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         在不同的地域和气候环境下，混凝土建筑物会遭遇到不同的侵蚀和破坏，如海港码头高性能混凝土结构保护，跨海大桥海工混凝土保护，高架桥梁混凝土结构保护，公路桥梁混凝土结构保护，铁路桥梁高性能混凝土结构保护，隧道混凝土结构保护，机场跑道混凝土结构保护，清水混凝土结构保护，热电、核电厂混凝土结构保护等等。硅烷作为一种有效的混凝土保护材料，可以为混凝土提供长效持久地保护。硅烷在混凝土表层形成的保护层可以有效防止水以及氯离子的入侵，使钢筋免遭锈蚀；可以防止混凝土碳化的发生；同时，可以大幅地减少冻融对于混凝土的破坏。 

          谱析仪器：硅烷浸渍技术防护原理

          混凝土硅烷浸渍防护技术原理是利用硅烷特殊的小分子结构，穿透混凝土的表层，渗透到混凝土内部几个到十几个毫米，渗人混凝土表面深层，分布在混凝土毛细孔内壁，甚至到达Z小的毛细孔壁上，与暴露在酸性和碱性环境中的空气及基底中的水分产生化学反应，聚合形成网状交联结构的硅酮高分子羟基团。这些羟基团将与基底和自身缩合，产生胶连、堆积，固化结合在毛细孔 的内壁及表面，形成坚固、刚柔的防腐渗透斥水层。 因为不会阻塞气孔，可保持基材的透气性。通过抵消毛细孔的强制吸力，硅烷混凝土防护剂可以防止水分及可溶解盐类，如氯盐的渗入，有效防止基材因渗水、日照、酸雨和海水的侵蚀而对混凝土及内部钢筋结构的腐蚀、疏松、剥落、霉变而引发的病变，还有很好的抗紫外线和抗氧化性能，能够提供长期持久的保护，提高建筑物的使用寿命。

         防水处理后的基材形成了远低于水的表面张力，并产生毛细逆气压现象，且不堵塞毛细孔，既防水又保持混凝土结构的“呼吸”。同时，因化学反应形成的硅酮高分子与混凝土有机结合为一整体，使基材具有了一定的韧性，能够防止基材开裂且能弥补0.2 mm的裂缝。当防水表面由于非正常原因导致破损（如外力作用），其破损面上的硅烷与水分继续反应，使破损表面的防水层具有自我修复功能。除了公认的憎水性，硅烷混凝土防护剂也不会受到新浇混凝土碱性环境的破坏。相反，碱性环境如浇筑不久的混凝土，会刺激该反应并加速斥水表面的形成。理论上，硅烷可以和混凝土同样持久，且混凝土强度越强使用寿命越长。

          谱析仪器：硅烷浸渍深度测试

         依据标准：JTJ275-2000《海港工程混凝土结构表面涂层防腐技术规范》；JTT695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术规范》。

         在Z后一次喷涂硅烷至少3 d后，钻取直径约50 mm、深度为40±5 mm的芯样。在离原表面的浓度为3-4mm（强度等级≤C45的混凝土）或2-3mm（强度等级≥C45的混凝土）处，劈开芯样。从该芯样新暴露面的各处，取数份粉样，热分解这些粉样为等离子气体，用气相色谱仪分析，求得其硅烷占水泥浆体粉样的重量百分率的平均值。浸渍区域内的硅烷占水泥浆体粉样重量的百分率应不少于0.1%。

         谱析仪器：热裂解气相色谱仪分析法 

         热解气相色谱法又称裂解气相色谱法，是使大分子物质（如高聚物、生化试样）在热解器中加热到几百或更高温度，迅速热解成小分子碎片，并直接进入气相色谱仪进行分析的方法。

          由于挥发性产物的组成和相对含量与被测物质的结构、组成、性质有一定的对应关系，每种物质在一定的热解条件下其热解色谱图具有各自的特征性，称为指纹热解谱图。因而可有效地鉴定高分子化合物的种类、定性和定量地分析混合物中的组分。热解气相色谱还可作为测试手段，用于测定高分子化合物的微型结构、聚合过程及分解过程的动力学机理，并考察其热稳定性。

         热解谱图随实验条件不同而变化，为得到能重复的，在不同实验室间可互相比对的热解谱图，以下3个参数至关重要：①将样品中加热到预定热解温度所需的时间。②与样品接触的部件所用材料。在热解温度下，有的物质（如石英和铁）产生催化作用，会改变热解产物的分布；铂和金是制作热解器的常用材料。③热解器产物体积应尽可能小，并能马上进入载气流中，保持在均匀温度下。常用的热解器有：①管式热解器；②热丝热解器；③居里点热解器；④激光热解器。

         热解色谱法可克服通常气相色谱法的不足，分析通常GC不能直接进样分析的一些试样，适用于高聚物、生物大分子、微生物和高沸点有机物的分析。还可测定共聚组成；区分共混物和共聚物；测定某些高聚物端基，从而确定聚合物分子量；测定某些高聚物链结构及对高聚物的热稳定性、耐老化性、加工过程等多种性能进行研究。此外，还可用于医学、生物学等各领域。

