水泥基渗透结晶型防水材料特点及应用分析

【摘要】随着人们环境保护意识的逐步提高，无机环保型防水材料应用范围越来越广，“水泥基渗透结晶型防水材料”已逐渐成为地下混凝土结构防水堵漏工程的主要新型防水材料。本文通过水泥基渗透结晶型防水材料在高层建筑中的应用，介绍了水泥基渗透结晶型防水材料机理、物理力学性能、渗透深度。

【关键词】水泥基；渗透结晶；性能特点；渗透深度；机理；抗渗；施工方法

1、水泥基渗透结晶型防水及性能

1.1水泥基渗透结晶型防水

水泥基渗透结晶型防水以水泥、石英粉、活性物质及各种添加剂配制而成的粉末状刚性防水材料。其活性物质，可渗透到混凝土的裂隙和毛细孔中。在有水存在时，在活性物质的催化作用下，硅酸盐、铝酸盐及游离氧化钙与水发生反应，沿裂隙生成新的结晶，堵塞水的通道，起到防水作用。

1.2性能特點

1）可在迎水面或背水面施工，与混凝土组成完整的整体，使用年限与结构体一样持久。

2）可在100%湿润或初凝混凝土基上施工，无须在混凝土表面做找平层，节省成本、缩短工期。

3）能抵受侵蚀性地下水、海水、氯离子、炭酸化合物、氧化物、硫酸盐及硝酸盐等绝大部分化学物质的侵蚀，起到保护混凝土和加强钢筋的作用。

4）由于渗透结晶的作用，使涂层变成混凝土的组成部分，因而可抵抗高压水头。

5）能穿透深入及封闭混凝土中毛细管地带及收缩裂缝，在表面受损的情况下，其防水及抗化学特性仍能保持不变。

6）能封闭不大于0.4毫米的混凝土收缩裂缝，遇水可自行愈合，不会因撕裂、穿刺或接缝位移而析离。

2、结晶渗透机理和深度

2.1结晶渗透机理

一般认为，水泥基渗透结晶型防水材料的作用机理是材料中含有的活性化学物质通过载体向混凝土内部渗透，在混凝土中形成不溶于水的结晶体，堵塞毛细孔道，从而使混凝土致密、防水。防水材料的防水机理可分为憎水防水、密实防水、膜层隔离防水等几种。应该说，水泥基渗透结晶型防水材料靠渗透结晶、填塞、微细化毛细孔而达到提高混凝土的抗渗性、防水性，这点是可肯定的，当然，现在也有复合型的防水材料，在其中加入聚合物乳液等。实际上，这类防水材料的渗透机理是很传统的，尤其在早期，主要依靠浓度渗透压机理来进行渗透的，也就是说材料中活性化学物质在早期新拌浆体中形成高浓度的溶液，利用浓度渗透压力差，活性的离子逐渐向混凝土中渗透这也是为什么这类材料在施工时必须要求混凝土基层进行水充分润湿的原因，这样更有利于活性物质向混凝土内部渗透。这也是这类材料在背水面使用时其作用效果比迎水面更好的解释吧。再来看第二问题，无论是催化活化机理、还是络化渗透机理，其实重要的一点，这类材料均不是仅仅依靠本身的生产结晶体来密实混凝土的，重要的是不仅其在一定条件下可以析晶和反应生成晶体，还会促进混凝土中水泥水化，生成水化硅酸钙CSH凝胶晶体。因此，对这类材料生成的晶体应该包括两种类型的晶体，它们是同时存在的，只是在不同的区域、不同的环境条件下，其晶体的主要类型不同而已，这类材料生成的晶体形貌主要是活性物质生成的晶体和CSH凝胶晶体，因此主要是针状或纤维状。

2.2结晶渗透深度

1）检查结晶渗透深度方法

墨水显示法

在混凝土立方体试件四个侧面涂刷防水材料，一定时间后，剖开试件，用蓝色墨水浸泡断面，防水材料渗透的部位不会被墨水站污，通过测量墨水与试件边缘的距离，就可以测定防水材料的渗透深度。

