水泥基渗透结晶型防水材料的应用与建议

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作者:章宗友

     摘要:阐述了水泥基渗透结晶型防水材料对混凝土结构的抗裂抗渗机理,介绍了水泥基渗透结晶型防水材料在地下人防工程、路桥工程、建筑外墙、厨卫防水及屋面维修上的应用及施工方法。针对该产品的特点,文章指出,在施工中应注重防水涂层的质量。


     水泥基渗透结晶型防水材料,因其防水性能优越、施工简便、工程综合价格合理、环保无毒等原因,已逐渐成为地下混凝土结构防水堵漏工程主要的新型防水材料。该产品执行国标GBl8445-2001。为适应工程需要,在国标GB50208-2002《地下防水工程质量验收规范》中明确了验收标准,这对水泥基渗透结晶型防水材料的推广应用起到了很好的促进作用。本文谨从对行业内不同评论的看法,对水泥基渗透结晶型防水材料应用的广泛性和施工建议,以及对国标在施工过程中的指导性等方面,谈谈笔者的认识。

1、产品的基本介绍和渗透结晶的争议问题
     水泥基渗透结晶型防水材料是由普通硅酸盐水泥,精细石英砂和多种特殊的活性化学物质混配而成的浅灰色粉末状防水材料。
     水泥基渗透结晶型防水材料中含有的活性化学物质,通过表层水对结构内部的浸润,被带入了结构表层内部孔缝中,与混凝土中的游离子交互反应生成不溶于水的结晶物,这个结晶生成的过程实际上就是渗透-结晶的过程。结晶物在结构孔缝中吸水膨胀,由疏致密,使混凝土结构表层至纵深逐渐形成一个致密的抗渗区域,大大提高了结构整体的抗渗能力。
水泥基渗透结晶型防水材料的渗透结晶原理,其实就是通过水的作用,涂层中含有的活性化学物质促使结晶在表层快速生成,通过表层毛孔逐渐向内部渗透深入的一个过程。
     水泥基渗透结晶型防水材料除了深入结构的渗透结晶,涂层中由于水化空间和C一S一H凝胶的束缚,形成大量的凝胶状结晶,在涂层中起到密实的作用,它吸水膨胀好比一个“弹性体”,能自行调整涂层的强度和膨胀,在后期膨胀虽然微小但不会破坏防水涂层的结构,反而因为防水涂层的愈加密实而强度增加。因此,无论是深入结构中的渗透结晶还是涂层中的凝胶状结晶,都能提高混凝土结构密实度和抗渗性能,从本质上改变普通混凝土结构体积不稳定再次带来的裂渗。
     混凝土结构的裂渗是个世界性的问题,许多发达国家虽然解决了结构前期的毛孔渗水问题,但终究解决不了结构的开裂带来的渗漏。
     至今为止,对渗透结晶型防水材料的评论意见尚不统一。他们在肯定“水泥基渗透结晶型防水材料能形成渗透结晶,是一种良好的防水材料”的基础上,提出了一些不同看法,话题主要集中在如下几个方面:其一,“渗透与堵塞是一对矛盾”,缺少毛细压力的渗透是不太可能的;其二,粉煤灰和矿渣粉中都含有活性物质,为何只有水泥基渗透结晶型防水材料才能渗透结晶呢?它究竟具有多大的穿透能力?其三,目前的试验数据尚不可信,如何才能令人对渗透深度信服呢?
     事实上,按GBl8445-2001中第6.2.8条款内容去检测产品的抗渗性能还是很能说明问题的。在上海,我们曾经以6.2.8条款为检测依据,在做抗渗试件涂层时,是在混凝土未完全凝固时干撒压入的,其检验结果与“浆料分两次涂刷”的检验结果十分近似,为产品的干撒施工法寻得了理论和工程设计的基本依据。
     当然,在施工过程中,有些检验的土办法也是很能说明问题的。我们在南京地铁参与施工时,曾根据建设方的要求,将试验段已施工七天的防水涂层全部凿去,再过七天后检验,凿去涂层的基面状况良好,无丝毫渗水现象,且基面干燥。虽然这种形式的检测只部分说明问题,还是很难令人信服,但我们认为,产品质量好坏的关键看实际效果,检测数据只是辅助手段,是帮助我们作出判断的一个重要依据。
     水泥基渗透结晶型防水材料确实能产生大量结晶,但渗透的深度还受条件限制,受到地下水酸碱度的影响,更受混凝土结构毛孔分布结构的影响。因为混凝土结构中的毛孔是由水泥浆包裹砂粒,水泥沙浆包裹石子的网格状错迭结构。根据我们的研究和分析,只要水通过混凝土结构防水表层对结构的浸润有多深,那么结晶体的渗透就可能有多深。好比蜂窝结构、开裂缝造成的渗水,渗透结晶是根据水的回流来决定的,水在流动过程中碰上防水涂层产生回流,把防水涂层中的有效活性化学物质带到了内部与结构内部的游离子反应生成结晶物。因此,水的回流有多深那么结晶体的形成也应该有多深。多棱柱状的结晶体在毛孔和开裂缝内形成团状结晶体,吸附在孔缝壁间吸水膨胀,起到止水的作用。在无水状态下,防水涂层中的结晶体就不太可能会被激化渗透。这也是为什么渗透结晶型防水材料,在施工过程中必须先把混凝土基面湿润的主要原因。所以说防水涂层所产生的结晶,部分通过水对结构表层浸润式回流渗透到了结构表层内部毛孔中,充实了毛孔中的结晶含量使结构表层更加密实,而大量结晶体则停留在涂层毛孔中吸水膨胀密实防水涂层。这种防水效果,绝对不是混凝土自防水所能达到的。
     在中国硅酸盐学会2003年学术年会上,北京工业大学材料学院的几位专家就水泥基渗透结晶型防水材料的防水原理和渗透深度问题做了专题演讲。他们所做的试验结果表明:该产品的防水性能良好,也得出了渗透深度约在l5mm左右的结论。

