从专利角度看混凝土建筑防水专利发展

张一厚 张振 张一博

摘 要：本文从专利角度分析了现在混凝土建筑防水技术。

关键词：混凝土；防水；专利

背景技术

为防止水对建筑物某些部位的渗透而从建筑材料上和构造上所采取的措施。防水多使用在屋面、地下建筑、建筑物的地下部分和需防水的内室和储水构筑物等。按其采取的措施和手段的不同，分为材料防水和构造防水两大类。材料防水是靠建筑材料阻断水的通路，以达到防水的目的或增加抗渗漏的能力，如卷材防水、涂膜防水、混凝土及水泥砂浆刚性防水以及粘土、灰土类防水等。构造防水则是采取合适的构造形式，阻断水的通路，以达到防水的目的，如止水带和空腔构造等。现有防水材料的种类为（1）水乳沥青类（乳化沥青、改性乳化沥青、复合 改性乳化沥青）从20世纪80年代中期开始新建高速公路后，铺装多以乳化沥青或热融沥青为粘结防水层，并辅 以密级配沥青混凝土，以此构成防水系统。（2）热融沥青类（热融沥青、热融改性沥青）热融沥青类与水乳沥青类防水材料一样，都是自 20世纪80年代开始用于铺装。（3）封层类（稀浆封层）乳化沥青稀浆封层技术是以级配碎石材料为集 料，以满足相关技术要求的乳化沥青材料为结合料，加 入适量的水、填料以及必要的外加剂，在专用稀浆封层 机行驶过程中按设计比例配制成具有一定技术性能的 稀浆混合料。（4）胎体类（卷材、几布几涂）对卷材类防水层而言，目前常用的卷材类防 水层基本都属聚合物改性沥青类，最常见的APP改性 沥青防水卷材属塑性体改性。（5）细质沥青混凝土类（沥青玛蹄脂、薄层沥青 砂）近年来，部分地区使用沥青砂、沥青玛蹄脂作防水 层，其上采用密级配沥青混凝土，以此构成铺装的 防水结构体系，这种防水体系具有较好的防水效果。（6）水泥基或有机硅渗透结晶防水材料 水泥基或有机硅渗透结晶防水材料能利用混凝土 本身的成份发生化学反应，反应产物是一些不溶性纤维状结晶物，遍布在混凝土的微裂缝和毛细管中，由于 它们具有极好的亲水性，因此，只要混凝土潮湿有水 分，在混凝土浇注后很长一段时间内，这些渗透结晶材 料都可以沿着混凝土内部的微裂缝和毛细管道向内层 发展，使水泥生成枝蔓状结晶体堵塞混凝土内部的微 裂缝和毛细管道，从而达到防水的效果。（7）高分子塑性类（聚氨酯、环氧树脂）聚氨酯弹性防水涂料一般由双组分组成，固化后 形成弹性橡胶状防水层，其优点是耐老化，防水性能好。[1]

1.从专利角度看混凝土建筑防水技术发展

（1）第一萌芽期（1998年以前）在世界混凝土防水技术发展过程中，20世纪60年代末至90年代中期，主要的技术来源来自日本、美国和欧洲等国，虽然专利年申请量均不超过5项，但产生了一些具有影响力的核心专利，其中主要涉及对材料的改进，例如三菱在成型工艺中添加沥青颗粒或片剂作为增强材料以提高防水层的强度，杜邦在铺设结构中增设乙烯-丙烯（-共轭二烯）的共聚物，格雷斯在使用天然或合成橡胶的水溶性乳胶作为防水配方。（2）第二发展期（1998-2008年）相对于萌芽期，这一时期的申请人数量和专利年申请量均有增加，但申请人数量依然与专利申请量相当。此时，欧洲国家已逐渐退出该技术领域的竞争，取而代之的是中韩两国的加入；日本依然是混凝土防水技术领域的领导者。研发的重点也朝着新结构、新工艺等多方向发展。（3）第二发展期（2009年至今）2008年以后，由于材料领域准入门槛较低，大量涉及防水材料改进的技术专利申请增加，申请人和申请量快速增长。虽然这期间诞生了该领域的主要申请人，但是具有实际价值的核心专利却很少。

