尹青亞 王 治 徐銅鑫

(1.河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450002； 2.河南省科學(xué)院質(zhì)量檢驗與分析測試研究中心，河南 鄭州 450002)

談水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的應(yīng)用

尹青亞1王 治2徐銅鑫1

(1.河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450002； 2.河南省科學(xué)院質(zhì)量檢驗與分析測試研究中心，河南 鄭州 450002)

根據(jù)水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的材料特性、作用機(jī)理，分析了某些生產(chǎn)商存在的概念性錯誤以及工程施工實際中存在的施工工藝、應(yīng)用范圍等問題，以期規(guī)范水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的使用。

滲透結(jié)晶，防水涂層，材料

0 引言

水泥基滲透結(jié)晶防水涂料是以硅酸鹽水泥、石英砂為主要成分，摻入一定量的活性化學(xué)物質(zhì)組成的一種粉狀剛性防水材料。2001年我國頒布實施了GB 18445—2001水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，這也是國際上第一個水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并于2012年進(jìn)行修訂，發(fā)布了GB 18445—2012水泥基滲透結(jié)晶型防水材料。同時，GB 50108—2008地下防水工程技術(shù)規(guī)范納入了水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，GB 50208—2011地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范中對驗收水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料作了規(guī)定。該相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的實施為水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的廣泛應(yīng)用起到了很好的規(guī)范和推動作用。

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料具有抗?jié)B性能與自愈性能良好，粘結(jié)力強(qiáng)，防鋼筋銹蝕，對人體無害，易于施工等特點，廣泛應(yīng)用于地下工程、水利工程、蓄水池、污水處理等結(jié)構(gòu)中，防水效果良好。然而在使用時會出現(xiàn)達(dá)不到預(yù)期防水效果的現(xiàn)象，原因主要有：

1)市場上產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，甚至以次充好；

2)設(shè)計、施工、監(jiān)理單位對水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的材料特性、作用機(jī)理、應(yīng)用條件、施工工藝、應(yīng)用范圍未充分理解，或者片面夸大其作用。因此，筆者根據(jù)自身多年的建筑材料檢測經(jīng)驗和建筑防水工程施工實踐，對水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料應(yīng)用中存在的一些問題進(jìn)行簡單分析。

1 滲透結(jié)晶深度與抗?jié)B壓力

生產(chǎn)商在宣傳水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料時，片面強(qiáng)調(diào)水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的滲透結(jié)晶深度(從幾毫米到幾百毫米)，造成了一種假象：水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料在混凝土結(jié)構(gòu)越深處產(chǎn)生結(jié)晶體，其防水效果越好，其實這種說法并不嚴(yán)謹(jǐn)。

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的作用機(jī)理是其含有的活性化學(xué)物質(zhì)以水為載體在混凝土中滲透，與水泥水化產(chǎn)物生成不溶于水的針狀結(jié)晶體，填塞毛細(xì)孔道和微細(xì)縫隙，從而提高混凝土的致密性和防水性。水通過混凝土結(jié)構(gòu)防水表層侵入結(jié)構(gòu)有多深，活性化學(xué)物質(zhì)就有可能滲透多深，水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料就會在多深處形成結(jié)晶，即水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料滲透多深。結(jié)晶滲透深度不僅取決于水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料本身，還與使用環(huán)境條件、混凝土的密實程度、水的壓力、時間等因素密切相關(guān)。如蜂窩結(jié)構(gòu)、開裂縫造成的滲水，這時結(jié)晶體的深度會大很多，但其抗?jié)B性能并不會很好，因其混凝土本身的密實性就不好。又如結(jié)構(gòu)缺陷或空隙填充率不高時，即使活性物質(zhì)滲入混凝土結(jié)構(gòu)中較深，形成的結(jié)晶體不能完全密實混凝土，并不能有效提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能；而對于密實度較高的混凝土，雖然活性物質(zhì)很難滲入深處，但是水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料中的活性物質(zhì)所產(chǎn)生的結(jié)晶體能充分填充涂料涂層及混凝土表層的缺陷、空隙，形成一道抗?jié)B性良好的剛性防水層。

