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按化學(xué)性質(zhì)，混凝土表面處理劑可以分為有機(jī)類和無機(jī)兩類。

混凝土表面有機(jī)處理劑

目前使用的大部分表面處理劑是具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物和有機(jī)涂層，常用的有硅氧烷、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯、氯丁橡膠等，其在制造及使用過程中易污染空氣，且容易在紫外線、高溫下老化。

混凝土表面無機(jī)處理劑

與表面有機(jī)處理劑相比，表面無機(jī)處理劑具有更好的抗老化性能，因此，越來越多的學(xué)者開始研究混凝土表面無機(jī)處理劑。表面無機(jī)處理劑可分為水玻璃系列、磷酸鹽系列和水泥基系列等，制備時(shí)可在基本材料中加入各種顏料、填料、助劑和固化劑（需要時(shí)）等配制而成。水玻璃(硅酸鈉)、氟硅酸鈉、氟硅酸鎂等表面處理劑是目前最常用的。表面無機(jī)處理劑能夠滲入混凝土內(nèi)部，與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，生成新的物質(zhì)來堵塞毛細(xì)孔，從而可以長(zhǎng)久地阻止外界環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土，保護(hù)混凝土與鋼筋免受侵蝕，改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

水玻璃

水玻璃是一種良好的涂料，可分為鈉水玻璃、鉀水玻璃及鋰水玻璃等。在各種水玻璃中，硅酸鈉水玻璃是應(yīng)用最廣泛的，硅酸鈉水玻璃能在常溫下水解，電離出的二氧化硅凝膠失水縮合，形成以Si-O-Si為框架的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其反應(yīng)方程式為：

該反應(yīng)會(huì)形成一層體型結(jié)構(gòu)的薄膜，起到一定隔離作用，但由于硅酸鈉中存在大量易溶于水的鈉離子，因此該涂膜并不耐水。當(dāng)硅酸鈉溶液涂刷在混凝土表面時(shí)，溶液通過毛細(xì)作用滲入混凝土表面，與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)，生成水化硅酸鈣凝膠，填充混凝土孔隙，形成與混凝土一體化的隔離層：

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料中的活性物質(zhì)通過毛細(xì)作用向混凝土內(nèi)部滲透，與混凝土中氫氧化鈣反應(yīng)，生成不溶于水的結(jié)晶，堵塞毛細(xì)孔。不同類型的水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的活性物質(zhì)不同，因此其結(jié)晶機(jī)理也不同。目前常見的兩種結(jié)晶機(jī)理分別為沉淀反應(yīng)和絡(luò)合－沉淀反應(yīng)。

沉淀反應(yīng)的原理認(rèn)為，水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料中的活性物質(zhì)溶于水，隨著毛細(xì)作用向混凝土內(nèi)部滲透，與混凝土中氫氧化鈣及游離鈣離子反應(yīng)，生成不溶于水的碳酸鈣晶體，堵塞混凝土中孔隙，達(dá)到防水的效果。

沉淀反應(yīng)可以很好地解釋水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期防水及修復(fù)作用，但該原理尚有缺陷，即水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的涂刷厚度一般為(1-2)mm，其中活性物質(zhì)的含量有限，并不能在理論上保證對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)久防護(hù)及修復(fù)。

因此，有學(xué)者提出了絡(luò)合－沉淀反應(yīng)原理。該原理認(rèn)為涂料中的活性物質(zhì)與混凝土中的游離鈣離子反應(yīng)，生成一種絡(luò)合物，當(dāng)絡(luò)合物遇到未水化水泥顆粒時(shí)，活性基團(tuán)被硅酸根取代，生成水化硅酸鈣凝膠，堵塞混凝土孔隙，而活性物質(zhì)得以繼續(xù)向混凝土內(nèi)部滲透，持續(xù)催化水化硅酸鈣凝膠的生成。該原理能夠很好地彌補(bǔ)沉淀反應(yīng)理論中存在的缺陷，但尚有許多問題需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明：

(1)活性物質(zhì)能否與游離鈣離子反應(yīng)生成這種絡(luò)合物；

(2)硅酸根能否取代絡(luò)合物中的活性基團(tuán)，生成水化硅酸鈣凝膠。只有通過實(shí)驗(yàn)解決這些問題，該理論才能得到完善。

水滲透性

Jia等使用Autoclam試驗(yàn)方法研究了采用氟硅酸鹽及硅酸鈉兩種物質(zhì)處理對(duì)混凝土水滲透性的影響，結(jié)果如圖1。從圖1可以看出，采用30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氟硅酸鎂溶液處理后混凝土水滲透指數(shù)最低，且對(duì)28d水滲透指數(shù)的影響也最大。這表明氟硅酸鎂表面處理要在28d齡期后才能發(fā)揮較好作用。

