水泥基渗透结晶型防水涂料在高温气冷堆核电站的应用分析

文/李攀、李新欣、张冷 中国核工业二四建设有限公司 北京 101601

随着国民经济的提升和工程建造技术的进步，现代化建筑不断向地下多层和超高层发展，对建筑防水工程的质量标准和耐久年限提出了更高的要求。核电厂对于区域经济发展的战略地位重要、厂房内精密设备众多，若遭到地下水的侵入或屋面雨水的渗漏，将造成无法估量的损失，甚至是灾难性的后果。常规防水材料存在施工工艺复杂、质量通病多、使用年限短等问题，水泥基渗透结晶型防水材料打破了传统防水材料依靠完整防水面层隔断水源的防水方式，表现出了更优良、更持久的防水效果，近年来已在民用建筑和一般工业建筑中得到了一定范围的推广，但在核电站建造中尚应用较少。

1、工程概况

建设于山东荣成的高温气冷堆核电站示范工程，是我国拥有自主知识产权的先进堆型，是国家重大科技专项的依托工程，对于国家未来核电的发展方向有着重要的引领和示范作用。高温气冷堆核电站示范工程核岛主要厂房及部分重要BOP 厂房均采用了水泥基渗透结晶型防水材料，防水工程施工完成后效果良好，为今后核电站的安全运行提供了可靠保障。

2、工作机理

水泥基渗透结晶型防水材料是以普通硅酸盐水泥为主要原料，掺入精制石英砂和活性化学物质混合而成。其主要工作机理是与水作用后，活性化学物质以水为载体在混凝土内部进行渗透，催化硅酸钙与水泥水化反应过程中析出的Ca（OH）相互反应，生成不溶于水且吸水膨胀的枝蔓状结晶体，填塞毛细孔道和细微缝隙，使混凝土结构表层向纵深处逐渐形成一个致密的抗渗区域，达到防水的目的。

3、优越性分析

3.1 防水性能优良，具有显著优越性

水泥基渗透结晶型防水材料可在混凝土表层形成致密的结构自防水层，使混凝土抗渗能力提高至原来的2.5 倍，不易被外力破坏且不存在接缝、收头等薄弱环节。即便是局部防水效果不理想，也不会出现象常规防水材料必然出现的水在防水层与基层间串流现象，漏水位置直观、处理方便，具有显著的优越性。

3.2 基层要求相对宽松，可节约成本和工期

水泥基渗透结晶型防水材料不以在基体表面形成防水面层进行防水，其对基体表面的平整要求不如常规防水材料严格，可在潮湿的基面上直接施工，不需要找平层，只要基本平整、没有明水即可。可节约基层处理和含水率控制的成本时间，一般地下室外墙施工完毕7 天后便可启动回填工作。

3.3 施工简便、灵活，施工工艺的可选择性广

水泥基渗透结晶型防水材料施工方法简便，只要保证施工用量，无须多次涂刷，无须刻意控制搭接宽度、涂刷方向等要求，阴阳角处不需做附加层和倒角处理，施工省时、省力、省成本。可根据工程特点选择刷涂、滚涂、喷射、干撒或掺入混凝土拌合物中等多种施工工艺，并且根据需要选择在结构迎水面或背水面进行防水施工，施工工艺多样、可选择性广，适用性和实用性强。

3.4 绿色环保，施工安全风险低

水泥基渗透结晶型防水材料是一种无机的绿色环保型防水材料，无毒、无害、无刺激性气味，可直接用于饮用水工程。施工时无需明火作业，且材料本身为不燃材料，杜绝了施工过程中中毒、火灾等事件的发生，施工安全风险大大降低，有利于安全文明施工和职业健康的保证。

3.5 不依靠完整涂层进行防水，不需为其做保护层

试验研究表明，渗透结晶型防水材料施工28 天后，其活性化学物质能够使结晶体深入混凝土结构内部15～40mm，且去除涂层的混凝土抗渗压力比可达到175%。混凝土内部形成的结晶体性能稳定、不会再分解，对结构外部的防水涂层不再有任何依赖，不需为其做保护层，防水涂层施工28 天后即使遭受破损或被全部去除，已不再对其防水功能产生影响。

3.6 赋予混凝土自我修复功能，大大提高结构耐久性

渗透进入混凝土结构内部的活性化学物质会将未水化的水泥再次激活，产生膨胀率在0.24～0.79 之间的结晶体，使得混凝土内宽度不大于0.4mm 的裂缝自行愈合,且对混凝土无膨胀破坏作用，使混凝土具备独特的自我修复功能，且可使混凝土强度提高20～30%。起到防止混凝土开裂、防止钢筋锈蚀、提高耐化学腐蚀性、抑制碱骨料反应、防止受冻融循环破坏和延缓混凝土碳化等功效，大大提高混凝土结构的耐久性。

3.7 防水性能持久可靠，避免核电运行期间反复修补

水泥基渗透结晶型防水材料是一种无机防水材料,不含任何易老化的有机化合物，施工后防水性能稳定、可靠、防水效果良好。防水处理的混凝土多年后遇水，材料中的活性物质还能重新被激活，在混凝土二次裂缝渗水时，产生新的结晶体，封闭裂缝、切断水源，使混凝土保持永久的防水性能，与结构混凝土同寿命，避免了核电运行期间经常修补、甚至更换的风险。

4、施工重点控制指标

4.1 加强材料进场质量控制和贮存

材料进场验收时，应严格检查、核对所用材料的品种、规格，对于防水材料的主要性能指标必须进行复检，不合格的材料严禁使用。应密封存放在干燥场所，储存期限超过6 个月应重新复检。

4.2 做好基层处理工作

虽其对基层的需求不如常规防水材料严格，但基层质量也是至关重要的，基体表面必须基本平整、清理干净，不起皮、不起砂、无油污、无灰浆等杂物，基体应保持一定的湿润，但不得有明水。

4.3 严格把控配合比和使用时间

配制浆料时应严格按照配合比进行称重，充分搅拌，使浆料混合均匀，应有专业质检人员进行检查和记录。配料必须一次成型，调成后不准再次加水或粉料，搅拌完成的浆料应在干燥、通风、阴凉的场所贮存，控制在20 分钟内使用完成。

4.4 确保单位面积使用量和涂刷均匀

防水效果直接取决于活性化学物质最终渗入量和渗入深度，因此施工过程中应按单位面积控制材料用量，一般工程干粉使用量不小于0.8kg/m2，重要工程不小于1.2kg/m2，施工完成后应按施工总面积核算总用量。施工完成后，应检查涂刷的完整性和均匀性，并对不符合要求的区域进行及时修补。

4.5 掌控养护方法和养护时间

终凝前的养护会造成混凝土表面的反应和结晶，减弱渗透能力和渗透深度，故应在终凝后采用干湿交替法进行养护，应避免大雨、大风、日晒、霜冻和泥浆的直接侵蚀，且不宜在环境温度低于5℃的情况下进行施工。

结论：

水泥基渗透结晶型防水材料是一种施工简便、防水性能优越、成本合理的环境友好型防水材料，因其与常规防水材料的作用机理和组成物质有着根本性的区别，决定了其具有更为独特的耐高温、耐氧化、耐紫外线、耐辐射性能，对于设计使用年限较长、战略性地位更加重要、放射性物质控制严格的核电厂房的防水系统更适合使用水泥基渗透结晶型防水材料，可广泛适用于核电厂房地下室、屋面及室内具有防水、防潮要求的房间。