談水泥基滲透結晶型防水涂料的應用

尹青亞 王 治 徐銅鑫

(1.河南建筑材料研究設計院有限責任公司，河南 鄭州 450002； 2.河南省科學院質量檢驗與分析測試研究中心，河南 鄭州 450002)

談水泥基滲透結晶型防水涂料的應用

尹青亞1王 治2徐銅鑫1

(1.河南建筑材料研究設計院有限責任公司，河南 鄭州 450002； 2.河南省科學院質量檢驗與分析測試研究中心，河南 鄭州 450002)

根據水泥基滲透結晶型防水涂料的材料特性、作用機理，分析了某些生產商存在的概念性錯誤以及工程施工實際中存在的施工工藝、應用范圍等問題，以期規(guī)范水泥基滲透結晶型防水涂料的使用。

滲透結晶，防水涂層，材料

0 引言

水泥基滲透結晶防水涂料是以硅酸鹽水泥、石英砂為主要成分，摻入一定量的活性化學物質組成的一種粉狀剛性防水材料。2001年我國頒布實施了GB 18445—2001水泥基滲透結晶型防水材料，這也是國際上第一個水泥基滲透結晶型防水涂料的產品標準，并于2012年進行修訂，發(fā)布了GB 18445—2012水泥基滲透結晶型防水材料。同時，GB 50108—2008地下防水工程技術規(guī)范納入了水泥基滲透結晶型防水涂料，GB 50208—2011地下防水工程質量驗收規(guī)范中對驗收水泥基滲透結晶型防水涂料作了規(guī)定。該相關標準的實施為水泥基滲透結晶型防水涂料的廣泛應用起到了很好的規(guī)范和推動作用。

水泥基滲透結晶型防水涂料具有抗?jié)B性能與自愈性能良好，粘結力強，防鋼筋銹蝕，對人體無害，易于施工等特點，廣泛應用于地下工程、水利工程、蓄水池、污水處理等結構中，防水效果良好。然而在使用時會出現達不到預期防水效果的現象，原因主要有：

1)市場上產品質量良莠不齊，甚至以次充好；

2)設計、施工、監(jiān)理單位對水泥基滲透結晶型防水涂料的材料特性、作用機理、應用條件、施工工藝、應用范圍未充分理解，或者片面夸大其作用。因此，筆者根據自身多年的建筑材料檢測經驗和建筑防水工程施工實踐，對水泥基滲透結晶型防水涂料應用中存在的一些問題進行簡單分析。

1 滲透結晶深度與抗?jié)B壓力

生產商在宣傳水泥基滲透結晶型防水涂料時，片面強調水泥基滲透結晶型防水涂料的滲透結晶深度(從幾毫米到幾百毫米)，造成了一種假象：水泥基滲透結晶型防水涂料在混凝土結構越深處產生結晶體，其防水效果越好，其實這種說法并不嚴謹。

水泥基滲透結晶型防水涂料的作用機理是其含有的活性化學物質以水為載體在混凝土中滲透，與水泥水化產物生成不溶于水的針狀結晶體，填塞毛細孔道和微細縫隙，從而提高混凝土的致密性和防水性。水通過混凝土結構防水表層侵入結構有多深，活性化學物質就有可能滲透多深，水泥基滲透結晶型防水涂料就會在多深處形成結晶，即水泥基滲透結晶型防水涂料滲透多深。結晶滲透深度不僅取決于水泥基滲透結晶型防水涂料本身，還與使用環(huán)境條件、混凝土的密實程度、水的壓力、時間等因素密切相關。如蜂窩結構、開裂縫造成的滲水，這時結晶體的深度會大很多，但其抗?jié)B性能并不會很好，因其混凝土本身的密實性就不好。又如結構缺陷或空隙填充率不高時，即使活性物質滲入混凝土結構中較深，形成的結晶體不能完全密實混凝土，并不能有效提高結構的抗?jié)B性能；而對于密實度較高的混凝土，雖然活性物質很難滲入深處，但是水泥基滲透結晶型防水涂料中的活性物質所產生的結晶體能充分填充涂料涂層及混凝土表層的缺陷、空隙，形成一道抗?jié)B性良好的剛性防水層。

筆者認為應用水泥基滲透結晶型防水涂料的目的是希望起到防水作用，而絕不是希望混凝土結構由于各種原因造成裂縫或滲漏后去依靠水泥基滲透結晶型防水涂料產生結晶體，致密混凝土結構，堵塞毛細孔及裂縫，起到止水作用。因此首先強調的應該是水泥基滲透結晶型防水涂料的抗?jié)B壓力。

