水泥基渗透结晶型防水材料的性能及施工特点

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摘要：调查了水泥基渗透结晶型防水材料在混凝土防裂和裂缝修复中的应用现状，分析了国内外对水泥基渗透结晶型防水材料的作用机理、特点、施工性能等方面的研究进展，探讨了水泥基渗透结晶型防水材料在混凝土中应用时还存在的问题和发展方向。

关键词：水泥基渗透结晶型防水材料；混凝土；裂缝修复

0 引言

混凝土隧洞、渡槽、地下工程等建筑物体型庞大，受其自身和周围介质温度、湿度变化的影响，以及基础和自身的约束作用，往往在不同部位产生很大的拉应力，极易产生裂缝。混凝土裂缝问题是影响工程结构质量和耐久性的关键因素之一，尤其是深层裂缝和贯穿性裂缝会影响工程安全，缩短工程寿命。水泥基渗透结晶型防水材料及相关技术是最重要混凝土结构防渗和裂缝自修复技术之一，迄今为止已在工业与民用建筑中取得了广泛的应用。

1 水泥基渗透结晶型防水材料的历史和应用现状

水泥基渗透结晶型防水材料于1942年由德国化学家劳伦斯杰逊（Lanritz Jensen）在解决水泥船渗漏水的实践中发明[1]。20世纪60年代在欧洲、北美、日本得到了进一步发展，使这一材料的工程应用不断扩大，形成了系列产品。水泥基渗透结晶型防水材料是日本运用较多、唯一制订日本国家统一标准的无机防水材料，被称为是对环境保护、对人类生存都有益处的防水材料。我国20世纪80年代初引进水泥基渗透结晶型防水材料，已在地铁工程、地下室、水下建筑、大型场馆、隧洞、高速公路、高速铁路等交通及工业与民用建筑中得到了成功的应用。

目前对水泥基渗透结晶型防水材料产品的研究主要集中在产品独特的防水机理、简易的施工方法和快速有效地解决渗漏问题的现实意义上，对水泥基渗透结晶型防水材料性能争议的问题，主要集中在产品的渗透深度、应用范围等方面。

2 水泥基渗透结晶型防水材料的防水机理

目前对于水泥基渗透结晶型防水材料的防水机理还没有统一的认识。有学者认为，水泥基渗透结晶型防水材料中含有的活性化学物质在水的作用下，通过表层水对结构内部的侵蚀，被带入了结构表层内部孔缝中，与混凝土中的游离氧化钙交互作用生成不溶于水的硫铝酸钙（3CaO Al2O3 CaSO4 32H2O）渗透结晶物。结晶物在结构孔缝中吸水膨大，由疏致密，使混凝土结构表层向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。由于水泥的水化反应是一个不完全的反应过程，在不失水的状态下，多年以后反应仍在进行，而在后期的水化反应过程中同样能催化活性化学物质生成结晶，因此，一旦防水结构被水再次穿透，自然产生了自愈能力，也就是具备了多次抗渗能力[2]。

除了深入混凝土结构内部的渗透结晶外，涂层中由于水化空间和C-S-H凝胶的束缚，形成大量的凝胶状结晶，在涂层中起到密实抗渗的作用，随着时间的发展，结晶量也在递增，这时防水涂层和渗透结晶共同增强了结构整体的抗渗能力。

3 水泥基渗透结晶型防水材料的性能特点

（1）具有双重的防水性能

水泥基渗透结晶型防水材料所产生的结晶体能深入到混凝土结构内部堵塞结构孔、缝，在结构层内部起到防水作用；同时，涂刷在混凝土结构基面上的涂层由于其微膨胀的性能，能起到补偿收缩的作用，能使施工后的结构基面同样具有很好的防裂、抗渗作用。

