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水泥基滲透結晶型防水材料的應用

發布時間：2014-08-09

    摘要：闡述了水泥基滲透結晶型防水材料對混凝土結構的抗裂抗滲機理，介紹了水泥基滲透結晶型防水材料在地下人防工程、路橋工程、建筑外墻、廚衛防水及屋面維修上的應用及施工方法。針對該產品的特點，文章指出，在施工中應注重防水涂層的質量。
      關鍵詞：防水材料；滲透；結晶；施工

      水泥基滲透結晶型防水材料，因其防水性能優越、施工簡便、工程綜合價格合理、環保無毒等原因，已逐漸成為地下混凝土結構防水堵漏工程主要的新型防水材料。該產品執行國標GBl8445-2001。為適應工程需要，在國標GB50208-2002《地下防水工程質量驗收規范》中明確了驗收標準，這對水泥基滲透結晶型防水材料的推廣應用起到了很好的促進作用。本文謹從對行業內不同評論的看法，對水泥基滲透結晶型防水材料應用的廣泛性和施工建議，以及對國標在施工過程中的指導性等方面，談談筆者的認識。

1    產品的基本介紹和滲透結晶的爭議問題
      水泥基滲透結晶型防水材料是由普通硅酸鹽水泥，精細石英砂和多種特殊的活性化學物質混配而成的淺灰色粉末狀防水材料。
      水泥基滲透結晶型防水材料中含有的活性化學物質，通過表層水對結構內部的浸潤，被帶入了結構表層內部孔縫中，與混凝土中的游離子交互反應生成不溶于水的結晶物，這個結晶生成的過程實際上就是滲透-結晶的過程。結晶物在結構孔縫中吸水膨脹，由疏致密，使混凝土結構表層至縱深逐漸形成一個致密的抗滲區域，大大提高了結構整體的抗滲能力。
水泥基滲透結晶型防水材料的滲透結晶原理，其實就是通過水的作用，涂層中含有的活性化學物質促使結晶在表層快速生成，通過表層毛孔逐漸向內部滲透深入的一個過程。
      水泥基滲透結晶型防水材料除了深入結構的滲透結晶，涂層中由于水化空間和C一S一H凝膠的束縛，形成大量的凝膠狀結晶，在涂層中起到密實的作用，它吸水膨脹好比一個“彈性體”，能自行調整涂層的強度和膨脹，在后期膨脹雖然微小但不會破壞防水涂層的結構，反而因為防水涂層的愈加密實而強度增加。因此，無論是深入結構中的滲透結晶還是涂層中的凝膠狀結晶，都能提高混凝土結構密實度和抗滲性能，從本質上改變普通混凝土結構體積不穩定再次帶來的裂滲。
      混凝土結構的裂滲是個世界性的問題，許多發達國家雖然解決了結構前期的毛孔滲水問題，但終究解決不了結構的開裂帶來的滲漏。

      至今為止，對滲透結晶型防水材料的評論意見尚不統一。他們在肯定“水泥基滲透結晶型防水材料能形成滲透結晶，是一種良好的防水材料”的基礎上，提出了一些不同看法，話題主要集中在如下幾個方面:其一，“滲透與堵塞是一對矛盾”，缺少毛細壓力的滲透是不太可能的;其二，粉煤灰和礦渣粉中都含有活性物質，為何只有水泥基滲透結晶型防水材料才能滲透結晶呢?它究竟具有多大的穿透能力?其三，目前的試驗數據尚不可信，如何才能令人對滲透深度信服呢?
      事實上，按GBl8445-2001中第6.2.8條款內容去檢測產品的抗滲性能還是很能說明問題的。在上海，我們曾經以6.2.8條款為檢測依據，在做抗滲試件涂層時，是在混凝土未完全凝固時干撒壓入的，其檢驗結果與“漿料分兩次涂刷”的檢驗結果十分近似，為產品的干撒施工法尋得了理論和工程設計的基本依據。
      當然，在施工過程中，有些檢驗的土辦法也是很能說明問題的。我們在南京地鐵參與施工時，曾根據建設方的要求，將試驗段已施工七天的防水涂層全部鑿去，再過七天后檢驗，鑿去涂層的基面狀況良好，無絲毫滲水現象，且基面干燥。雖然這種形式的檢測只部分說明問題，還是很難令人信服，但我們認為，產品質量好壞的關鍵看實際效果，檢測數據只是輔助手段，是幫助我們作出判斷的一個重要依據。
      水泥基滲透結晶型防水材料確實能產生大量結晶，但滲透的深度還受條件限制，受到地下水酸堿度的影響，更受混凝土結構毛孔分布結構的影響。因為混凝土結構中的毛孔是由水泥漿包裹砂粒，水泥沙漿包裹石子的網格狀錯迭結構。根據我們的研究和分析，只要水通過混凝土結構防水表層對結構的浸潤有多深，那么結晶體的滲透就可能有多深。好比蜂窩結構、開裂縫造成的滲水，滲透結晶是根據水的回流來決定的，水在流動過程中碰上防水涂層產生回流，把防水涂層中的有效活性化學物質帶到了內部與結構內部的游離子反應生成結晶物。因此，水的回流有多深那么結晶體的形成也應該有多深。多棱柱狀的結晶體在毛孔和開裂縫內形成團狀結晶體，吸附在孔縫壁間吸水膨脹，起到止水的作用。在無水狀態下，防水涂層中的結晶體就不太可能會被激化滲透。這也是為什么滲透結晶型防水材料，在施工過程中必須先把混凝土基面濕潤的主要原因。所以說防水涂層所產生的結晶，部分通過水對結構表層浸潤式回流滲透到了結構表層內部毛孔中，充實了毛孔中的結晶含量使結構表層更加密實，而大量結晶體則停留在涂層毛孔中吸水膨脹密實防水涂層。這種防水效果，絕對不是混凝土自防水所能達到的。