2 防水效果

部分廠商宣稱水泥基滲透結晶型防水涂料對混凝土裂縫有獨特的修復能力，凡是小于0.4 mm的混凝土裂縫，可通過水泥基滲透結晶型防水涂料新生成的晶體修復，活性物質作為催化劑，不斷生長出新的結晶體，修復裂縫，實現長久防水。造成部分設計單位僅使用水泥基滲透結晶型防水涂料為地下工程防水設防，而不少僅使用水泥基滲透結晶型防水涂料的地下室已發(fā)現滲漏。

水泥基滲透結晶型防水涂料與混凝土結構的兼容性良好，據此有生產商宣傳其防水功能是永久性的，這一說法也是需要商榷的。

關于水泥基滲透結晶型防水涂料生成的結晶體的來源，文獻[1][2]中闡述了三種機理，一種是活性物質自身聚合形成；另一種是催化機理即活性物質不是依靠本身產生結晶體，而是在一定條件下會促進混凝土中水泥水化，生成水化硅酸鈣(CSH)凝膠；第三種是以上兩種情況并存，只是在不同區(qū)域，不同環(huán)境條件下，其晶體的主要類型不同。水泥基滲透結晶型防水涂料防水涂層形成之后，涂層及結晶體內的活性物質被封閉其中，透過混凝土結構的水將涂層表面、結晶體表面或結構松散部位的活性物質帶出，其絕對量應是很小的，那么僅依靠活性物質本身聚合產生的結晶體數量也是很小的。催化機理形成結晶體是靠水泥水化反應，水泥水化的確是一個長久過程，但是水化反應進行到一定程度，激活水泥水化還能形成多少結晶體?？梢缘弥核嗷鶟B透結晶型防水涂料確實具有滲透結晶功能，但后期僅僅依靠滲透結晶防止?jié)B漏的作用是有限的。

GB 18445—2012水泥基滲透結晶型防水材料的技術指標規(guī)定也證明了這一點。GB 18445—2012中，試塊在涂刷防水材料后的抗?jié)B壓力應為基準混凝土抗?jié)B壓力的250%以上，即1.0 MPa以上(基準混凝土抗?jié)B壓力為0.4 MPa)，試件在28 d抗?jié)B試驗透水后，繼續(xù)在水中養(yǎng)護28 d，二次抗?jié)B壓力要求達到0.8 MPa[3]。以此類推，三次抗?jié)B壓力是否更小，那么若干次后是否還保持有適當的抗?jié)B能力，這也說明滲透結晶型防水材料隨著結構滲透次數的增加，其防水能力也衰退。

筆者認為：水泥基滲透結晶型防水涂料施工后，會在涂層及混凝土表層形成一個致密的抗?jié)B區(qū)域，達到初步防水效果，而涂層中封存的大量未聚合或低聚合的活性物質，一旦混凝土結構被水再次穿透或水壓增大，會被水攜帶，在裂縫處重新生成結晶體，不斷充填混凝土中的微小孔縫通路，持續(xù)的修復混凝土結構缺陷，所以水泥基滲透結晶型防水涂料應該具有比較持久的防水功能，但前提條件是混凝土結構不發(fā)生持續(xù)不斷的變形、裂縫。

3 保證施工質量的措施

與其他防水體系一樣，水泥基滲透結晶型防水涂料防水效果的好壞，施工是關鍵一環(huán)。必須正確利用水泥基滲透結晶型防水涂料的特性，嚴格施工，以保證防水涂層致密、有效。

3.1 混凝土表面的處理

為保證水泥基滲透結晶型防水涂料的滲透結晶，增加水泥基滲透結晶型防水涂料和混凝土基層的粘著力，當其應用(特別是在背水面)前，必須做到：1)清除混凝土表面上化學護膜、模板隔離油、浮灰等，使混凝土毛細管通暢；2)對混凝土模板拉緊孔、有缺陷的施工縫、裂縫、蜂窩麻面等，必須做好表面處理并修補；3)通常選用近于混凝土抗壓 強度的高壓水噴灑混凝土基面24 h以上，保證基面充分潤濕，以飽和狀態(tài)為佳，但不能有明水。第二次刷涂水泥基滲透結晶型防水涂料時，第一遍涂層如干燥仍需噴濕。潤濕后應立即安排水泥基滲透結晶型防水涂料施工，這一點對于保證涂膜的充分固化極為重要。

3.2 施工方法的選擇

目前，水泥基滲透結晶型防水涂料的施工方法主要有四種：

1)涂刷法。將水泥基滲透結晶型防水涂料和清水按廠家指定的比例，用機械攪拌器混合攪拌均勻，保證活性物質在涂層中的均勻分布。形成漿體后，用硬尼龍刷分兩遍涂刷在處理好并潤濕的混凝土基面上。該方法是最常用的施工方法。

涂刷施工時要注意每次涂刷要有一定的材料用量，如(0.6～0.8)kg/m2的材料用量，剛好夠刷一次。若分兩次施工，就要加入超量的水(不符合生產廠家規(guī)定的比例)，結果會造成涂層稀薄，表干后起粉。

