水泥基滲透結(jié)晶型防水材料再認(rèn)識(shí)

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料再認(rèn)識(shí)１、前言水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是以硅酸鹽水泥或普通酸鹽水泥、石英砂等為基材，摻入活性化學(xué)物質(zhì)組成的一種剛性防水材料。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料（GB18445－2001）國家標(biāo)準(zhǔn)自2002年3月1日實(shí)施以來，其被越來越多地應(yīng)用在各種防水工程，尤其是水工、隧道、地下室等防水工程中，產(chǎn)品的性能也越來越多的為人們所認(rèn)識(shí)。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用起到了積極的作用，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用也起到了指導(dǎo)作用。尤其國標(biāo)GB50208－2002《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中明確了其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的廣泛應(yīng)用起到了很好的推動(dòng)作用。目前，國內(nèi)從當(dāng)初標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)幾家單位到現(xiàn)在有將近百家公司宣稱從事這類材料的生產(chǎn)、銷售或應(yīng)用。市場(chǎng)比較混亂，魚目混雜，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。然而，無論設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工單位和質(zhì)量監(jiān)督單位，甚至是科研單位對(duì)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料了解仍不系統(tǒng)、全面，對(duì)這類防水材料的特性、作用機(jī)理、作用效果、應(yīng)用條件、應(yīng)用領(lǐng)域等的理解還存在偏差，甚至誤解，往往造成應(yīng)用這類材料達(dá)不到預(yù)期的防水效果，與廠家所宣傳的效果大相徑庭。目前，市場(chǎng)上對(duì)這類材料的爭議主要集中在機(jī)理、應(yīng)用、使用效果等方面，國內(nèi)在經(jīng)歷了多年對(duì)這類材料的推廣應(yīng)用，有必要從對(duì)這類防水材料的特性進(jìn)行再認(rèn)識(shí)、再思考，客觀地評(píng)價(jià)它。今年，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料（GB18445－2001）標(biāo)準(zhǔn)要進(jìn)行修訂，對(duì)這類材料的充分討論，將對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂起到重要的指導(dǎo)作用。本文從水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的特性角度出發(fā)，分析探討了目前人們對(duì)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的作用機(jī)理、滲透深度、國家標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用等所關(guān)心的問題，并提出了作者的看法。２、結(jié)晶滲透機(jī)理的探討一般認(rèn)為，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的作用機(jī)理是材料中含有的活性化學(xué)物質(zhì)通過載體向混凝土內(nèi)部滲透，在混凝土中形成不溶于水的結(jié)晶體，堵塞毛細(xì)孔道，從而使混凝土致密、防水。一般防水材料的防水機(jī)理可歸納為憎水防水、密實(shí)防水、膜層隔離防水等幾種方式。應(yīng)該說，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料靠滲透結(jié)晶、填塞、微細(xì)化毛細(xì)孔而達(dá)到提高混凝土的抗?jié)B性、防水性，這點(diǎn)是可肯定的。當(dāng)然，現(xiàn)在也有復(fù)合型的這類防水材料，在其中加入聚合物乳液等。關(guān)于作用機(jī)理的爭議主要集中在幾點(diǎn)，一是晶體的形貌、可溶性，不同生產(chǎn)廠家對(duì)這類材料在混凝土中生成的晶體說法不一，含糊其詞。有些說是針狀晶體，有些說是纖維狀晶體。