闭混凝土的毛细孔和微细裂缝,构成一道内在屏蔽的防水保护,使混凝土的表层增强其抗压强度和密实度。

混凝土永凝液DPS于1995年进人亚洲地区。香港国际展览中心、上海的东方大厦及海底隧道、中国人民银行大楼的地下室、清华大学综合体育馆等数十个国家重点防水工程，和厦门泉州的几十处工民建筑都使用永凝液DPS做防水保护;其工程的防水效能,堪称为防水工程的成功范例。

DPS的反应机理及对混凝土耐久性的保护作用

美国永凝液DPS从原料组成、生产制造、成膜机理、工程应用等方面所表现出的明显优势在于它是水溶性无机化合物,与空气中二氧化碳反应后形成的硅酸溶液能自动渗人混凝土表层10-30mm,使填料与混凝土基质在固化剂作用下发生硅化作用而牢固结成一体。其形成的硅氧键的网链结构类似天然晶体,即使在超过1000摄氏度的热力下，依然抗热且不会龟裂,并且其涂膜具有像人体皮肤一样既不渗水又能排汗的透气功能,使基质保持干爽。同时无机矿物涂膜的这种特殊结构,使其在大自然“热胀冷缩"往复运动中,能像岩石一样,长期保持涂膜表面的清洁,以阻止霉斑和苔藓的生长。

根据美国材料测试协会(ASTM)报告,常规混凝土内部所含的碱量至少是表面区域的361倍,永凝液DPS能够渗入到混凝土内部并与碱在有水条件下发生化学反应生成硅凝胶,覆盖毛隙孔道。这层硅凝胶经水化变成坚固、透气、玻璃针状结构的物质充满混凝土表面下的所有毛细孔隙，其生成物成为混凝土永远的一部分而不仅仅是表面的涂层。因此只要有水存在的条件下，该过程就会不断重复,直到混凝土完全被密封。它既可以永久防水防潮、抗冻、抗渗，又能缓解混凝土碱骨料反应。

从永凝液DPS的反应机理中发现,它解决了一直困扰混凝土耐久性的三个主要问题:混凝土的孔隙率、混凝土中的碱含量及混凝土在有水条件下的耐久性问题,具有十分重要的使用价值。

我们应该充分重视如何加强养护混凝土、延伸混凝土的使用寿命,及混凝土的耐久性等相关问题,我们的承建单位及相关部门还缺乏对上述问题的关注和资金投入。我们不难在城市的一些基础建设如道路、桥梁、高架桥和常规工民建筑都可以显而易见地发觉到。这些混凝土的构筑物在施工验收后一二十年存在着相当严重的老化现象,如表层的大量的微细裂缝的出现、表层基质的麻面、龟裂及粉化现象,这些都可以印证在当初的施工过程及后期的保养缺乏相应的配套措施,这是一种资源的浪费。如果我们能够充分地意识到对混凝土的构筑物加强其混凝土寿命和耐久性的保护措施，在建设过程当中,能给予考虑和适度的投入,必将会极大地提高使用效率,增强其经济效益。

(来源：中国建材报 第4285号)