水泥基渗透结晶型防水材料及其标准

一、水泥基渗透结晶型防水材料的发展及应用情况

　　水泥基渗透结晶型防水材料是以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材，掺入活性化学物质制成的一种产品，是一种新型刚性防水材料。它的作用机理是其与水作用后，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，填塞毛细孔道，从而使混凝土致密、防水。

　　水泥基渗透结晶型防水材料是德国化学家路易斯?杰逊（Lauritz Jensen）1942年发明的，主要用于地下混凝土结构的外表面防水。60年代中期，从欧洲引进到北美，1966年就传遍加拿大。多伦多国贸大厦、卡尔加里（Calgary）市加拿大石油总部“内防水”、加拿大污水处理厂、生活用水贮水池等均采用了这种防水材料。由于其抗渗性能与自愈性能好，粘结力强，防钢筋锈蚀且对人体无害，易于施工等，在欧洲、美国、日本、新加坡等国家与地区得到推广使用，主要用于地下工程、水利工程、水池、污水处理等结构防水中，获得了良好的防水效果。

　　我国80年代引进水泥基渗透结晶型防水材料，开始应用于上海地铁工程。90年代中期开始从国外引进活性化学物质（母料）国内生产。目前年设计生产能力估计在13000吨左右，已大量应用于地下工程、地铁工程、饮用水厂、污水处理池、桥面、隧道、水利工程、核电站等方面，防水效果显著，受到工程界的好评。

二、水泥基渗透结晶型防水材料的性能及作用机理

　　根据水泥基渗透结晶型防水材料的使用可分为：

　　1）水泥基渗透结晶型防水涂料：它是一种粉状材料，经与水拌合可调配成刷涂或喷涂在水泥混凝土表面的浆料；亦可将其以干粉撒覆并压入未完全凝固的水泥混凝土表面。

　　2）水泥基渗透结晶型防水剂：它是一种掺入混凝土内部的粉状材料。

　　水泥基渗透结晶型防水涂料的涂层厚度国外资料一般在0.5～1.5毫米范围内，我国规范规定是应不小于0.8毫米。只要基层水泥混凝土中存在着水介质与氢氧化钙，涂层中的活性化学物质就可能不断与之发生物理化学作用，生成结晶体，并可膨胀到0.3毫米，即高于混凝土毛细管径的**尺寸（通常为0.01毫米），堵塞毛细孔道与微细裂纹，与基层混凝土一起形成一个整体防水。水泥基渗透结晶型防水涂料中的化学活性物质与混凝土基层中的水与氢氧化钙的反应可持续一个月，达到最高的效果。在16兆帕压力下，普通混凝土可渗透到150毫米；在40兆帕压力下，9星期硅粉混凝土渗透深度可能小于25毫米。水泥基渗透结晶型防水材料的活性与渗透深度取决于材料中活性化学物质的含量、基层混凝土的密实程度、水分、氢氧化钙浓度与周围环境的温湿度等条件。水泥基渗透结晶型防水涂料与其它有机或无机防水涂料不同之处，是其渗透结晶后涂层与基层混凝土成为一体,形成整体防水与**防水，而不是仅形成“外套”，涂层与基层混凝土虽粘合一起，但还是“两张皮”，日久天长，在外界环境作用下，还是会分离的。

三、水泥基渗透结晶型防水材料国家标准的技术要求简介

　　水泥基渗透结晶型防水材料国外无产品标准，仅有产品说明书和生产厂商的一些试验资料，主要是材料的抗渗压力、抗压强度、凝结时间等。国内生产企业为保证产品质量，满足工程需要制定了本公司产品的企业标准。但企业标准中，技术指标较少，试验方法不一致，受地域性局限，影响了这种新型防水材料在我国的推广使用。因此，制定全国统一的产品标准，对企业组织生产，有效地检验与控制产品质量，从而保证防水工程质量，促进这种新产品在我国更大范围内的推广使用是十分必要并具有重大意义的。

　　经国家质量监督检验检疫总局批准，GB18445-2001《水泥基渗透结晶型防水材料》强制性国家标准于2002年3月1日正式实施。

　　下面仅就标准中“要求”的情况作简单说明。

　　1、匀质性指标

　　该指标是反映生产企业质量管理水平与产品质量稳定的一个重要指标。各生产企业应根据防水工程的要求，本企业的原材料状况，生产与管理水平，在企业标准中规定本厂的生产控制值，并将生产控制值的波动控制在本标准规定的指标范围内。

　　企业的产品说明书中应将本厂的生产控制值告知用户。出厂检验报告应将匀质性指标的各项实测值报告用户，超过标准规定的产品不能出厂。

　　含水量：水泥基渗透结晶型防水材料一般以粉状材料供应用户，因此，含水量的高低会影响产品的贮存与使用性能，所以，本标准规定各生产企业应控制在本厂控制值的5%以内。

　　总碱量：碱集料反应导致混凝土的破坏，混凝土中的碱主要由水泥、集料、外加剂等带入，因此，严格规定产品的总碱量（Na2O＋0.658K2O）在控制值的5%以内，可以提高建筑物与构筑物的耐久性。