2、只有提高防水涂层的质量,才能达到真正的防水目的
     水泥基渗透结晶型防水材料的抗渗防水作用是显著的,但如何真正有效地发挥渗透结晶的作用,却有待重新认识。水泥基渗透结晶型防水材料因其活性化学物质渗透结晶的特性,随着时间的推移,它的防水效果反而会越来越好。这一点,己经被大量工程实例所证实。当然,如果混凝土结构施工质量好,在正常没有渗水的混凝土结构基面上,用任何防水材料作防水施工表面效果都会是不错的。但一旦结构开裂带来渗漏,那么防水施工所带来的实际意义到底有多大?因此,只有把防水材料的施工确定在提高涂层的防水质量上,结合结构补强,才能达到真正的防水目的。
     要提高涂层的防水质量,确定每平方米多少材料用量其实也是做好防水施工的关键,特别是水泥基渗透结晶型防水材料,存在着一个水化反应空间问题。也就是说,防水材料用量越多,防水涂层越厚,水化反应空间也就越大;反之则越小。有限的水化反应空间,要催化更多的活性化学物质产生更多的渗透结晶也是有限的。所以我们必须强调,涂层厚度按国标要大于0.8mm,一般不超过2mm,其间关键是和成本控制形成一个最恰当的比例。
     要想真正达到防水目的,就必须提高防水涂层的质量。水泥基渗透结晶型防水材料由于施工简单而往往容易使施工人员忽视这个问题,这在施工过程中应该引起我们的重视。
     渗透结晶型防水材料属于刚性防水材料,它具有其它材料难以比拟的二次抗渗性以及与结构的相容性。要提高混凝土结构的抗裂抗渗能力,发挥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础。
     众所周知,混凝土结构**的缺点就是开裂,结构的开裂就会带来渗漏,特别是地下工程,由于长期处于地下水的侵蚀和包围中,一旦开裂,渗漏特别严重。现在混凝土结构施工通过添加外加剂虽然能有效地控制结构前期的开裂,但是;结构在振动荷载、失水和降温引起的沉降、干缩和老化作用下产生的开裂渗漏是不能预期的。而防水的目的应该是针对结构后期开裂带来的渗漏,是一种预防性的措施,也就是说,怎样预防混凝土结构因不确定因素造成的开裂渗漏才是防水施工具有的实际意义。而因施工等原因造成的蜂窝状结构、钢筋孔产生的渗漏水现象,在结构形成的初期渗漏就开始了,这时的治理被习惯性称为堵漏施工。无论是防水还是堵漏施工都要对结构起到补强的作用,只有结构得到了补强,才能延缓渗漏的再次发生。
     由于防水涂层的坚固,能有效封住结构基面微小开裂带来的渗漏。因此防水涂层的加强,不仅能增加水泥基渗透结晶型防水材料的水化反应空间,同时也能确保防水涂层中有充足的活性水化反应物质来增加对混凝土结构的渗透结晶,对混凝土结构能直接起到补强的作用,这是聚氨酯涂料或其它防水材料所无法达到的良好效果。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,只有把防和堵有机的结合起来,才能提高整体建筑工程的质量。