        如需详细的有关混凝土硅烷浸渍深度实验--热裂解气相色谱仪分析法仪器配置资料请与谱析科学仪器有限公司13356323915联系，亦可移步至http://www.sdpxyq.com在线即时咨询工作人员。

JTS153-2015 《水运工程结构耐久性设计标准》由交通运输部组织中交四航工程研究院有限公司和中交水运规划设计院有限公司等单位编制完成，由交通运输部水运局负责管理和解释。总结我国水运工程结构耐久性设计实践经验，针对水运工程建设对提高耐久性和降低工程全寿命成本的发展需求，借鉴国内外相关技术标准并吸收新的研究成果，经广泛征求意见编制而成。

润扬仪器致力于气相色谱仪、热裂解气相色谱仪等分析仪器的研发、生产和销售，并通过硅烷含量检测、混凝土硅烷浸渍深度检测技术提升和检测仪器研发帮助客户应对技术分析难题，助力海港工程、路桥建设相关产业的质量安全。特推出满足“硅烷含量检测–气相色谱法”和“浸渍深度试验–热分解气相色谱法”整体分析配置方案，一机多用，在中交航道集团某局、山东某港湾建设集团、辽宁某建设工程检测公司、四川某工程试验检测公司等单位应用，反应良好。欲了解更多相关信息，请致电润扬仪器技术热线13356323915，亦可关注公司网站新闻ZX资讯。

为便于查询“浸渍深度试验–热分解气相色谱法”分析方法，润扬仪器特摘录JTS153-2015 《水运工程结构耐久性设计标准》中附录H混凝土硅烷浸渍试验方法–H.4浸渍深度试验-热分解气相色谱法”，供大家参考。

1、试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求

（1）混凝土粉样分层研磨和收集专用设备；

（2）烘箱，温度控制在（40±5）℃；

（3）气相色谱仪GC-2030（润扬仪器）；

（4）热裂解仪RY-100A（润扬仪器）；

（5）天平，精确至0.01mg（十万分之一）；

（6）游标卡尺，精度0.1mm；

2、试验应按下列步骤进行：

（1）采用直径100±5mm、高度不低于45mm的混凝土试件，保持硅烷浸渍表面完整；

（2）在混凝土粉样分层研磨机上，按照与试件硅烷浸渍面平行的方向分层磨取混凝土粉样，磨粉范围diyi层在试件ZX至试件边缘5mm以内的区域，并随着磨粉深度逐渐加大从ZX起逐层减少磨粉范围；

（3）混凝土分层取样Z少5层，分层厚度为1.0mm，用游标卡尺测量控制取样分层厚度，每一层的干燥样品质量不小于5g并密封包装编号；

（4）将粉样置于40±5℃的烘箱中烘至恒重，取出冷却至室温后称重；

（5）放入热裂解仪热分解为等离子体气体，从设备直接读取和称重计计算测试粉样热分解后损失质量；

（6）将热分解后的气体送入气相色谱仪测试，记录色谱图；

（7）对色谱图中的色谱峰面积积分，以面积归一法计算硅烷含量；

（8）计算硅烷占粉样的质量百分率；

（9）粉样中计算得到的硅烷质量百分率不小于0.1%时的Z大分层厚度，为该试样的硅烷浸渍深度；

3、试验结果应于同组三个试件硅烷浸渍深度中Z小值作为该组硅烷浸渍深度。

1 兆声清洗技术背景

Schwartzman等人，1993在SC1、SC2清洗时使用了兆频超声技术，获得前所未有的清洗效果，使得该方法在清洗工艺中被广泛采用，也引发了对超声波增强清洗效果的规律与机理的研究。1995年Busnaina的研究表明，兆频超声波去除粒子的能力与溶液的组成、粒子的大小、超声波的功率及处理时间有关。1997年Olim发现兆频超声去除粒子的效率与粒子直径的立方成正比，并由此推断兆频超声无法去除0.1μm以下的粒子。但是，兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上＜0.2μm的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。兆声波清洗方法已成为抛光片清洗的一种有效方法。但是，随着频率升高，声传播的效率会降低，所以兆声波清洗技术效果并不是频率越高越好。目前，一般用的频率范围是（700～1000）kHz。

2 兆声波清洗原理简介

声能在液体内传播时，液体会沿声传播的方向运动，形成声学流（Acousticstreaming），声学流是由声波生产的力和液体的声学阻力以及其他的气泡阻力形成的液体的流动的效果，兆声波清洗就是利用声能产生的液体流动来去除硅片表面的污染物，其原理见图1。

