聚合物水泥类防水涂料在地下工程中的应用探讨

摘  要： 从理论和实践两方面论证说明低聚粉比类聚合物水泥基防水涂料在地下室应用的可行性和必然性，探讨分析该类产品的科学定位、分类、研究方向和合理的使用范围。

聚合物水泥类防水涂料是我国近几年来发展迅速、并具有独特概念和性能的一种新型防水涂料，在国外已有30年的使用历史。对该类材料的延伸率、长期耐水性以及在地下工程中的应用问题，在专业学术界有争议，笔者根据近4年来对该产品的研究开发和应用实践，认为：以水泥基材料为主，辅以合适的高分子乳液进行改性的低聚粉比^*的聚合物改性水泥基柔性防水涂料（在国外俗称为柔性防水浆料），具有高强度、中柔性及合格的耐水性能，是一种非常适合于地下、厕浴间、外墙等防水工程的新型防水材料。

1     产品的分类及构成

高分子材料对无机材料或低分子材料的改性（如聚合物混凝土、SBS改性沥青防水卷材等），无机材料以填充材料的方式加入高分子材料中（如塑料制品、单组分建筑涂料等）而形成复合材料的产品或制品，是材料学研究和产品开发的基本方向和手段。国内专业学术界对聚合物水泥类防水涂料在认识上存在模糊概念。我国现已开发的此类产品中有聚合物改性水泥基柔性防水涂料，也有以聚合物乳液为主，适当加水泥的复合型涂料，在表观指标上主要体现在延伸率、强度和耐水性等性能上的差异，这些差异也必然表现在工程应用上的不同。目前国内普遍生产和使用的高聚粉比（液粉比10∶7左右，延伸率＞150％）类防水涂料，产品耐水指标大都不过关，不宜用于地下室等对防水材料有长期耐水性要求的地方。因此引起专业学术界误解，认为所有的聚合物水泥类防水涂料都不适用于地下防水工程。

我公司于1998年开始对聚合物水泥类防水涂料的长期耐水性进行简单的比较试验，具体内容为：粉料不变，采用各种不同的乳液，按高液粉比10∶7和低液粉比10∶14分两组做长期耐水试验（浸泡168h，测其力学性能保持率）。结果：高液粉比样组，所有样品均不合格，力学性能损失较大；低液粉比样组，采用合适乳液及特别配方的样品耐水性能过关，力学性能保持率＞80％。这说明：在高聚粉比的条件下，产品的耐水性与选择乳液的品种关系不大，而在低聚粉比条件下，选用合适的乳液并加以适当改性、配制的产品，能达到长期耐水性的要求，可以用于地下室防水工程。

资料[l]认为：改性程度适宜的聚合物水泥材料具有较好的耐水性和良好的柔性，既可发挥聚合物抗裂的应变性，又能充分发挥水泥基材料良好的耐水性。并与砂浆的亲和性良好，因而可以用于地下工程防水和水池防水。此观点与笔者观点和试验结果不谋而合。

于2001年5月1日开始实施的福建省工程建设地方标准《建筑防水材料应用技术规程》，对聚合物水泥类防水涂料也明确规定：产品分为低聚灰比和高聚灰比两大类，其中低聚灰比类产品适用于地下防水工程，而高聚灰比类产品主要由于长期耐水性原因不宜用于地下防水工程。

以上引证及试验说明，专业学术界对聚合物水泥类材料应有全面认识并作出分析判定，而不应以一概全，全盘否定该类材料在地下工程中的适用性。

笔者认为，在聚合物水泥类防水涂料中，适用于地下防水工程的一类，其确切表述应是：聚合物改性水泥基柔性防水涂料，其基本构成是以水泥（特配的水泥砂混合料）为主体，适量掺入高分子乳液（也可以是粉状可分散树脂），对水泥基材料进行改性。其微观结构应是以水泥砂浆胶凝材料为主要骨架，并作为无机胶凝材料参与涂料成膜、硬化的全过程；聚合物乳液失水而成为具有粘结性和连续性的弹性膜层，水泥吸收乳液中的水而硬化，柔性的聚合物膜层与水泥硬化体相互贯穿而牢固地粘结成一个坚固而有弹性的网状结构。其表现特性主要表现为高强度：粘结强度＞1.0Mpa，拉伸强度＞1.5Mpa；中柔性：延伸率20％～50％，良好的耐水性、耐候性和密封性，在建筑上的用途主要为地下工程、墙面、厕浴间防水。