3、关于产品应用的广泛性和施工建议
     水泥基渗透结晶型防水材料,在国内正式投人使用其实也有十多年的历史了。由于产品母料进口渠道的繁杂和产品市场价格的昂贵,生产厂家往往有意识地将产品市场开拓的重点目标,聚焦在大型市政工程,如地铁、隧道、涵洞、水库等。随着此类产品进口原料价格的逐年下降,随着生产厂家对产品利润追逐的心态平衡,随着国标的实施和设计部门的理解支持,水泥基渗透结晶型防水材料应用范围已越来越广泛。
     (1)在地下人防工程上的应用
     这是水泥基渗透结晶型防水材料最基本、最强项的应用范围,主要应用于地下侧墙的内、外防水工程,地下底板、顶板的防水工程,以及各类地下工程的堵漏施工。
     (2)在路桥工程上的应用
     路桥工程大部分还是市政工程,但绝大部分路面、桥段不属于地下工程,以往几乎就不便用水泥基渗透结晶型防水材料。但近年来,随着人们对产品认识的不断加深,已开始逐步将产品应用到这个领域。
路桥工程应用此类材料施工,我们建议主要应用于路面施工缝的衔接补强,桥墩混凝土基面的防水防腐涂层,焊接处的防腐防水处理。不主张作为**材料使用于路面和桥面。
     (3)在建筑外墙上的应用
     目前,建筑外墙使用的防水涂料比较多,但确实存在不少问题。先要刮腻子找平,如果不均匀细致,就会影响涂料的粉刷,起壳开裂现象较多,防水效果当然也会受影响。如果遇上阴雨天气不能施工,还会影响整体施工工期。
我们建议建筑外墙的防水工程可以用水泥基渗透结晶型防水材料。施工时,首先将建筑外墙混凝土基面充分湿润,再将此类材料拌水稀释,用刷子涂刷即可。料水比相对地下防水施工减少25%左右,如一般料水比为4:1(或3.5:1),则用于建筑外墙的料水比可为3:1(或2.5:1),根据不同的基面和施工现场情况,料水比可略作调整,一般不影响防水效果。已完成施工的基面,应保持喷水保养,时间1~2天即可。和常用外墙涂料相比,使用水泥基渗透结晶型防水材料涂层和基面的相融性强,不起壳开裂,借助渗透结晶原理,防水效果极好。
     (4)在厨卫防水工程上的应用
     在厨房、卫生间等建筑内部的防水施工中,目前使用比较多的还是JS复合防水涂料和聚氨酯防水涂料、改性沥青基防水涂料等等。随着人们对渗透结晶型防水材料的认识不断深人,人们会感受和体会到此类材料在厨卫防水工程上的优势。至今,各大中城市的民用建筑厨卫工程已经使用此类材料的不在少数。
     厨卫防水工程在施工过程中,重点应注意于预埋管和混凝土基面接触缝的合理处理。我们有三个建议:一是管缝处理按堵漏施工方法操作,凿出V型槽进行封堵,然后再涂刷防水涂层;二是沿侧墙上延20~3Ocm也做防水涂层,以确保不会从墙角处渗漏;三是有条件的话,顶板也做防水涂层,以避免上层的渗漏水下滴。
     (5)在屋面维修上的应用
     水泥基渗透结晶型防水材料,长期以来被拒绝于大面积的屋面防水工程上的运用,理由只有一个,它是刚性防水材料,一旦结构开裂,防水涂层就会失去效果。这种拒绝,应该说是有道理的,但如果深人探讨一下,人们就会怀疑所有的防水材料,因为防水材料是用来防水的,不是用于防止结构开裂的,即便是柔性防水材料,一旦受到牵拉变形谁也不能保证其是否还有防水效果。所以,我们在理智地拒绝水泥基渗透结晶型防水材料用于大面积屋面防水工程的同时,也应该可以考虑其在屋面工程的其他作用。
     在屋面防水工程方面,我们建议三点:一是小型建筑的平、斜屋面,均可使用此类材料,有条件的话,可以在做彩色沥青油毡瓦铺设之前,先涂刷防水涂层,做成两道防水,以确保万无一失;二是屋面维修工程可采用此类材料,诸如施工缝、沉降缝的维修,小面积顶板的渗漏等等,见效快,效果好,不妨一试;三是大面积屋顶工程在做刚、柔、保温三道,甚至更多道防水工程时,可用水泥基渗透结晶型防水材料做**道刚性防水,设计方案可参照相关的板块分格、刚柔相济的多道防水工程的设计图集。
     水泥基渗透结晶型防水材料的应用,当然远不局限于上述几方面,其他如国家粮库、军用坑道、污水处理、大坝维修、城市水管抢修等,均有其用武之地。相信若干年后,随着产品市场价格的平稳合理,其应用的广泛性会更加显著。