      在中國硅酸鹽學會2003年學術年會上，北京工業大學材料學院的幾位專家就水泥基滲透結晶型防水材料的防水原理和滲透深度問題做了專題演講。他們所做的試驗結果表明:該產品的防水性能良好，也得出了滲透深度約在l5mm左右的結論。

2    只有提高防水涂層的質量，才能達到真正的防水目的
      水泥基滲透結晶型防水材料的抗滲防水作用是顯著的，但如何真正有效地發揮滲透結晶的作用，卻有待重新認識。水泥基滲透結晶型防水材料因其活性化學物質滲透結晶的特性，隨著時間的推移，它的防水效果反而會越來越好。這一點，己經被大量工程實例所證實。當然，如果混凝土結構施工質量好，在正常沒有滲水的混凝土結構基面上，用任何防水材料作防水施工表面效果都會是不錯的。但一旦結構開裂帶來滲漏，那么防水施工所帶來的實際意義到底有多大?因此，只有把防水材料的施工確定在提高涂層的防水質量上，結合結構補強，才能達到真正的防水目的。
      要提高涂層的防水質量，確定每平方米多少材料用量其實也是做好防水施工的關鍵，特別是水泥基滲透結晶型防水材料，存在著一個水化反應空間問題。也就是說，防水材料用量越多，防水涂層越厚，水化反應空間也就越大;反之則越小。有限的水化反應空間，要催化更多的活性化學物質產生更多的滲透結晶也是有限的。所以我們必須強調，涂層厚度按國標要大于0.8mm，一般不超過2mm，其間關鍵是和成本控制形成一個最恰當的比例。
      要想真正達到防水目的，就必須提高防水涂層的質量。水泥基滲透結晶型防水材料由于施工簡單而往往容易使施工人員忽視這個問題，這在施工過程中應該引起我們的重視。
      滲透結晶型防水材料屬于剛性防水材料，它具有其它材料難以比擬的二次抗滲性以及與結構的相容性。要提高混凝土結構的抗裂抗滲能力，發揮防水材料防水和堵漏的共用性才是做好防水和堵漏工程的基礎。
      眾所周知，混凝土結構最大的缺點就是開裂，結構的開裂就會帶來滲漏，特別是地下工程，由于長期處于地下水的侵蝕和包圍中，一旦開裂，滲漏特別嚴重。現在混凝土結構施工通過添加外加劑雖然能有效地控制結構前期的開裂，但是;結構在振動荷載、失水和降溫引起的沉降、干縮和老化作用下產生的開裂滲漏是不能預期的。而防水的目的應該是針對結構后期開裂帶來的滲漏，是一種預防性的措施，也就是說，怎樣預防混凝土結構因不確定因素造成的開裂滲漏才是防水施工具有的實際意義。而因施工等原因造成的蜂窩狀結構、鋼筋孔產生的滲漏水現象，在結構形成的初期滲漏就開始了，這時的治理被習慣性稱為堵漏施工。無論是防水還是堵漏施工都要對結構起到補強的作用，只有結構得到了補強，才能延緩滲漏的再次發生。
      由于防水涂層的堅固，能有效封住結構基面微小開裂帶來的滲漏。因此防水涂層的加強，不僅能增加水泥基滲透結晶型防水材料的水化反應空間，同時也能確保防水涂層中有充足的活性水化反應物質來增加對混凝土結構的滲透結晶，對混凝土結構能直接起到補強的作用，這是聚氨酯涂料或其它防水材料所無法達到的良好效果。防水是前期的措施后期的堵漏，堵漏是前期的手段后期的防水，只有把防和堵有機的結合起來，才能提高整體建筑工程的質量。