高聚粉比类（延伸率＞150％）聚合物水泥类防水涂料，则主要用于屋面，特别在坡屋面、旧屋面翻修、节点管道多的现浇平屋面等防水工程上有其使用优势。受本文的主题及篇幅限制在此对该类材料不能展开讨论。需特别指出的是：在阴角等易干裂的节点处一定要加无纺布增强，在天沟等有可能长时间积水处应选用长期耐水性好的低聚粉比类聚合物水泥基涂料。

2     产品的设计定位及适用性

国内在开发和应用聚合物水泥类防水涂料工程中有一个不妥的倾向，即是片面追求高延伸率和应用的广泛性，而忽视了产品设计上的科学性、性能的独特性和使用上的局限性。在国外，聚合物水泥一类产品有30年的使用历史，它本身是从聚合物砂浆发展演变而来，从主要用于结构混凝土修补、保护而逐步发展成一种独立的具有防水功能的材料，其最主要优点在于良好的基层粘结性、修补性、耐水性及适当的柔性。相对防水卷材而言，其抗裂性较差；相对聚氨酯、硅橡胶防水涂料而言，其延伸率较低。它不可能也没有必要达到防水卷材和聚氨酯防水涂料等材料的性能，它们各自有其应用的领域。对聚合物水泥一类材料而言，其**优势用途应该在厕浴间、地下室和墙面防水，也适用于坡屋面（挂瓦）及旧屋面防水翻修。

笔者认为，设计开发一个新产品，在确定基本材料之后，首先应当根据基本材料的特征和复合材料学的基本理论来确定产品合理的成分构成，再针对其主要用途进行适当地调整，并逐步改进、提高。而不能根据公共用途、要求和指标来确定产品的基本构成，否则将违反科学研究的基本规律，会给产品带来意想不到的缺陷。如：聚合物水泥类防水涂料由于过分追求高延伸率，而被加大高分子乳液及各种助剂用量，从而造成产品耐水性、耐候性等性能明显下降，这就是一个典型例子。

资料［2］提出了刚性一柔性突变临界点的概念，并以其划分为“聚合物改性水泥”和“水泥改性聚合物”，分析其本质区别以及相关性能。笔者由此推论，表现为纯刚性的聚合物砂浆（抗裂性差）和高柔性的水泥改性聚合物（耐水性差），从产品科学设计角度看均不是**的聚合物水泥类复合材料，应从刚一柔突变的临界点及附近寻找**配方，使产品既保留有水泥砂浆的基本特征（良好粘结力、耐水性、高强度等），又具有适当的柔性，把“刚柔结合”这一防水工程设计构造基本原理体现在防水材料的基本构造和性能中。尽管要达到这一理想目标仍需做大量的技术研究和试验工作，但这应是我们技术人员和商家所追求的目标。

资料［3］明确提到防水材料的延伸性能发挥必须以“剥离效应”和“剥离区间”作为前提条件。也就是：在基层变形大的部位，要求防水材料与基层粘结不要太牢，提倡防水卷材空铺，是中延伸率（20％－30％）改性沥青防水卷材的实际抗裂性比高延伸率防水涂料（300％）好的原因。聚合物水泥类防水涂料**的特征之一是与混凝土或砂浆基层粘结力高（＞1.0Mpa），这直接造成在基层产生突发微裂缝时，防水层无法或较难产生剥离效应，延伸性能难以发挥，抗裂性较差。所以聚合物水泥类防水涂料以牺牲长期耐水性等为代价追求太高的延伸率是没有特别价值的，其柔性标志是保证涂膜层本身有一定的柔性较为合理，以区别于“防水宝”、“确保时”等纯刚性水泥基防水涂料。

地下室防水工程由于温度变化及沉降对结构影响较小，其防水主要在对节点的处理 （变形缝、施工缝、后浇带、穿墙管、桩头等）和对结构混凝土的缺陷（如收缩变形产生的微裂缝、蜂窝麻面或局部抗渗指标不足等等）进行修补、保护，对材料延伸率要求并不高，但要求有高的抗拉强度（底板外防水）和粘结强度（侧墙内外防水），加上地下工程基层难以清洁、干燥，因此也适合采用柔性和耐水性适度而其它性能优异的聚合物水泥类防水涂料。