筆者認(rèn)為應(yīng)用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的目的是希望起到防水作用，而絕不是希望混凝土結(jié)構(gòu)由于各種原因造成裂縫或滲漏后去依靠水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料產(chǎn)生結(jié)晶體，致密混凝土結(jié)構(gòu)，堵塞毛細(xì)孔及裂縫，起到止水作用。因此首先強(qiáng)調(diào)的應(yīng)該是水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的抗?jié)B壓力。

2 防水效果

部分廠商宣稱水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料對混凝土裂縫有獨特的修復(fù)能力，凡是小于0.4 mm的混凝土裂縫，可通過水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料新生成的晶體修復(fù)，活性物質(zhì)作為催化劑，不斷生長出新的結(jié)晶體，修復(fù)裂縫，實現(xiàn)長久防水。造成部分設(shè)計單位僅使用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料為地下工程防水設(shè)防，而不少僅使用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的地下室已發(fā)現(xiàn)滲漏。

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料與混凝土結(jié)構(gòu)的兼容性良好，據(jù)此有生產(chǎn)商宣傳其防水功能是永久性的，這一說法也是需要商榷的。

關(guān)于水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料生成的結(jié)晶體的來源，文獻(xiàn)[1][2]中闡述了三種機(jī)理，一種是活性物質(zhì)自身聚合形成；另一種是催化機(jī)理即活性物質(zhì)不是依靠本身產(chǎn)生結(jié)晶體，而是在一定條件下會促進(jìn)混凝土中水泥水化，生成水化硅酸鈣(CSH)凝膠；第三種是以上兩種情況并存，只是在不同區(qū)域，不同環(huán)境條件下，其晶體的主要類型不同。水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料防水涂層形成之后，涂層及結(jié)晶體內(nèi)的活性物質(zhì)被封閉其中，透過混凝土結(jié)構(gòu)的水將涂層表面、結(jié)晶體表面或結(jié)構(gòu)松散部位的活性物質(zhì)帶出，其絕對量應(yīng)是很小的，那么僅依靠活性物質(zhì)本身聚合產(chǎn)生的結(jié)晶體數(shù)量也是很小的。催化機(jī)理形成結(jié)晶體是靠水泥水化反應(yīng)，水泥水化的確是一個長久過程，但是水化反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，激活水泥水化還能形成多少結(jié)晶體?？梢缘弥核嗷鶟B透結(jié)晶型防水涂料確實具有滲透結(jié)晶功能，但后期僅僅依靠滲透結(jié)晶防止?jié)B漏的作用是有限的。

GB 18445—2012水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定也證明了這一點。GB 18445—2012中，試塊在涂刷防水材料后的抗?jié)B壓力應(yīng)為基準(zhǔn)混凝土抗?jié)B壓力的250%以上，即1.0 MPa以上(基準(zhǔn)混凝土抗?jié)B壓力為0.4 MPa)，試件在28 d抗?jié)B試驗透水后，繼續(xù)在水中養(yǎng)護(hù)28 d，二次抗?jié)B壓力要求達(dá)到0.8 MPa[3]。以此類推，三次抗?jié)B壓力是否更小，那么若干次后是否還保持有適當(dāng)?shù)目節(jié)B能力，這也說明滲透結(jié)晶型防水材料隨著結(jié)構(gòu)滲透次數(shù)的增加，其防水能力也衰退。

筆者認(rèn)為：水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料施工后，會在涂層及混凝土表層形成一個致密的抗?jié)B區(qū)域，達(dá)到初步防水效果，而涂層中封存的大量未聚合或低聚合的活性物質(zhì)，一旦混凝土結(jié)構(gòu)被水再次穿透或水壓增大，會被水?dāng)y帶，在裂縫處重新生成結(jié)晶體，不斷充填混凝土中的微小孔縫通路，持續(xù)的修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)缺陷，所以水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料應(yīng)該具有比較持久的防水功能，但前提條件是混凝土結(jié)構(gòu)不發(fā)生持續(xù)不斷的變形、裂縫。

