泥基滲透結晶型防水材料的研究與發(fā)展

水泥基滲透結晶陳樂舟20029.5.272/4/2023發(fā)明及國外情況國外水泥基防水涂層材料的研究和工程應用，已走過了近百年的歷程。該領域的研究和發(fā)展，先后開拓和工程應用的類型主要有以下3種：2/4/2023水泥基金屬氧化物防水材料，1906年在美國發(fā)明獲得專利，成功地用作背水面防水處理，如電梯井坑及類似的防水工程，一直沿用至今。2/4/2023水泥基滲透結晶型防水材料1942年德國化學家LauritzJensen(勞倫斯·杰遜)在解決水泥船滲漏水的實踐中發(fā)明，英文名為：CementitiousCapillary/CrystallinWaterproofingMaterials,簡稱CCCW。2/4/2023這種材料系由普通硅酸鹽水泥、石英砂或硅砂、帶有活性功能基團的化學復合物組成。它以粉狀形式供應用戶。大多數的應用是僅僅與水伴合（有些情況還要加入化學添加劑），調配成可以涂刷或噴涂的漿料。2/4/2023正如它的名稱示意的內涵，它不僅形成一個有效的防水涂層，而且其含有的活性化學復合物，可向混凝土內部滲透，與混凝土中的水分、游離的活性物質產生化學反應，形成不溶的結晶體復合物，進而靠結晶體增長填塞毛細通道。這些結晶體，通?？梢栽鲩L到0。4mm─即高于混凝土毛細管徑的最大尺寸，從而使混凝土致密、防水。2/4/2023聚合物改性水泥基防水材料，是20世紀60年代高分子聚合物工業(yè)迅速發(fā)展的產物。60年代在歐洲和美國為數眾多的該類材料，以其高的粘接力和彈性，滿足防水工程對它的性能要求。特別是適用于背水面的防水修補砂漿的問世，極大地擴展了這類材料的用途。該類材料國外稱為“水泥涂膜”或“水泥屏障涂料”，以區(qū)別于水泥基滲透結晶型防水材料，因它們都是以水泥為基料的。2/4/2023水泥基防水涂層材料的共同特點是，可用于新、舊混凝土基面；可以在潮濕基面上施工；新建和修復工程均可采用。水泥基滲透結晶型防水材料與其他兩類相比，具備可以用于飲水工程的優(yōu)點，這一點是世界各國公認的。日本硅酸質系防水涂料協(xié)會會長小新井治美先生在《2001年防水界展望》的文章中，稱水泥基滲透結晶型防水材料是在日本應用較多，唯一制訂日本國家統(tǒng)一標準的無機防水涂料，稱贊水泥基滲透結晶型防水材料是對環(huán)境保護、對人類生存都有益處的防水材料。2/4/20231水泥基滲透結晶型防水涂層材料（CCCW）的總體發(fā)展第二次世界大戰(zhàn)期間，德國鋼鐵緊張，開始使用水泥造船。但是水泥船滲漏水嚴重，無法正常使用。在這樣的背景下，促進了水泥基滲透結晶型防水材料的產生和發(fā)展。二次世界大戰(zhàn)后，歐洲和日本經濟的快速增長，使這一材料的工程應用不斷擴大。2/4/2023產品也從早期的德國的VANDEX（穩(wěn)擋水）品牌（現(xiàn)轉售到瑞士）延伸發(fā)展出加拿大的XYPEX（賽帕斯）、加拿大的KRYSTOL、新加坡的FORMDEX（防擋水）、美國的PENETRON（膨內傳）、法國的DIPSEC、澳大利亞的CRYSTAL、日本的PANDEX等數十個品牌，均有不同程度的改進，形成了系列產品。2/4/2023水泥基滲透結晶型防水材料在開拓工程應用的過程中，最初是提倡用于全地下混凝土結構的外表面防水，后來，發(fā)現(xiàn)它在背水面（結構內表面防水）有它的特殊效果，特別是在污水處理池和地面生活用水貯水池等類似工程的應用中頗為理想。從60年代以來，CCCW作為混凝土結構背水面防水處理（內防水法）的一種有效方法，逐步擴大品種，不斷進入建筑施工應用的新領域。2/4/2023CCCW對新澆筑的混凝土板面或混凝土墊層，也可采用在其上面干撒的方法，作成背水面防水屏障。即將CCCW干粉，人工撒到新澆混凝土上，立即抹壓密實。在這種情況下，CCCW變成混凝土板面的組成部分，從而避免了防水層的分離或剝落損傷。2/4/2023水泥基滲透結晶型防水涂層材料與其它水泥系防水層性能比較水泥系防水層的性能水泥系防水層種類水密性