3     应用实践及相关问题

在国外，聚合物水泥类柔性防水涂料（大都为低聚粉比）大量用于地下工程、水池、水坝、污水厂、桥梁等混凝土防水、防渗及保护修补工程。澳大利亚德高K11防水浆料就用于长达113km的日本青涵海底隧道。K11分为普通型浆料（液粉比为25∶9）和柔性浆料（液粉为25∶17），不设延伸率指标。BASF公司提供的欧洲某标准，其断裂延伸率也仅要求不小于8％。韩国和新加坡指标也仅是不小于50％和100％（注：聚合物水泥类防水涂料行业标准编制说明，日本300％指标应是指单组分防水涂料），均比国内现主导产品明显要低。

福州德立达新型建材有限公司与BASF公司技术合作，于1998年4月在国内首家成功开发专用于地下室防水工程的低液粉比聚合物改性水泥基柔性防水涂料（商品名：德宝981C型防水涂料）涂料液粉比为23∶17，抗拉强度＞l.6MPa，粘结强度＞1.2MPa，断裂延伸率＞39％。产品通过福建省省级新产品鉴定，并于同年获得建设部住宅推荐产品（1998－2002年），3年来在福建、广东、浙江、江苏等数百个地下工程中得到应用，效果良好。

在地下室防水工程中，聚合物水泥类防水涂料最适宜使用的部位依次是内防水、侧墙外防水和底板防水，当然地下室防水的要点还包括主要在侧墙与底板交接处的施工缝、桩帽与穿墙管等节点，一般另需材料特殊处理，本文主要讨论作为大面积使用的主防水材料。

3．1 地下室内防水

大多是在地下室未做柔性外防水或外防水及结构自防水失败情况下采用，常与工程堵漏相互配合，先灌浆堵漏，再用聚合物水泥类防水涂料在地下室内墙和地面满涂。

聚合物改性水泥类柔性防水涂料是很适合作为地下室内防水的主防水材料，主要原因有：

（1）与基层粘结力强，非常适合作背水面防水；

（2）与砂浆亲合力好，不会产生隔离效应，可在防水层上直接粘结瓷砖或涂刷装饰涂料，无需做找平层；

（3）环保产品，无毒、无味、无害，不污染环境。

工程实例：福州新天地大厦地下室外防水失败，加做内防水，方案是：先用聚氨酯灌堵漏，再用低聚粉比的德宝981C型防水涂料满涂1.5mm厚，1998年至今，无再渗漏，效果很好。

3．2 地下室侧墙外防水

首先，地下室侧墙结构混凝土一般较稳定，除穿墙管、施工缝等节点需特别处理外，对主防水材料的延伸率要求不高。此外，与屋面主要是90°度垂直进水方向不同，在地表水位较高的情况上，侧墙可能完全浸泡在水中，180°方向均可能进水，因此要求防水材料与基层有良好的粘结性，防水层有良好密封性，不允许有空鼓、剥离现象，否则，易造成水在结构层和防水层中间游离（俗称为“窜水”现象），造成防水层防水效果失败（也许防水层仍保持完好）。其次，一般情况下，地下室的施工条件和环境及基层状况较差，特别在南方地区，基层难以干燥，大部分其它防水材料无法使用，特别要求湿固型和基层适应好的防水材料。

以上分析说明，耐水性能合格的低聚粉比聚合物改性水泥基防水涂料非常适用于地下室侧墙防水，但须注意保证防水层厚度，施工完毕后必须加隔离层，若外加一道防水卷材，则效果更佳。

3．3 地下室底板外防水

由于防水层是施工在不稳定的垫层上，对防水材料的拉伸性能要求较高，厚质改性沥青卷材有其使用优势，此方面笔者赞同建设部设计院王天先生的观点，涂料可以使用，除对长期耐水性有要求外，施工时要大面积铺加增强无纺布，以提高其拉伸性能；此外涂膜厚度必须保证，单独使用应＞2.5mm为宜，与卷材复合使用，效果良好。

工程实例：厦门国际会展中心由加拿大B＋H国际建筑设计事务所与厦门建筑设计院联合设计。工程地处海边，地下水位高，地下室防水面积约6万m²，一级设防。具体方案：结构自防水+1.5mm厚低聚粉比的德宝981C型防水涂料+1.5mm厚橡胶共混防水卷材，已完工启用2年多，防水质量可靠，效果良好。

笔者理论水平很有限，实验和实践的经验也不足，主要是把一些独立思考的观点和想法，借此机会系统提出，希望专家和同行们予以批评、指正，以求得真理。这也是本文最根本的目的。

*聚粉比：聚合物干量与无机粉料重量比；聚灰比：聚合物干量与水泥重量比；液粉比：液料组分与粉料组分重量比。以上三个概念既有关联，又有所不同。