4、关于国标GB18445-2001在施工过程中的指导性
     国标18445-2001对水泥基渗透结晶型防水材料的推广应用起到了十分积极的作用,已是不言而喻之事,其在生产、施工过程中的指导意义也十分显著。
    (1)产品检测与施工现场的抽检
     作为生产厂家出厂产品的检测,采用抽检形式,这在GB18445-2001第7条“检验规则”中有详细规定。如果厂家需要做型式检验报告时,根据不同要求,有时也可采用送检形式。
     作为施工单位的产品现场抽检,C型涂料则可按照国标GB50208-2002《地下防水工程质量验收规范》中明确的三项强制性指标进行检测,其中包括:①7天龄期的抗折强度应≥2.8OMPa,②湿基面粘结强度应≥l.0MPa,③28天龄期的抗渗压力(I型)≥0.8MPa。
     (2)关于水泥基渗透结晶型防水材料C型涂料的现场抽检问题
     各施工单位在使用水泥基渗透结晶型防水材料时,或许都会遇到一个现场抽检的难题,那就是检测时间过长,影响施工工期,最终结果是建设方或总包单位无法接受这样的检测时间。
     根据国标要求,C型涂料即便只检测三项强制性指标,也需要28天时间。就我们所知,不少检测单位根本就没有预制的涂层试件(初始压力为0.4MPa)。按照GBJ82规定,制作涂层试件又需28天,就是56天了、事实上,很少有防水项目可以在两个月前就签好合同      并产品进场进行现场抽检的。如果是大型的重点项目,需要产品做第二次抗渗压力检测的话,那就必须再加28天时间,产品使用单位的困难就可想而知了。针对上述问题,我们建议:产品现场抽检可以参照抽检标准实行,做7天龄期的检测,在测试过程中一旦达标即可作为合格产品而中止测试,没必要非28天不可。比如测试抗渗压力,只要达到了≥0.8MPa的标准,何必一定要28天呢?这样的话,既能保证产品的质量,又能缩短检测的时间。

5、结论
     渗透结晶型防水材料,其防水理念针对的是混凝土结构一贯的病害特征,具有综合性的治理作用,既适合防水同时也适合堵漏,它的推广应用把防水和堵漏提升到了同一个概念。由于大量结晶很快就能产生,因此活性化学物对结构内部的浸润也在很短的时间内就产生了。一般的防水材料在结构表层结晶的致密度要过28天才起抗水作用,而渗透结晶型防水材料在结构内部结晶的致密度15天后就起到抗水作用,它的早强能够适应低温寒流气候的施工而不影响施工效果,亦无需太多养护。实践证明:水泥基渗透结晶型防水材料在地下工程中的防水抗渗性能虽不至于神乎其神,但却优于目前市场上普通防水材料,已是一个不争的事实。它的应用范围已变得越来越广泛,从近年来的销售情况看,水泥基渗透结晶型防水材料的市场越来越大,人们对它的认知度越来越高。但同时,市场上良莠不齐、真伪不辨的产品也越来越多。因此,产品质量上必须加大控制力度,依靠我们大家的共同努力,让水泥基渗透结晶型防水材料能规范、健康地在市场上运行。