3 保證施工質(zhì)量的措施

與其他防水體系一樣，水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料防水效果的好壞，施工是關(guān)鍵一環(huán)。必須正確利用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的特性，嚴(yán)格施工，以保證防水涂層致密、有效。

3.1 混凝土表面的處理

為保證水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的滲透結(jié)晶，增加水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料和混凝土基層的粘著力，當(dāng)其應(yīng)用(特別是在背水面)前，必須做到：1)清除混凝土表面上化學(xué)護(hù)膜、模板隔離油、浮灰等，使混凝土毛細(xì)管通暢；2)對混凝土模板拉緊孔、有缺陷的施工縫、裂縫、蜂窩麻面等，必須做好表面處理并修補(bǔ)；3)通常選用近于混凝土抗壓 強(qiáng)度的高壓水噴灑混凝土基面24 h以上，保證基面充分潤濕，以飽和狀態(tài)為佳，但不能有明水。第二次刷涂水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料時，第一遍涂層如干燥仍需噴濕。潤濕后應(yīng)立即安排水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料施工，這一點對于保證涂膜的充分固化極為重要。

3.2 施工方法的選擇

目前，水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的施工方法主要有四種：

1)涂刷法。將水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料和清水按廠家指定的比例，用機(jī)械攪拌器混合攪拌均勻，保證活性物質(zhì)在涂層中的均勻分布。形成漿體后，用硬尼龍刷分兩遍涂刷在處理好并潤濕的混凝土基面上。該方法是最常用的施工方法。

涂刷施工時要注意每次涂刷要有一定的材料用量，如(0.6～0.8)kg/m2的材料用量，剛好夠刷一次。若分兩次施工，就要加入超量的水(不符合生產(chǎn)廠家規(guī)定的比例)，結(jié)果會造成涂層稀薄，表干后起粉。

2)干撒法。在結(jié)構(gòu)層未澆筑之前，將一定量的水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料均勻地撒在已潤濕的墊層上。

該方法不可采用，原因有：a.影響防水涂層的實際強(qiáng)度和防水效果。因水泥基產(chǎn)品只有通過與水反應(yīng)形成水化產(chǎn)物才能形成強(qiáng)度，同時活性物質(zhì)在水的幫助下才能形成結(jié)晶體實現(xiàn)防水效果；b.無法保證防水涂層的均勻，例如在形狀稍復(fù)雜的底板，防水粉退出市場就是很好的說明。

3)隨搗隨光法。當(dāng)已澆筑的混凝土初凝時，將一定量的水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料均勻撒在混凝土表面隨即用抺子進(jìn)行壓光處理。

該方法可選擇采用，但存在兩個問題：a.混凝土初凝后多長時間進(jìn)行水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的施工。時間長了，混凝土凝固，涂料無法與混凝土基面的水進(jìn)行反應(yīng)；時間短了，混凝土本身強(qiáng)度低，施工人員無法正常施工；b.與其他工序配合困難，在混凝土沒有完全凝固前，是否允許上人施工仍有爭論。

4)噴涂法。將水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料和清水按一定比例用機(jī)械進(jìn)行混合，攪拌均勻，形成水泥漿，然后將配好的防水涂料裝入噴斗中，兩遍成型。

該方法使用半自動機(jī)械噴涂施工，涂層均勻度更有保證，施工效率高，值得推廣。但在結(jié)構(gòu)立面應(yīng)用時，易產(chǎn)生粘結(jié)強(qiáng)度低和材料浪費(fèi)的現(xiàn)象。