（2）具有较强的耐水压能力

能长期承受高强水压，在厚50mm、抗压强度为13.8MPa的混凝土试件上，涂刷两层水泥基渗透结晶型防水材料，至少可承受1.2MPa的水头压力。

（4）具有自我修复能力

水泥基渗透结晶型防水材料是无机防水材料，活性物质许多年以后再遇水时仍能够被激活、反应产生新的晶体，完成自我修复。

（5）提高混凝土耐久性

混凝土的化学侵蚀和钢筋侵蚀与水分和氯离子渗入分不开。水泥基渗透结晶型防水材料的渗透结晶和自我修复能力使混凝土结构密实，从而最大程度地降低了化学物质、离子和水分的侵入，保护钢筋混凝土免受侵蚀，减缓、抑制碱骨料反应和碳化。同时，在水泥浆渗透结晶型防水材料处理过的混凝土结构还有效的防止了因冻融循环而造成的剥落、老化及其损害。

（6）对混凝土结构具有补强作用

水泥基渗透结晶型防水材料施工后的混凝土，由于渗透结晶作用，针状近填充了混凝土的毛细孔隙，提高了混凝土的密实性。有关研究表明，一般能提高混凝土强度15%～20%。

（7）与基层混凝土粘结牢固

水泥基渗透结晶型防水材料与其他防水涂料的一个不同之处是其渗透结晶后涂层与基层混凝土成为一体，形成整体防水和永久防水。

（8）环保

目前该类防水材料已经经过多个国家的相关部门检验为实际无毒级产品，因此可以安全应用于接触饮用水的混凝土结构等工程。

（9）施工方法简单

水泥基渗透结晶型防水材料可用于混凝土结构的迎水面及背水面防水，特别是背水面防水中具有绝大部分防水材料都不能比拟的优越性能。

4 水泥基渗透结晶型防水材料的施工特点

水泥基渗透结晶型防水材料在施工中的基本要求包括[3～5]：

（1）施工环境要求

在雨中或预计涂层表干前下雨不能施工；环境湿度低于0℃不宜施工。

（2）混凝土基面处理

对砼结构表面有空洞、缝隙、蜂窝等现象要进行修补，特别是砂浆滴块要凿除，应清除基面的泥浆、浮块、油污等各类杂物方可进行施工，在涂刷施工时要充分保持湿润的基面才可进行涂刷，有时要边涂刷边喷雾，保持基面的润湿，但不能有明水。

（3）材料用量

根据不同的施工结构，用量为：1.0～2.0kg/，最小厚度不小于0.8mm。涂刷时按粉：水 = 3～3.5：1（质量比），涂抹时按粉：水 =3～3.5：1，一次调料不宜过多（调成后不准再加水及粉料，一次成型），30min内用完。

（4）施工

在较平整的基面上可用抹灰或橡塑板刮涂，必须涂抹均匀，用力平整，一次完成。

5 结语

对于混凝土结构防水层的裂缝预防、裂缝自愈合等，水泥基渗透结晶型防水材料具备了不可替代的优越性，具有提高混凝土本体体积稳定性和抗裂性的独特优势，达到“标本兼治”的防渗效果。

我国对水泥基渗透结晶型防水材料的研究开发工作还远远落后于工程应用，对于水泥基渗透结晶型防水材料的使用机理、作用特点还缺少大量的试验数据支持和理论分析；水泥基渗透结晶型防水材料的施工技术、施工质量及检测标准也有待进一步完善，以充分发挥该材料的性能优势。

参考文献

[1] 沈春林.水泥基渗透结晶型防水材料[M].化学工业出版社，2005.

[2] 文志元，高小阳.水泥基渗透结晶型防水涂料在三板溪面板中的应用[J].贵州水力发电，2005，19（6）：36～37.

[3] 牛建宏，李珊珊.浅谈水泥基渗透结晶型防水材料[J].云南水力发电，2006，22（5）：72～73.

[4] 俞晓春.水泥基渗透结晶防水材料在地下室中的应用[J].山西建筑，2006，32（18）：167～168.

[5] 杨华全，李家正，林育强.基于渗透结晶院里的裂缝自修复技术在水工混凝土中的研究进展[C].工程结构裂缝诊治技术与工程实例，北京：中国建材工业出版社，2007，314-318..

作者简介：

张鸿莺，女，1977年出生，河北石家庄人，助理工程师，甘肃华澳铁路综合工程有限公司，主要从事铁路工程概预算工作。