圖1 氟硅酸鎂處理對(duì)混凝土水滲透指數(shù)的影響

(1-1：空白組、1-2：10%氟硅酸鎂、1-3：20%氟硅酸鎂、1-4：30%氟硅酸鎂)

氯離子滲透性

Dai等將表面采用硅酸鈉處理過的試件及采用硅烷、硅氧烷基材料處理過的試件暴露于室外，使用海水浴干濕循環(huán)1年，測(cè)量其氯離子滲透深度，結(jié)果如圖2所示。由圖2可見，硅烷及硅氧烷基材料處理過的Ａ、Ｂ、Ｃ三組試件的氯離子滲透深度及濃度均有明顯降低；硅酸鈉處理及丙烯酸改性硅酸鈉處理過的Ｅ、Ｆ兩組試件的氯離子滲透深度及濃度與對(duì)照組相比并沒有明顯變化。這說明，與硅烷及硅氧烷基材料處理相比，采用硅酸鈉進(jìn)行表面處理并不能有效阻止氯離子向混凝土內(nèi)部滲透。

圖2 混凝土試樣氯離子滲透深度

(Ａ－硅烷溶液、Ｂ－硅烷脂、Ｃ－硅烷基凝膠、Ｄ－硅烷／硅氧烷溶液、Ｅ－硅酸鈉溶液、Ｆ－丙烯酸改性硅酸鈉溶液）

Ibrabim等使用硅酸鈉溶液、硅烷及硅氧烷涂層處理混凝土表面，并將處理后的試件置于5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯化鈉溶液中浸泡3個(gè)月。結(jié)果表明，未處理試件的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為21.83×10-8cm2/s，硅酸鈉溶液處理后的試件氯離子擴(kuò)散系數(shù)為20.6×10-8cm2/s，硅烷及硅氧烷涂層處理后試件的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為7.83×10-8cm2/s，這同樣說明采用硅酸鈉處理表面并不能改善混凝土的抗氯離子滲透能力。

氣體滲透性

圖3中的結(jié)果表明，采用30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氟硅酸鎂溶液進(jìn)行表面處理后的試件，其28d時(shí)的氣體滲透指數(shù)為-0.166Ln(mbar)/min，比空白組試件降低了42.56%，降幅最大。從圖3還可以看出，采用氟硅酸鈉進(jìn)行預(yù)處理，能使硅酸鈉處理后試件的氣體滲透指數(shù)進(jìn)一步降低，采用2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的氟硅酸鈉進(jìn)行預(yù)處理的效果最佳。這表明氟硅酸鎂表面處理與硅酸鈉表面處理均能降低混凝土的表面氣體滲透性，且氟硅酸鈉預(yù)處理能增強(qiáng)硅酸鈉表面處理的效果。這是因?yàn)榉杷徕c能夠加速硅酸鈉的硬化，生成硅膠、C-S-H凝膠等不溶物，堵塞混凝土表面孔隙，解決硅酸鈉前期作用效果不明顯的問題。水玻璃的模數(shù)對(duì)硅酸鈉表面處理的效果也有影響：研究表明，水玻璃模數(shù)越大，其黏度越大，滲透深度會(huì)隨著黏度的增加而顯著減小，因此水玻璃模數(shù)越大，表面處理的作用效果越差。

圖3 氟硅酸鈉預(yù)處理及硅酸鈉處理對(duì)混凝土氣體滲透性的影響

(1-6：模數(shù)為３的水玻璃；1-10：1%氟硅酸鈉預(yù)處理；1-11：2%氟硅酸鈉預(yù)處理；1-12：3%氟硅酸鈉預(yù)處理)

碳化性能

Han等研究了多層表面處理對(duì)混凝土碳化深度的影響，其分層處理方法如圖4所示，處理結(jié)果如圖5所示。Level Ⅰ、Level Ⅱ及Level Ⅲ三種處理方法均能降低混凝土碳化深度，其中LevelⅠ和Level Ⅱ在14d碳化深度差距較小，28d到56d碳化深度差距逐漸增大。這說明COAT coating的保護(hù)能力較強(qiáng)、作用時(shí)間持久，28d以后仍可以持續(xù)地減緩混凝土的碳化。對(duì)比14d碳化深度，可以看出Level Ⅲ低于Level Ⅱ，但是在56d時(shí)與Level Ⅱ比較接近，這說明TOP coating不能持久地發(fā)揮作用，56d以后起不到抗碳化作用。

圖4 混凝土表面的多層處理方法圖5 混凝土表面經(jīng)多層處理后，試件的碳化深度