從有些廠家提供的電子掃描電鏡照片來看，也確實(shí)如此，實(shí)際上，提供一張這樣的照片是很容易的事，在很多水泥水化的漿體的微觀結(jié)構(gòu)中都可以找到這樣的照片。二是晶體種類，這類晶體是防水材料中活性化學(xué)物質(zhì)生成的呢，還是催化水泥水化生成的呢？要更好地理解這兩個(gè)問題，還應(yīng)從第三個(gè)爭議點(diǎn)討論起，也即這類材料的滲透機(jī)理。****曾提出了催化活化滲透機(jī)理，也有人提出絡(luò)化滲透機(jī)理。實(shí)際上，這類防水材料的滲透機(jī)理是很傳統(tǒng)的，尤其在早期，主要依靠濃度滲透壓機(jī)理來進(jìn)行滲透的，也就是說材料中活性化學(xué)物質(zhì)在早期新拌漿體中形成高濃度的溶液，利用濃度滲透壓力差，活性的離子逐漸向混凝土中滲透。這也是為什么這類材料在施工時(shí)必須要求混凝土基層用水充分潤濕的原因，這樣更有利于活性物質(zhì)向混凝土內(nèi)部滲透。這也是這類材料在背水面使用時(shí)其作用效果比迎水面更好的解釋吧。再來看第二問題，無論是催化活化機(jī)理、還是絡(luò)化滲透機(jī)理，其實(shí)重要的一點(diǎn)，這類材料均不是僅僅依靠本身產(chǎn)生的結(jié)晶體來密實(shí)混凝土的，重要的是不僅其在一定條件下可以飽和析晶和反應(yīng)生成晶體，還會(huì)促進(jìn)混凝土中水泥水化，生成水化硅酸鈣CSH凝膠晶體。因此，對(duì)這類材料生成的晶體應(yīng)該包括兩種類型的晶體，它們是同時(shí)存在的。只是在不同的區(qū)域、不同的環(huán)境條件下，其晶體的主要類型不同而已。通過這些分析和討論，很容易對(duì)第一個(gè)爭論作出解釋。這類材料生成的晶體形貌主要是活性物質(zhì)生成的晶體和CSH凝膠晶體，因此主要是針狀或纖維狀。在這里，還應(yīng)該指出，在應(yīng)用或檢測(cè)使用這類材料時(shí)，涂層表面往往生成一層絨毛針狀白色晶體，這種晶體其實(shí)并不是我們所說的或所觀察的晶體。只是這類材料在一定條件下析出的晶體物質(zhì)。３、滲透深度的疑問關(guān)于水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的結(jié)晶滲透濃度一直是人們所關(guān)心的問題，也是受質(zhì)疑最多的話題。對(duì)于滲透濃度，不同廠家提供的資料，說法不一，一些說4mm，一些說幾厘米或幾十厘米，也有的說可達(dá)1m，這些數(shù)據(jù)如何測(cè)試到，沒有明確的說法。對(duì)于這方面的爭論，主要集中于這幾個(gè)方面：3.1活性物質(zhì)能生成多少晶體前面的討論提到，僅靠這類材料的活性物質(zhì)生成的晶體是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，對(duì)這類材料本身生成的晶體多少是不足考慮，且這一類晶體包括飽和析出晶體與反應(yīng)生成的晶體。關(guān)鍵是，這類材料對(duì)未水化水泥的催化水化作用的效能，激發(fā)了多少水泥再繼續(xù)水化。因此，可以說本身生成的晶體是有限的，且隨環(huán)境條件的變化會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變的，而激發(fā)生成的水泥水化產(chǎn)物晶體是無限的，取決于環(huán)境條件、作用效果與效能。3.2滲透深度到底有多深討論這個(gè)問題時(shí)，首先要明確幾個(gè)基本概念，一是具有良好的防滲作用是否一定要結(jié)晶物質(zhì)完全密實(shí)毛細(xì)孔？從開爾文公式可知，毛細(xì)孔壓力主要取決于固液表面張力與毛細(xì)孔徑。當(dāng)表面張力一定時(shí)，毛細(xì)孔徑越小，形成毛細(xì)孔壓力越大。當(dāng)毛細(xì)孔壓力達(dá)到一定值時(shí)，水分也就無法通過毛細(xì)孔進(jìn)一步滲透。換句話說，當(dāng)毛細(xì)孔細(xì)化到一定程度時(shí)，水分便無法滲透到混凝土內(nèi)部，而非一定毛細(xì)孔完全密實(shí)才能起到抗?jié)B防水作用。二是“滲透與堵塞是否一定是一對(duì)矛盾”，****和游寶坤等專家堅(jiān)持“滲透與堵塞是一對(duì)矛盾”的觀點(diǎn)。其實(shí)，對(duì)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，滲透與結(jié)晶過程并不是兩個(gè)同步的過程，在一定程度上，甚至?xí)嗷ゴ龠M(jìn)。但在不同階段、不同環(huán)境條件下，滲透與結(jié)晶兩個(gè)過程分別占主導(dǎo)地位。在涂刷初期，活性物質(zhì)的滲透過程占主導(dǎo)地位，而結(jié)晶過程則逐漸加強(qiáng)。這也是這類材料防水效果隨養(yǎng)護(hù)齡期的增長而逐漸提高的原因。分析材料中活性物質(zhì)進(jìn)行滲透結(jié)晶過程，必須具備兩個(gè)基本條件，一是要有Ca(OH)２，二是要有水或濕氣。具備這兩個(gè)條件是否一定其活性物質(zhì)的滲透深度很深呢？