2.混凝土建筑防水技术构成分析

混凝土建筑防水不仅涉及提供防水的材料，还包括防水材料的铺设与施工，在防水材料铺设与施工中还会用到各种仪器和设备；防水材料有时候不能单独起到防水的作用，还必须与其它层，例如保护层，协同发挥防水的功能。由此，将混凝土防水技术分为材料、工艺（包括施工以及使用中用到的装置）和结构三个分支。在技术需求最大的改善粘结性能和提高施工效率两方面均可通过防水材料、结构和施工工艺加以改进。而提高强度、延长使用寿命以及特殊功能也占有相当大的比重。提高与环保相关的使用安全性主要受限于构成防水结构的材料。本领域申请人为提高防水层的强度、防水性能对材料本身的研究较多，当材料本身的性能提高后，其必然会受到结构的制约，另一方面，材料也会影响降低成本的要求，因此，防水结构可能成为后期提高防水强度甚或降低成本的热点。例如公开号为CN101080536 A的专利涉及涉及一种为建筑物和板施加沥青防水膜材料的方法，更特别涉及一种施加防水膜组合物的方法，所述的防水膜组合物适合作为防水材料，具有优异的防水能力，使用木屑，因此防水膜组合物没有被外力损坏，可以起防水材料作用。解决了雨水或者地下水渗透进入建筑物板会降低水泥材料的粘合力，由于温度变化导致水容量变化而引起孔隙和裂化，随着时间的推移裂化扩大，导致强度和形成建筑物的板寿命的降低的技术问题。本发明提供一种为建筑物和板施加沥青防水膜材料的方法，所述方法包括如下步骤：从基底中除去异物，在基底上铺设底涂层以得到光滑表面并固化得到的表面；在固化表面上均匀铺设加热型沥青防水膜组合物并在180-200℃的温度下间接加热铺设的组合物；在固化组合物以前，在组合物上施加木屑；在木屑上铺设顶涂层（粘性涂底剂）以增加木屑与随后要形成的铺面层的粘着力，固化铺设的顶涂层，然后在固化的顶涂层上铺设沥青或者混凝土铺面材料。公开号为CN1289796 A的专利涉及利用废旧塑料（已有的高分子聚合物），在常温、常压下，经有机混合溶剂溶解并经过物理 掺混法改性处理后，制成建筑新材料一聚合物水泥防水外加剂。进一步有效地提高 水泥建筑性能；本发明利用废旧塑料（已有的高分子聚合物），并采用简单、经济的物理掺混法，在常温、常压下，经有机混合溶剂溶解并经过改性处理后，非常经济地制成具有先进水平的、高性能的建筑新材料—聚合物 水泥防水外加剂，可广泛用于屋面、墙面、隧道、地下室、水房、粮仓、桥面、机场跑道、水坝、水池、化工车间等工程建筑，旧建筑开裂、渗漏的修补以及管道、船面的涂敷，显著提高水泥建筑物的性能，并 有利于根治白色污染，保护环境。实施本发明的技术方案的第一步是要针对不同的塑料选好相应的溶剂；溶剂的选择和配制应考虑溶解 力要强，对其他助剂有较好的分散性和相容性，还要考虑价格和毒性，一般都要采用混合溶剂。第二步是 选好改性剂；通用高分子材料的废旧塑料都是非极性聚合物，无法与水泥产生有效的作用；物理掺混法是 将废旧塑料溶解于所选溶液中，再加入一定量的含有-OH基、-CL基、-C=0基等极性基团的改性剂，这些改性剂和废旧塑料的料液经搅拌混合，其极性基团缠绕于废旧塑料的分子链上，以增加与水泥水化 物的粘结性；此外，还选一些极性溶剂做辅助溶剂，也具有相同的作用。此 外，还要解决制作工艺中的其他问题。

参考文献

[1] 张占军 胡长顺.混凝土桥面防水应用与研究综述[J].第一届全国公路科技创新高层论坛论文集新技术新材料与新设备卷，2012：557-563.

作者简介

1.張一厚 男 籍贯陕西 技术员 陕西建筑集团总公司

2.张振 男 籍贯陕西 高级工程师 陕西航天建筑工程有限公司

第二作者所做贡献等同第一作者

3.张一博 男 籍贯陕西 助理研究员国家知识产权局专利审查协作湖北中心 第三作者所做贡献等同第一作者

（作者单位：1.陕西建筑集团总公司；2.陕西航天建筑工程有限公司）