2)干撒法。在結構層未澆筑之前，將一定量的水泥基滲透結晶型防水涂料均勻地撒在已潤濕的墊層上。

該方法不可采用，原因有：a.影響防水涂層的實際強度和防水效果。因水泥基產品只有通過與水反應形成水化產物才能形成強度，同時活性物質在水的幫助下才能形成結晶體實現防水效果；b.無法保證防水涂層的均勻，例如在形狀稍復雜的底板，防水粉退出市場就是很好的說明。

3)隨搗隨光法。當已澆筑的混凝土初凝時，將一定量的水泥基滲透結晶型防水涂料均勻撒在混凝土表面隨即用抺子進行壓光處理。

該方法可選擇采用，但存在兩個問題：a.混凝土初凝后多長時間進行水泥基滲透結晶型防水涂料的施工。時間長了，混凝土凝固，涂料無法與混凝土基面的水進行反應；時間短了，混凝土本身強度低，施工人員無法正常施工；b.與其他工序配合困難，在混凝土沒有完全凝固前，是否允許上人施工仍有爭論。

4)噴涂法。將水泥基滲透結晶型防水涂料和清水按一定比例用機械進行混合，攪拌均勻，形成水泥漿，然后將配好的防水涂料裝入噴斗中，兩遍成型。

該方法使用半自動機械噴涂施工，涂層均勻度更有保證，施工效率高，值得推廣。但在結構立面應用時，易產生粘結強度低和材料浪費的現象。

3.3 防水涂料的用量與涂層厚度

要保證水泥基滲透結晶型防水涂料涂層的質量，保證材料單方用量是關鍵。涂料用量越多，防水涂層越厚，水化反應的生成物也就越多；反之越少，在有限的水化反應生成物中活性化學物質催化產生的結晶也是有限的。雖然GB 50108—2008地下工程防水技術規(guī)范[4]和GB 50208—2011地下防水工程質量驗收規(guī)范[5]均規(guī)定水泥基滲透結晶型防水涂料涂層厚度不應小于1.0 mm，涂料用量不應小于1.5 kg/m2，GB 18445—2012水泥基滲透結晶型防水材料[3]同樣規(guī)定了做抗?jié)B試件時涂料用量為1.5 kg/m2，但是對水泥基滲透結晶型防水涂料的施工厚度目前仍沒有科學實用的測量手段和方法。

表1 水泥基滲透結晶型防水涂料用量與涂層厚度的關系

從表1中可以看出防水涂層平均厚度達到1.0 mm，水泥基滲透結晶型防水涂料用量大于1.6 kg/m2才行，基層不平整，涂刷不均勻，用料正常損耗等因素均會增加水泥基滲透結晶型防水涂料的用量。

GB 18445—2012規(guī)定了一次抗?jié)B壓力和二次抗?jié)B壓力指標，體現了水泥基滲透結晶型防水涂料獨特的滲透結晶、密實混凝土裂縫和毛細孔的性能，但是水泥基滲透結晶型防水涂料的抗?jié)B能力與水泥基滲透結晶型防水涂料的用量同樣有很大關系。

表2 水泥基滲透結晶型防水涂料用量與抗?jié)B壓力的關系

表2顯示單方用量至少要1.2 kg/m2才可達到GB 18445—2012水泥基滲透結晶型防水材料規(guī)定的物理性能指標；用量為1.5 kg/m2(厚度相當于0.9 mm)時，防水效果更有保證，這與GB 50108—2008地下工程防水技術規(guī)范的規(guī)定是一致的。

3.4 養(yǎng)護的重要性

水泥基滲透結晶型防水涂料作為一種特殊的水泥基產物，像普通水泥制品一樣在其硬化過程中需要充足的水分才能獲得預期性能。水在其中起到的作用[6,7]：1)水泥基滲透結晶型防水涂料中水泥與水反應發(fā)生極其復雜的物理化學變化，形成水化硅酸鈣(CSH)、氫氧化鈣[Ca(OH)2]、水化硫鋁酸鈣、水化鋁酸鈣及其他水化產物；2)水是水泥基滲透結晶型防水涂料中的活性物質進入混凝土結構內部的載體，是滲透的原動力；沒有水的地方，結晶也無法形成。

在混凝土表面涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料之后須適量噴水養(yǎng)護3 d，每天噴霧次數至少3次(天氣炎熱干燥時，應適當增加噴霧次數)，但不可過量噴水，2 d內防止雨淋，曝曬，7 d內不得行車或浸水。通過嚴格、及時、適宜的養(yǎng)護，涂層內的活性物質產生的結晶體把涂層及混凝土表層中的毛細孔及細小裂縫逐漸堵塞，形成一個致密的剛性防水層，起到防水作用。