實(shí)際上，活性物質(zhì)及結(jié)晶的滲透深度不僅取決于材料本身性能，還取決于應(yīng)用的混凝土基層特性以及使用的環(huán)境條件。混凝土基層對(duì)滲透深度的影響因素是水灰比、水泥品種、礦物摻合料的強(qiáng)度等，這些因素直接決定了混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔的大小與數(shù)量，從而對(duì)滲透深度有較大的影響。這也是說應(yīng)用在不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土基層上，晶體的滲透是不同的。從外部環(huán)境條件來看，潮濕養(yǎng)護(hù)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間，溫度等環(huán)境條件對(duì)滲透結(jié)晶的過程也有著重要的影響。因此，綜合考慮這些因素，結(jié)晶滲透深度是相對(duì)的，而不是絕對(duì)的。3.3滲透深度的檢測(cè)方法目前，對(duì)滲透深度的質(zhì)疑、爭論較多，主要是目前還沒有直接的方法測(cè)試結(jié)晶滲透深度。****提出了染色指示法以及碳化的方法，但這兩種方法均存在較明顯的缺陷。目前，國家標(biāo)準(zhǔn)所提出的二次抗?jié)B壓力方法也只是間接反映材料結(jié)晶滲透功能的一種方法。采用電子顯微鏡觀察不同距離的晶體的生長情況是比較有效、直觀的方法。但一是這種方法只能應(yīng)用在科研方面，而不能用于試驗(yàn)室、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等，另一方面，這種方法也只是定性的方法，而無法定量分析。因此，找到一種合適的反映這類材料的滲透深度方法是目前所需解決的一個(gè)方面。４、國家標(biāo)準(zhǔn)存在的問題國標(biāo)GB18445－2001對(duì)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的推廣應(yīng)用起到了十分積極的作用。今年正在醞釀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。目前，標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)是否能很好的反映這類材料的性能，值得探討。從目前看來，很多指標(biāo)或方法需要修訂?，F(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)、指標(biāo)值、試驗(yàn)方法及其合理性進(jìn)行探討，為標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供參考。4.1勻質(zhì)性指標(biāo)國標(biāo)對(duì)材料勻質(zhì)性的技術(shù)指標(biāo)為“應(yīng)在生產(chǎn)廠控制值相對(duì)量的5%之內(nèi)”（細(xì)度為10%之內(nèi)），這對(duì)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品復(fù)檢來說，有些指標(biāo)根本不具備可操作性。尤其對(duì)檢測(cè)值非常小的指標(biāo)，如氯離子含量，一般在0.02%左右，要控制在5%的波動(dòng)范圍內(nèi)，是很困難的。制定勻質(zhì)性指標(biāo)主要是為了生產(chǎn)廠家控制產(chǎn)品的品質(zhì)，從這個(gè)角度來看，勻質(zhì)性指標(biāo)應(yīng)對(duì)每項(xiàng)具體值設(shè)置上限或下限即可。當(dāng)然，這也存在一個(gè)問題，不同廠家的產(chǎn)品因原材料、配方不同，在某些指標(biāo)上可能差異很大。4.2二次抗?jié)B壓力水泥基滲透結(jié)晶型防水材料（GB18445－2001）標(biāo)準(zhǔn)提出了一項(xiàng)最重要的指標(biāo)是第二次抗?jié)B壓力，也是反映這類材料滲透結(jié)晶、自愈合功能的重要指標(biāo)。而這項(xiàng)指標(biāo)是否能很好的反映這類材料的特性呢？目前看來，并不是很理想。因此，使得并不是這類的防水材料也很容易達(dá)到這項(xiàng)指標(biāo)。這也是造成市場(chǎng)上魚目混珠的重要原因之一。從我們研究來看，要真正反映這類材料的抗?jié)B性能，采用鑿除涂層后測(cè)試抗?jié)B壓力方法可能更適合。4.3抗?jié)B基準(zhǔn)試件制備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測(cè)試涂層的基準(zhǔn)混凝土與受檢混凝土抗?jié)B壓力應(yīng)控制在0.3－0.4MPa的范圍內(nèi)。如何參照J(rèn)C474與GB8076混凝土配合比設(shè)計(jì)的規(guī)定，調(diào)整混凝土的配合比，使得基準(zhǔn)混凝土的抗?jié)B壓力控制在0.3－0.4MPa關(guān)鍵。