X射线光电子能谱

采用X射线光电子能谱仪测定特征物质的浓度变化来判断活性物质的渗透深度。

用扫描电镜观察形貌方法

通过观察不同深度的混凝土形貌，判断结晶物质的多少，来计算渗透深度。

④荧光指示剂

在防水材料拌和物中，加入荧光指示剂，养护一定时间后剖开试件，根据荧光指示剂的位置，来测量渗透深度。

3、物理力学性能

3.1粘结强度试验

1）拉伸粘结强度测试仪器

拉伸粘结强度使用的测试仪器应有足够的灵敏度及量程，应能通过适宜的连接方式并不产生任何弯曲应力，加荷速度250±5ON/s，仪器精度1%，破坏荷载在其量程的20%～80%。

2）拉伸粘结强度成型框

拉伸粘结强度成型框由硅橡胶或硅酮密封材料制成，表面平整光滑，并保证砂浆不从成型框与混凝土板之间流出。孔尺寸精确至±0.2mm，孔径50mm ×50mm；厚度3mm。

3）拉拔接头

尺寸为（50±1）mm ×（50±1）mm，并有足够强度的正方形钢板，最小厚度10mm，有与测试仪器相连接的部件。

4）试件制备

将成型框放在混凝土板成型面上，将按标准规定制备好的试样倒入成型框中，抹平，放置24h后出模，10个试件为一组。脱模后的试件在标准试验条件下放置到27d龄期后，用砂纸打磨掉表面的浮浆，然后用适宜的高强粘结剂将拉拔接头粘结在试样成型面上，在标准试验条件下继续放置24h后试验。

4、抗渗试验

目前采用的试验方法主要参考CBJ82—85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》的标准，将混凝土做成圆台型试件，每六个为一组，放置在专用的抗渗仪上，以一定的时间周期加水压进行试验。当时的试验方法主要针对自拌混凝土，是在强度等级也不是很高的情况下出台的。经过20年的发展，目前有抗渗要求的混凝土大多是C30以上的泵送混凝土，混凝土的配比也发生了很大的变化，一般都使用了混凝土外加剂和矿物掺合料，混凝土的密实性能大大提高，通过这种方法检验混凝土抗渗性能，般都能超过1.2MPa。实验室的抗渗试验是通过高压水贯穿混凝土内部的微细孔道，不能真实反映混凝土的裂缝情况。水泥基渗透结晶型防水涂料的作用是通过活性物质的渗透进入混凝土内部的微细裂缝，通过化学反应生成结晶物质，修补裂缝，它和一般的憎水性材料改变毛细孔的表面张力、阻止水分进入从而达到防水作用是完全不一样的。

5、水泥基渗透结晶型防水施工

5.1施工准备

1）在涂刷或喷洒之前，必须将基面上的漆、油、污秽、灰尘、水泥碴等附着物和松脱物去除干净，并使施工而湿润，但不能有积水现象

2）配料：按产品说明书规定的配合比混料，用手动或电动搅拌器充分搅拌，稍放置后再搅匀即可涂刷（抹）。每次拌合的数量视工程量大小而定。在采用涂刷法或喷洒法施工的条件下，按水：防水粉料=1：2.5的体积比，将防水粉料用清水混合后加以搅拌并使其均匀。一次的调配量，以20分钟用完为限。

5.2施工方法

涂刷法：将防水材料倒入容器内，充分搅拌和均匀后用刮板压抹。先做边角和结构复杂部位，后做平整表面沿一定方法反复涂刷，一般涂刷二道，第一道尽可能让浆料渗进（遮蔽）基层毛细孔，均匀遮盖基层，当第一道涂层呈硬化状态时，开始刷第二道，第二道沿着与第一道垂直的方向进行，涂刷层一般刮2-3遍使之达到要求厚度。

5.3注意事项

每次配料量不宜过多，应在20-30分钟内使用完毕。防水层必须养护24小时后才能进行下一道工序施工。

6、结论

水泥基渗透结晶型防水材料是一种非常有特色的刚性防水材料，只是众多防水材料的一种，只有正确理解其特性、特点才能更好的发挥其防水性能，应用在合适的领域。

作者简介：高扬；男；施工员；材料工程专业