耐局壓性

耐撞擊耐創(chuàng)傷

龜裂追隨性

濕潤面粘接性

耐凍脹性

施工性工期材料人工成本安全性可修補性防水砂漿（摻防水劑）

×△○○×○○×△×△○○×△水泥基滲透結晶型防水涂層（無機涂料）

△○○×○○○○△○○聚合物水泥基涂層（有機涂料）

○△*△*○△△○○×○○2/4/2023圖例注：1）○：優(yōu)良；△：普通；×：較差2）△*：涂膜薄柔，必須有保護層2/4/20232防水層的構成和防水機理水泥系防水層種類水泥系防水層種類防水機理防水機理防水砂漿（摻防水劑）

在砂漿中摻入防水劑，形成高水密性的防水砂漿，涂抹到混凝土結構上防止漏水。砂漿防水劑可促進砂漿的硬化，填塞孔隙或賦予砂漿憎水性，提高砂漿的水密性。

水泥基滲透結晶型防水（CCCW）涂層（無機涂料）

防水材料中溶出的硅酸離子在混凝土中滲透擴散，與混凝土孔隙中的鈣離子發(fā)生化學反應，生成硅酸鈣水化物，充滿毛細管孔隙，從而使混凝土表層致密，防止?jié)B漏水。聚合物水泥基涂層（有機涂料）

高濃度的聚合物分散劑自然干燥或與水泥中的水反應干燥成膜，使刷涂到混凝土表面的涂膜具防水堵漏功能。這種涂膜聚合物與水泥比例高，兼具水密性可擾性。

2/4/20233水泥基滲透結晶型防水材料的配合比與施工方法水泥系防水層種類主要材料及配合比施工方法砂漿防水（摻防水劑）1）砂漿防水劑（氯化鈣系、硅酸鈉系、硅酸質細粉末、脂肪酸系、烷烴系、聚全物系）：1~302）水泥：100；3）砂：200~300；4）水：65以下。用砂漿攪拌機或手提攪拌器和均勻，刮涂施工。水泥基滲透結晶型防水涂層（無機涂料）日本Ⅰ型：1）預調合粉體（水泥、細骨料、硅酸質微細粉末）：100；2）水：20~40。日本P型：1）預調合粉體（水泥、細骨料、硅酸質微細粉末）：100；2）水：15~20；3）聚合物分散劑：5~10。

用手提攪拌器或人工拌和均勻，鏝刀刮涂、刷涂、噴涂、輥涂施工。

聚合物水泥基涂層（有機涂料）1）聚合物分散劑：100；2）預調合粉體（水泥、細骨料、各種添國劑）：70~160。用手提攪拌器拌和均勻，刷涂、噴涂、輥涂施工。2/4/2023

適用部位與質量控制標準水泥系防水層種類適用部位質量控制標準砂漿防水（摻防水劑）地下外壁（外防水、內防水）、水槽、地坑、游泳池等日本JIS1404《建筑用水泥防水劑的試驗方法》水泥基滲透結晶型防水涂層（無機涂料）地下外壁（外防水、內防水）、水槽、地坑等。日本建筑學會建筑工事標準樣書JASS8《防水工事》；日本JASS8T─《硅酸質系涂布防水材料的品質及試驗方法》；中國國家標準《水泥基滲透結晶型防水材料（CCCW）》已通過