3.3 防水涂料的用量與涂層厚度

要保證水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂層的質(zhì)量，保證材料單方用量是關(guān)鍵。涂料用量越多，防水涂層越厚，水化反應(yīng)的生成物也就越多；反之越少，在有限的水化反應(yīng)生成物中活性化學(xué)物質(zhì)催化產(chǎn)生的結(jié)晶也是有限的。雖然GB 50108—2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范[4]和GB 50208—2011地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范[5]均規(guī)定水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂層厚度不應(yīng)小于1.0 mm，涂料用量不應(yīng)小于1.5 kg/m2，GB 18445—2012水泥基滲透結(jié)晶型防水材料[3]同樣規(guī)定了做抗?jié)B試件時涂料用量為1.5 kg/m2，但是對水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的施工厚度目前仍沒有科學(xué)實用的測量手段和方法。

表1 水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料用量與涂層厚度的關(guān)系

從表1中可以看出防水涂層平均厚度達(dá)到1.0 mm，水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料用量大于1.6 kg/m2才行，基層不平整，涂刷不均勻，用料正常損耗等因素均會增加水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的用量。

GB 18445—2012規(guī)定了一次抗?jié)B壓力和二次抗?jié)B壓力指標(biāo)，體現(xiàn)了水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料獨特的滲透結(jié)晶、密實混凝土裂縫和毛細(xì)孔的性能，但是水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的抗?jié)B能力與水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的用量同樣有很大關(guān)系。

表2 水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料用量與抗?jié)B壓力的關(guān)系

表2顯示單方用量至少要1.2 kg/m2才可達(dá)到GB 18445—2012水泥基滲透結(jié)晶型防水材料規(guī)定的物理性能指標(biāo)；用量為1.5 kg/m2(厚度相當(dāng)于0.9 mm)時，防水效果更有保證，這與GB 50108—2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范的規(guī)定是一致的。

3.4 養(yǎng)護(hù)的重要性

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料作為一種特殊的水泥基產(chǎn)物，像普通水泥制品一樣在其硬化過程中需要充足的水分才能獲得預(yù)期性能。水在其中起到的作用[6,7]：1)水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料中水泥與水反應(yīng)發(fā)生極其復(fù)雜的物理化學(xué)變化，形成水化硅酸鈣(CSH)、氫氧化鈣[Ca(OH)2]、水化硫鋁酸鈣、水化鋁酸鈣及其他水化產(chǎn)物；2)水是水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料中的活性物質(zhì)進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的載體，是滲透的原動力；沒有水的地方，結(jié)晶也無法形成。

在混凝土表面涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料之后須適量噴水養(yǎng)護(hù)3 d，每天噴霧次數(shù)至少3次(天氣炎熱干燥時，應(yīng)適當(dāng)增加噴霧次數(shù))，但不可過量噴水，2 d內(nèi)防止雨淋，曝曬，7 d內(nèi)不得行車或浸水。通過嚴(yán)格、及時、適宜的養(yǎng)護(hù)，涂層內(nèi)的活性物質(zhì)產(chǎn)生的結(jié)晶體把涂層及混凝土表層中的毛細(xì)孔及細(xì)小裂縫逐漸堵塞，形成一個致密的剛性防水層，起到防水作用。

4 應(yīng)用范圍

GB 50108—2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范將地下工程的防水等級分為四級，依據(jù)工程的重要性和防水要求選定相應(yīng)的防水等級[4]。對于明挖法地下工程的主體防水設(shè)防要求應(yīng)按表3選用。