　　氯离子含量：考虑到氯离子对钢筋的锈蚀作用，本标准规定此项目应控制在生产厂控制值相对量的5%以内。

　　细度：由于各生产企业掺合料细度差别较大，但作为防水材料，细度的影响不象对水泥那样大，所以标准不规定绝对值，而由各厂规定本厂的生产控制值。标准要求产品出厂时，其细度（0.315毫米筛）实测值控制在本厂生产控制值的10%以内。

　　标准中氯离子含量、总碱量匀质性指标与GB8076、JC474相同。

　　2、水泥基渗透结晶型防水涂料的物理力学性能

　　凝结时间：该材料一般小批量搅拌，以20分钟使用量为宜。根据各厂送样试验验证结果，初凝时间规定不小于20分钟，终凝时间不大于24小时为宜。初凝时间太短，不易涂覆；终凝时间太长，则影响施工周期。

　　根据试验验证结果，规定了涂料7天、28天的抗压强度分别是12.0兆帕和18.0兆帕；7天、28天的抗折强度分别是2.8兆帕和3.5兆帕。以便设计与施工部门了解材料的力学性能，准确施工与养护。

　　湿基面粘结强度：水泥基渗透结晶防水涂料是刷涂或喷涂在水泥混凝土表面，依靠活性化学物质渗透入混凝土内部，形成不溶于水的结晶体，堵塞毛细孔道，使混凝土致密，该涂层与基层形成一个整体，达到抗渗、防水目的的。因此，涂层与基层混凝土的粘结十分重要，是形成整体防水的必要前提，标准规定了涂层与湿基面的粘结力必须大于1兆帕。

　　抗渗压力：可分为迎水面与背水面抗渗压力，一般防水材料用作外防水，只作迎水面抗渗压力；对内防水材料则作背水面抗渗压力。水泥基渗透结晶型防水涂料可用作内防水，亦可作外防水。根据试验验证结果，迎水面与背水面的抗渗压力有一定的相关性，为了反映该种材料的特性，并减少试验工作量，标准规定抗渗性能采用背水面进行测定。抗渗压力：I型0.8兆帕，Ⅱ型1.2兆帕。

　　第二次抗渗压力：水泥基渗透结晶型防水材料由于其作用机理是“渗透结晶”、“堵塞毛细孔道”，达到抗渗防水，而这种物理化学反应在整个使用过程中是持续进行的。混凝土表面与内部出现微细裂纹与裂缝，由于这种材料中的活性化学物质“渗透结晶”，已出现的裂纹与裂缝可以自动愈合。为了直观表征这种材料的自愈能力，标准试验验证过程中进行两项试验：一是试件在28天抗渗试验破坏后，继续在水中养护28天，然后进行第二次抗渗试验，观察其有无抗渗能力；二是试件在养护28天后，凿去表面涂层，进行抗渗试验，观察其是否“渗透结晶”，检测抗渗压力高低。

　　基准混凝土28天的抗渗压力为 0.3～0.4兆帕。由表1可见，涂层后抗渗压力提高至0.6～2.5兆帕；相当于未涂层基准混凝土的2～6倍。凿去涂层后，抗渗压力有所下降，变化在28%～100%之间，但仍有一定抗渗能力，为基准混凝土抗渗能力的2倍。**次抗渗试验破坏后，在水中继续养护28天，由于其“渗透结晶”，使**次抗渗试验产生的裂缝自动愈合，所以，第二次抗渗试验，仍能承受一定的抗渗压力。其抗渗压力变化在0.6兆帕～0.9兆帕之间，相当于28天抗渗压力的36%～100%，大约为基准混凝土抗渗压力的2倍。

　　标准中以“第二次抗渗压力”表示水泥基渗透结晶型防水材料的自愈能力，以此来区别其它类型的普通防水剂。标准规定I型为0.6兆帕；Ⅱ型为0.8兆帕。

　　渗透压力比：其定义同JC474。本标准规定I型200%；Ⅱ型300%。

　　3、水泥基渗透结晶型防水剂的物理力学性能

　　减水率：不小于10%，相当于高效减水剂与缓凝高效减水剂合格品的指标。

　　泌水率：不大于70%，相当于JC474合格品的指标。

　　抗压强度比：不小于120%，指标高于JC474标准。JC474标准规定一等品不小于90%；合格品90%。

　　含气量：不大于4%，JC474未规定此指标。相当于GB8076中普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂等合格品的指标。一定的引气作用能增强防水效果，但太大会导致其它性能下降。

　　凝结时间差：参照GB8076缓凝剂的指标定为＞-90。

　　28天收缩率比：规定不大于125%。相当于JC474中一等品的指标。

　　渗透压力比：测定混凝土抗渗性能的方法较多，但因影响因素较多，数据波动，不易准确测定，因止标准采用了常用的抗渗性能试验方法，测定抗渗压力，计算渗透压力比，比较准确直观。标准规定渗透压力比不小于 200%。

　　第二次抗渗压力：规定为0.6兆帕。

　　对钢筋的锈蚀作用：对于钢筋与预应力钢筋混凝土，掺入这种防水剂，必须保证对钢筋无锈蚀作用。