聚合物水泥基涂層（有機涂料）地下外壁（外防水、內防水）、水槽、地坑、室內（廚房、浴室、實驗室）、游泳池等日本《聚合物水泥系涂膜材料的性能試驗方法》在研究制訂中2/4/20235特性及用途分析評價5.1CCCW適用于經過表面處理的混凝土構筑物的整體防水2/4/2023CCCW防水體系可使混凝土結構變?yōu)榭節(jié)B漏水的致密體，但仍賦予混凝土“呼吸”的功能。2/4/2023日本研究人員通過試驗發(fā)現(xiàn)，CCCW的結晶體滲透深度可達1m。同時發(fā)現(xiàn)，當滲透到0.5m時，僅占據混凝土毛細通路全程的50%。經混凝土壁的滲透，沒有確定的時間，因結晶體的增長，可短期暫停，一旦濕氣再次出現(xiàn)，可繼續(xù)晶體增長的化學反應，從而保證了完全、充分地向混凝土結構內部滲透。2/4/2023CCCW含有的活性化學復合物，其化學活性從發(fā)生反應開始，可持續(xù)一個月，達到最高效能。CCCW的活性和滲透深度取決于多種因素，如周圍溫度、混凝土的致密度和濕氣含量、外摻劑以及環(huán)境條件。2/4/2023CCCW中的活性化學復合物，一旦滲透，則變成混凝土的組成部分，可以抵抗高的負壓水頭。2/4/2023CCCW的涂層厚度一般為0.5~1.5mm。施工作業(yè)可以在技術人員指導下，由普通工人施工。2/4/2023CCCW與混凝土氧化和氧化鐵進行化學反應，在混凝土表面會出現(xiàn)一些霜斑或污跡，通?？稍诨炷劣不?，用表面刷清漆或涂料的方法，予以處理。2/4/20235.2CCCW具有封堵混凝土細微收縮裂縫的能力2/4/2023結晶體吸收濕氣，濕氣在裂縫中激活結晶體，使其不斷增長，從而封堵裂縫。但是，此功能公對寬度0.5mm以下的裂縫有效，對“活動”的裂縫是無效的?；顒拥牧芽p可以在現(xiàn)場鑿槽，用摻有CCCW的砂漿封堵。對施工縫以及變形穩(wěn)定的接縫，均可用這種方法進行處理。2/4/20235.3在背水面應用具有其它涂層無可比擬的優(yōu)點2/4/20231）可用于新、舊混凝土基面；2）用于修復工程費用低，施工方便；3）地面貯水池可在正常使用的情況下，在其外部進行維修；4）施工后允許立即進入修理區(qū)；5）提供了一個長久解決防水問題的辦法。2/4/2023當應用背水面防水涂層時，凡涂層開裂出現(xiàn)滲漏的地方，也是混凝土結構產生裂縫的部位，極容易發(fā)現(xiàn)和準確定位，并可用相同的材料修補，或者進行化學灌漿修補。而采用迎水面防水涂層的工程，由于施工原因或某種損壞，也會導致滲漏。當滲漏發(fā)生時，水往往沿著鋼筋、PVC止水帶流竄，最終在結構內表面的最薄弱點滲出，其位置偏離結構外墻原滲入處6~9m都是可能的。這樣的滲漏水，對結構物的業(yè)主來說要支付高的代價；對負責維修的承包商來說，天天“捉漏”不勝其煩，直到敲開內表面，不得不考慮全部采用背水面防水涂層而告了結。2/4/20235.4混凝土表面處理是成功的關健2/4/2023CCCW防水體系與相關的防水體系一樣，其混凝土表面處理是防水成敗的關鍵。特別是背水面應用時，必須清除混凝土表面的化學養(yǎng)護膜、模板隔離油、浮灰等，使混凝土毛細管通暢。對混凝土模板拉緊孔，有缺陷的施工縫、裂縫、蜂窩麻面等，必須做好表面處現(xiàn)并修補。2/4/20236該類材料進入中國市場的情況及主要品種2/4/202380年代初，在上海注冊的加拿大亞洲之路貿易公司最先向上海地鐵籌備組推薦了水泥基滲透結晶型防水材料─XYPEX產品。有關技術人員注意到了它的獨特性能，但回當時進口材料的繁瑣程序，未能實現(xiàn)工程性能試驗的計劃。10年后，1994年加拿大XYPEX的代理商─美國綠洲海洋化學公司的鄭鴻法博士，在上海市地鐵工程建設指揮部的協(xié)助下，選擇建設中的常熟路地鐵車站，進行了堵漏試驗。2/4/20231995年3月，上海市地鐵運營公司通過美國綠洲海洋化學公司，進口了8T（300桶，每桶27.7kg）XYPEX產品，用于上海地鐵1號線南端的修補堵漏。同年，在有關人士的積極倡導和牽線搭橋下，美國綠洲海洋化學公司在北京設立了XYPEX產品的中國總代理機構，標志著XYPEX產品正式進入中國市場。2/4/2023從90年代初開始，表5所列的其他同類產品，相繼進入中國市場。在上海、北京、廣州、武漢、重慶、大連、杭州、烏魯木齊等地獲得較多的應用。2/4/20237質量控制及相關檢測的狀況2/4/2023水泥基滲透結晶型防水材料（CCCW）的檢測標準，據文獻報道，德國有國家標準，美國還沒有制訂相應的標準，特別是在背水面應用的施工標準。2/4/2023國際上，通常采用德國的檢驗標準，或者按“國際修理協(xié)會”推薦的修理材料之類似技術要求，指導實施。日本建筑學會制訂了日本JASS8T─301《硅酸質系涂布防水材料的品質及試驗方法》。2/4/2023國外相關資料有這樣的記述：在CCCW涂層施工28d之后，用噴砂的方法清除混凝土表面的CCCW涂層，經測試，CCCW涂層中的90%化學反應劑滲入到了混凝土中，殘留在面層的CCCW化學反應劑僅為10%?！敖Y晶防水”的整體功能很強，鏟除表面的涂層對結構防水功能影響很小。2/4/2023總結1）水泥基滲透結晶型防水材料（CCCW）是混凝土結構背水面防水處理的理想材料。其作用機理是“滲透功能”，即高鹽分的溶液，通過混凝土的毛細管，向低鹽分的