兆声波清洗是由高频（700～1000kHz）的波长短（1.5μm左右）的高能声波推动溶液做加速运动，使溶液以加速的流体形式连续冲击硅片表面，使硅片表面的颗粒等污染物离开硅片进入溶液中，达到去除污染物的目的。随着声能的增高，表面张力会下降，这可改善浸润效果及小颗粒的浸润。而且，能量越高，声学流的速度越快，硅片表面被带走的颗粒也随之增多反应速率也会升高，这可降低反应时间，同时，也可以降低化学液的浓度。随着频率升高，空洞现象的阀值会升高，所以兆声不会像超声一样会产生气泡而损伤硅片表面。

而根据超声频率的高低对应的去除污染物颗粒大小的能力，选用的频率见表1。

3 兆声波清洗技术的特点

（1）美国VEＲTEQ公司的M.Olesen.Y.Fan等人研究发现，兆声技术有如下特点。

能大大降低边界层的厚度，使其具有清除深亚微米颗粒的能力，可满足现行工艺以及0.1μm（线宽）技术对清洗工艺的需求。有兆声时边界厚度的对比（见图2）。

（2）可以极大的提高清洗效率，从图3有无兆声时的清洗效率对比图中可以看到，当兆声关闭时，用30s的时间清洗效率只能达到20%，有兆声时，只需10s的时间清洗效率就可达到99.99%。

（3）由于兆声波清洗可以使用稀释倍数大的化学液，从而大大减少了化学药品的用量和消耗，降低了清洗工序的工艺成本，有效减少了化学液的污染，保护环境。图3是在极低浓度的化学液中有无兆声的清洗效果对比图。

由于兆声波清洗具备以上诸多优点，因此使得兆声波清洗很快成为硅片清洗行业中广泛应用于去除微细颗粒的重要手段。

4 兆声波清洗技术在清洗设备中的应用

结合常规的湿法清洗工艺开发出适合相关工艺阶段的兆声清洗设备，按照这些设备的不同结构，大体可分为两类，一类是融汇在湿法清洗机兆声清洗槽或兆声漂洗槽，它们作为设备的一部分，只完成单个的清洗或漂洗过程。另一类则是以独立的设备形式出现。这就是兆声清洗机，该种设备通常配备两个槽体，一个清洗槽和一个冲洗槽，清洗槽是在兆声环境下用化学液来去除硅片表面的微细颗粒及化学污染物等，冲洗槽则是对清洗完的硅片用去离子水进行冲洗，从而达到生产需要的洁净度。

但是由于兆声传播是一种介质传播，声音传播中的能量会转化成介质的动能，因此在使用兆声清洗的同时会产生兆声能量的衰减。导致能量衰减的因素，首先是兆波的反射，如图4所示。

兆声能量的衰减可通过以下公式计算：

衰减系数γ可表示为：γ=γ吸收+γ分散；γ分散在液体中，不在计算内。在水液体中，γ吸收系数（dB/m）=0.2F2（MHz）。

由此计算可得，在频率为950kHz时，衰减度约为0.002dB/m；在频率为40kHz时，衰减度约为0.000003dB/m，在水液体中，兆声波衰减约为低频超声波衰减的1000倍，如图5所示。因此，在兆声清洗中，液位不能超过500mm。而在低频超声波中，超声波能量可传至（1.5～2）m高。

安装时，石英缸底部有一定倾斜角度更利于高频兆声波的传播，由图7中角度与声压的关系可知，当θ=2°时，最有利于兆声波的传播。

由于声波传播时一种介质传播，因此在不同的频率下石英缸作为传递介质，它的厚度也对兆声的传播有一定影响。

通过下面公式可以计算出不同介质中声波的传播率D：

从图8可见，当厚度t=3mm时，兆声波在石英中具备更好的传播率。

兆声发生器在石英循环溢流槽中的安装原理见图9。

5 兆声清洗技术应用领域

由于兆声波能去除硅片表面的微小颗粒，并且不会对硅片表面造成损伤，近几年兆声波清洗被大量的应用在清洗工艺中。兆声波用在SC－1中，可提高去除颗粒尤其是小颗粒的效果；用在DHF，臭氧水、纯水中都能起到增强清洗效果的作用。目前兆声清洗技术被广泛应用于液晶、手机镜片、光学器件照相机镜头制造业，汽车、摩托车制造业，电子、微电子、电子电器元器件制造业，五金业、机械的零件业，航天、航空清洗精密零部件业，钟表、眼境、珠宝制造业，家电产品制造业，电镀业，铁路机车造业等各个行业。（转）

具体应用涉及：

• 带图案或不带图案的掩模版和晶圆片

• Ge, GaAs以及InP晶圆片清洗

• CMP处理后的晶圆片清洗

• 晶圆框架上的切粒芯片清洗

• 等离子刻蚀或光刻胶剥离后的清洗

• 带保护膜的分划版清洗

• 掩模版空白部位或接触部位清洗

• X射线及极紫外掩模版清洗

• 光学镜头清洗

• ITO涂覆的显示面板清洗

• 兆声辅助的剥离工艺