很多檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室很難通過調(diào)試混凝土配合比達(dá)到要求，而基準(zhǔn)混凝土的抗?jié)B壓力經(jīng)常在0.7MPa以上,這既不利于反映這類材料的抗?jié)B性能，且使?jié)B透壓力比這項(xiàng)指標(biāo)很難達(dá)到。反而，造出并不是這一類的材料往往更容易通過這項(xiàng)指標(biāo)。4.4抗?jié)B壓力測(cè)試時(shí)間施工單位在使用水泥滲透結(jié)晶型防水材料時(shí)，經(jīng)常遇到一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)抽檢的難題，認(rèn)為檢測(cè)時(shí)間過長。有人提議在產(chǎn)品檢測(cè)項(xiàng)目中是否可以增加7天“抗?jié)B壓力”這一項(xiàng)性能指標(biāo)。實(shí)際上，從前面討論可知，這類材料的防水效果是隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長而增強(qiáng)。因此，設(shè)定7天的抗?jié)B壓力指標(biāo)無法有效反映這類材料的防水性能。５、應(yīng)用中問題探討5.1應(yīng)用領(lǐng)域在一定條件下，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料具有良好的防水性能，目前，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在市政、水工、水利等工程，如地鐵、隧道、涵洞、水庫、地下室等領(lǐng)域?，F(xiàn)在有些人或廠家認(rèn)為，這類產(chǎn)品不僅可以在地下工程中應(yīng)用。實(shí)際上，這是對(duì)這類材料的一種誤解。一種防水材料具有良好的防水性能，不等于它可以廣泛應(yīng)用在任何領(lǐng)域。任何一種防水材料均具有它應(yīng)用優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域與不宜使用的領(lǐng)域，這取決于這類防水材料的特性。正如前面所討論的，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的防水性能的發(fā)揮必須具備一些基本條件，且受使用的環(huán)境條件所影響。正如，有些人建議使用在建筑外墻上，我們應(yīng)該考慮到，這種外墻是混凝土空心砌塊外墻、紅磚外墻，還是混凝土現(xiàn)澆連續(xù)墻，不同的墻體的基礎(chǔ)對(duì)這種材料的防水性能的發(fā)揮起決定性作用。另外，外墻是否進(jìn)行抹面，采用何種膩?zhàn)?，也是影響其防水效果的一些方面。因此，?duì)于拓展水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)建立在對(duì)這類材料的基本特性、作用機(jī)理的理解基礎(chǔ)上。如果不能正確的理解這類材料的特性，往往只是達(dá)到事倍功半效果。5.2防水效果有很多工程，在水泥基滲透結(jié)晶型防水材料進(jìn)行防水處理后，并沒有達(dá)到預(yù)期的防水效果，往往首先質(zhì)疑這類防水材料的防水效果。也有些應(yīng)用這類材料的人說，我在以前的工程中應(yīng)用效果挺好的，為什么在這個(gè)工程就沒有達(dá)到這種防水效果呢？其實(shí)，產(chǎn)生這種結(jié)果的原因是多方面的，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的防水效果的發(fā)揮不僅需要滿足基本必備條件，如早期的潮濕養(yǎng)護(hù)，混凝土基層狀況及處理。還應(yīng)考慮到應(yīng)用的環(huán)境條件，潮濕養(yǎng)護(hù)的時(shí)間、環(huán)境溫度、濕度等因素。任何一種防水材料的防水效果的充分發(fā)揮關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等過程中是否嚴(yán)格參照其應(yīng)用領(lǐng)域、施工方法與規(guī)范等。６、結(jié)語應(yīng)該說，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是一種典型的剛性防水材料，只是眾多防水材料的一種，而并不是一種什么新材料。在國外，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是一種傳統(tǒng)的防水材料。我們沒有必要將它神秘化，這類材料有它的特性，也有它的局限性。在國內(nèi)，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料市場(chǎng)經(jīng)過十多年的發(fā)展，到現(xiàn)在100多家從事這類