4 應用范圍

GB 50108—2008地下工程防水技術規(guī)范將地下工程的防水等級分為四級，依據工程的重要性和防水要求選定相應的防水等級[4]。對于明挖法地下工程的主體防水設防要求應按表3選用。

表3 明挖法地下工程主體防水設防要求

對于明挖法地下工程的主體結構，防水混凝土是一道重要的防水層，是地下防水的基礎。而混凝土內部的溫差收縮、塑性收縮裂縫，以及其他因素(如混凝土原材料、施工不當、建筑的不均勻沉降等)導致的混凝土開裂，使得單獨依靠用防水混凝土防水并不可靠。如長江三峽大壩盡管在澆筑混凝土時從各方面采取的技術措施和保障措施是一流的，仍存在一些裂縫，有些區(qū)域還有一定滲水點。對于一級、二級、三級地下工程防水，是否可以單獨選用水泥基滲透結晶型防水涂料來加以彌補。雖然水泥基滲透結晶型防水涂料在地下工程中防水能力優(yōu)于普通的無機防水堵漏材料，但它是一種剛性防水材料，僅僅是對混凝土結構的進一步加強，一旦基礎混凝土結構開裂，水泥基滲透結晶型防水涂料防水涂層就會失去效果。

地下防水工程的設計和施工應遵守GB 50108—2008地下工程防水技術規(guī)范制訂的“防、排、截、堵相結合，剛柔相濟，因地制宜，綜合治理”的原則。剛柔相濟的原則至關重要，“只剛不柔就能防地下水”的論調是行不通的，不宜僅僅選用水泥基滲透結晶型防水材料作為防水層用于防水工程。若選用水泥基滲透結晶型防水涂料作為地下工程防水材料，再選用一種柔性材料(如SBS改性瀝青防水卷材、自粘防水卷材、聚氨酯防水涂料等)，能夠相互彌補，可以實現良好的防水效果。

水泥基滲透結晶型防水涂料的防水理念針對的是混凝土結構，既適合防水的堵漏，又能對混凝土結構起到補強作用，將其應用在合適的領域，就會更好地發(fā)揮其防水性能。如水泥基滲透結晶型防水涂料產生滲透結晶不僅能深入到混凝土內部，堵塞毛細孔和裂縫，將混凝土基面的涂層和基礎結構聯結牢固，而且也能密實水泥基滲透結晶型防水涂料涂層使之具有良好的抗?jié)B作用，因此在地下室防水施工中若沒有操作空間，可選用水泥基滲透結晶型防水涂料材料作背水面施工。又如用水泥基滲透結晶型防水涂料處理過的混凝土可長期在海水和含有酸、堿化學物質的液體中浸泡，在污水處理池和海水養(yǎng)殖池的防水施工中能有效地防止混凝土和鋼筋的腐蝕。

5 結語

水泥基滲透結晶型防水涂料是一種剛性防水材料，具有滲透結晶能力，性能優(yōu)于普通的無機剛性堵漏防水材料，但也不至于無所不能。只有在正確的應用領域，采用正確的施工方法，才能發(fā)揮出水泥基滲透結晶型防水涂料良好的防水效果。

[1] 陳光耀,吳笑梅，樊粵明.水泥基滲透結晶型防水材料的作用機理分析[J].新型建筑材料,2009(8):68-71.

[2] 谷青華.水泥基滲透結晶型防水涂料的研究[D]北京：北京工業(yè)大學，2002.

[3] GB 18445—2012，水泥基滲透結晶型防水材料[S].

[4] GB 50108—2008，地下工程防水技術規(guī)范[S].

[5] GB 50208—2011，地下防水工程質量驗收規(guī)范[S]

[6] 陳永其,章 凱，張品元.FT-Ⅰ型滲透結晶型防水涂料的抗?jié)B性能研究[J].浙江建筑,2006，23(5):56-58.

[7] 王祥連.微晶水泥砂漿防水劑的研制與應用[J].新型建筑材料,1999(2):29-31.

Discussion on the application of cementitious capillary crystalline waterproofing coating

Yin Qingya1Wang Zhi2Xu Tongxin1

(1.HenanBuildingMaterialsResearch&DesignInstituteCo.,Ltd，Zhengzhou450002，China； 2.HenanAcademyofScienceQualityInspectionandAnalyticalTestResearchCenter，Zhengzhou450002，China)

According to cementitious capillary crystalline waterproofing coating material properties and mechanism of action, this paper analyses the conceptual errors of some manufacturers， and the problem of construction technology, application scope that existed in the actual construction. It aims to norm the use of cementitious capillary crystalline waterproofing coating.

depth of capillary crystallization， waterproofing coating, material

2015-03-24

尹青亞(1966- )，男，副研究員

1009-6825(2015)16-0114-03

TU577

A