3    關于產品應用的廣泛性和施工建議
      水泥基滲透結晶型防水材料，在國內正式投人使用其實也有十多年的歷史了。由于產品母料進口渠道的繁雜和產品市場價格的昂貴，生產廠家往往有意識地將產品市場開拓的重點目標，聚焦在大型市政工程，如地鐵、隧道、涵洞、水庫等。隨著此類產品進口原料價格的逐年下降，隨著生產廠家對產品利潤追逐的心態平衡，隨著國標的實施和設計部門的理解支持，水泥基滲透結晶型防水材料應用范圍已越來越廣泛。
      (1)在地下人防工程上的應用
      這是水泥基滲透結晶型防水材料最基本、最強項的應用范圍，主要應用于地下側墻的內、外防水工程，地下底板、頂板的防水工程，以及各類地下工程的堵漏施工。
      (2)在路橋工程上的應用
      路橋工程大部分還是市政工程，但絕大部分路面、橋段不屬于地下工程，以往幾乎就不便用水泥基滲透結晶型防水材料。但近年來，隨著人們對產品認識的不斷加深，已開始逐步將產品應用到這個領域。
路橋工程應用此類材料施工，我們建議主要應用于路面施工縫的銜接補強，橋墩混凝土基面的防水防腐涂層，焊接處的防腐防水處理。不主張作為唯一材料使用于路面和橋面。
      (3)在建筑外墻上的應用
      目前，建筑外墻使用的防水涂料比較多，但確實存在不少問題。先要刮膩子找平，如果不均勻細致，就會影響涂料的粉刷，起殼開裂現象較多，防水效果當然也會受影響。如果遇上陰雨天氣不能施工，還會影響整體施工工期。
我們建議建筑外墻的防水工程可以用水泥基滲透結晶型防水材料。施工時，首先將建筑外墻混凝土基面充分濕潤，再將此類材料拌水稀釋，用刷子涂刷即可。料水比相對地下防水施工減少25%左右，如一般料水比為4:1(或3.5:1），則用于建筑外墻的料水比可為3:1(或2.5:1)，根據不同的基面和施工現場情況，料水比可略作調整，一般不影響防水效果。已完成施工的基面，應保持噴水保養，時間1～2天即可。和常用外墻涂料相比，使用水泥基滲透結晶型防水材料涂層和基面的相融性強，不起殼開裂，借助滲透結晶原理，防水效果極好。
      (4)在廚衛防水工程上的應用

      在廚房、衛生間等建筑內部的防水施工中，目前使用比較多的還是JS復合防水涂料和聚氨酯防水涂料、改性瀝青基防水涂料等等。隨著人們對滲透結晶型防水材料的認識不斷深人，人們會感受和體會到此類材料在廚衛防水工程上的優勢。至今，各大中城市的民用建筑廚衛工程已經使用此類材料的不在少數。
      廚衛防水工程在施工過程中，重點應注意于預埋管和混凝土基面接觸縫的合理處理。我們有三個建議:一是管縫處理按堵漏施工方法操作，鑿出V型槽進行封堵，然后再涂刷防水涂層;二是沿側墻上延20～3Ocm也做防水涂層，以確保不會從墻角處滲漏;三是有條件的話，頂板也做防水涂層，以避免上層的滲漏水下滴。
      (5)在屋面維修上的應用
      水泥基滲透結晶型防水材料，長期以來被拒絕于大面積的屋面防水工程上的運用，理由只有一個，它是剛性防水材料，一旦結構開裂，防水涂層就會失去效果。這種拒絕，應該說是有道理的，但如果深人探討一下，人們就會懷疑所有的防水材料，因為防水材料是用來防水的，不是用于防止結構開裂的，即便是柔性防水材料，一旦受到牽拉變形誰也不能保證其是否還有防水效果。所以，我們在理智地拒絕水泥基滲透結晶型防水材料用于大面積屋面防水工程的同時，也應該可以考慮其在屋面工程的其他作用。
      在屋面防水工程方面，我們建議三點:一是小型建筑的平、斜屋面，均可使用此類材料，有條件的話，可以在做彩色瀝青油氈瓦鋪設之前，先涂刷防水涂層，做成兩道防水，以確保萬無一失;二是屋面維修工程可采用此類材料，諸如施工縫、沉降縫的維修，小面積頂板的滲漏等等，見效快，效果好，不妨一試;三是大面積屋頂工程在做剛、柔、保溫三道，甚至更多道防水工程時，可用水泥基滲透結晶型防水材料做第一道剛性防水，設計方案可參照相關的板塊分格、剛柔相濟的多道防水工程的設計圖集。
      水泥基滲透結晶型防水材料的應用，當然遠不局限于上述幾方面，其他如國家糧庫、軍用坑道、污水處理、大壩維修、城市水管搶修等，均有其用武之地。相信若干年后，隨著產品市場價格的平穩合理，其應用的廣泛性會更加顯著。