表3 明挖法地下工程主體防水設(shè)防要求

對于明挖法地下工程的主體結(jié)構(gòu)，防水混凝土是一道重要的防水層，是地下防水的基礎(chǔ)。而混凝土內(nèi)部的溫差收縮、塑性收縮裂縫，以及其他因素(如混凝土原材料、施工不當(dāng)、建筑的不均勻沉降等)導(dǎo)致的混凝土開裂，使得單獨依靠用防水混凝土防水并不可靠。如長江三峽大壩盡管在澆筑混凝土?xí)r從各方面采取的技術(shù)措施和保障措施是一流的，仍存在一些裂縫，有些區(qū)域還有一定滲水點。對于一級、二級、三級地下工程防水，是否可以單獨選用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料來加以彌補(bǔ)。雖然水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料在地下工程中防水能力優(yōu)于普通的無機(jī)防水堵漏材料，但它是一種剛性防水材料，僅僅是對混凝土結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步加強(qiáng)，一旦基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)開裂，水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料防水涂層就會失去效果。

地下防水工程的設(shè)計和施工應(yīng)遵守GB 50108—2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范制訂的“防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)，因地制宜，綜合治理”的原則。剛?cè)嵯酀?jì)的原則至關(guān)重要，“只剛不柔就能防地下水”的論調(diào)是行不通的，不宜僅僅選用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料作為防水層用于防水工程。若選用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料作為地下工程防水材料，再選用一種柔性材料(如SBS改性瀝青防水卷材、自粘防水卷材、聚氨酯防水涂料等)，能夠相互彌補(bǔ)，可以實現(xiàn)良好的防水效果。

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的防水理念針對的是混凝土結(jié)構(gòu)，既適合防水的堵漏，又能對混凝土結(jié)構(gòu)起到補(bǔ)強(qiáng)作用，將其應(yīng)用在合適的領(lǐng)域，就會更好地發(fā)揮其防水性能。如水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料產(chǎn)生滲透結(jié)晶不僅能深入到混凝土內(nèi)部，堵塞毛細(xì)孔和裂縫，將混凝土基面的涂層和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)牢固，而且也能密實水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂層使之具有良好的抗?jié)B作用，因此在地下室防水施工中若沒有操作空間，可選用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料材料作背水面施工。又如用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料處理過的混凝土可長期在海水和含有酸、堿化學(xué)物質(zhì)的液體中浸泡，在污水處理池和海水養(yǎng)殖池的防水施工中能有效地防止混凝土和鋼筋的腐蝕。

5 結(jié)語

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料是一種剛性防水材料，具有滲透結(jié)晶能力，性能優(yōu)于普通的無機(jī)剛性堵漏防水材料，但也不至于無所不能。只有在正確的應(yīng)用領(lǐng)域，采用正確的施工方法，才能發(fā)揮出水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料良好的防水效果。

[1] 陳光耀,吳笑梅，樊粵明.水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的作用機(jī)理分析[J].新型建筑材料,2009(8):68-71.

[2] 谷青華.水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的研究[D]北京：北京工業(yè)大學(xué)，2002.

[3] GB 18445—2012，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料[S].

[4] GB 50108—2008，地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].

[5] GB 50208—2011，地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范[S]

[6] 陳永其,章 凱，張品元.FT-Ⅰ型滲透結(jié)晶型防水涂料的抗?jié)B性能研究[J].浙江建筑,2006，23(5):56-58.

[7] 王祥連.微晶水泥砂漿防水劑的研制與應(yīng)用[J].新型建筑材料,1999(2):29-31.

Discussion on the application of cementitious capillary crystalline waterproofing coating

Yin Qingya1Wang Zhi2Xu Tongxin1

(1.HenanBuildingMaterialsResearch&DesignInstituteCo.,Ltd，Zhengzhou450002，China； 2.HenanAcademyofScienceQualityInspectionandAnalyticalTestResearchCenter，Zhengzhou450002，China)

According to cementitious capillary crystalline waterproofing coating material properties and mechanism of action, this paper analyses the conceptual errors of some manufacturers， and the problem of construction technology, application scope that existed in the actual construction. It aims to norm the use of cementitious capillary crystalline waterproofing coating.

depth of capillary crystallization， waterproofing coating, material

2015-03-24

尹青亞(1966- )，男，副研究員

1009-6825(2015)16-0114-03

TU577

A