4    關于國標GB18445-2001在施工過程中的指導性
      國標18445-2001對水泥基滲透結晶型防水材料的推廣應用起到了十分積極的作用，已是不言而喻之事，其在生產、施工過程中的指導意義也十分顯著。
      (1)產品檢測與施工現場的抽檢
      作為生產廠家出廠產品的檢測，采用抽檢形式，這在GB18445-2001第7條“檢驗規則”中有詳細規定。如果廠家需要做型式檢驗報告時，根據不同要求，有時也可采用送檢形式。
      作為施工單位的產品現場抽檢，C型涂料則可按照國標GB50208-2002《地下防水工程質量驗收規范》中明確的三項強制性指標進行檢測，其中包括:①7天齡期的抗折強度應≥2.8OMPa，②濕基面粘結強度應≥l.0MPa，③28天齡期的抗滲壓力(I型)≥0.8MPa。
      （2）關于水泥基滲透結晶型防水材料C型涂料的現場抽檢問題
      各施工單位在使用水泥基滲透結晶型防水材料時，或許都會遇到一個現場抽檢的難題，那就是檢測時間過長，影響施工工期，最終結果是建設方或總包單位無法接受這樣的檢測時間。
      根據國標要求，C型涂料即便只檢測三項強制性指標，也需要28天時間。就我們所知，不少檢測單位根本就沒有預制的涂層試件(初始壓力為0.4MPa）。按照GBJ82規定，制作涂層試件又需28天，就是56天了、事實上，很少有防水項目可以在兩個月前就簽好合同      并產品進場進行現場抽檢的。如果是大型的重點項目，需要產品做第二次抗滲壓力檢測的話，那就必須再加28天時間，產品使用單位的困難就可想而知了。針對上述問題，我們建議:產品現場抽檢可以參照抽檢標準實行，做7天齡期的檢測，在測試過程中一旦達標即可作為合格產品而中止測試，沒必要非28天不可。比如測試抗滲壓力，只要達到了≥0.8MPa的標準，何必一定要28天呢?這樣的話，既能保證產品的質量，又能縮短檢測的時間。

5    結論
      滲透結晶型防水材料，其防水理念針對的是混凝土結構一貫的病害特征，具有綜合性的治理作用，既適合防水同時也適合堵漏，它的推廣應用把防水和堵漏提升到了同一個概念。由于大量結晶很快就能產生，因此活性化學物對結構內部的浸潤也在很短的時間內就產生了。一般的防水材料在結構表層結晶的致密度要過28天才起抗水作用，而滲透結晶型防水材料在結構內部結晶的致密度15天后就起到抗水作用，它的早強能夠適應低溫寒流氣候的施工而不影響施工效果，亦無需太多養護。實踐證明:水泥基滲透結晶型防水材料在地下工程中的防水抗滲性能雖不至于神乎其神，但卻優于目前市場上普通防水材料，已是一個不爭的事實。它的應用范圍已變得越來越廣泛，從近年來的銷售情況看，水泥基滲透結晶型防水材料的市場越來越大，人們對它的認知度越來越高。但同時，市場上良莠不齊、真偽不辨的產品也越來越多。因此，產品質量上必須加大控制力度，依靠我們大家的共同努力，讓水泥基滲透結晶型防水材料能規范、健康地在市場上運行。

上一條氯化聚乙烯CPE卷材在防水工程中的應用
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