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摘要：分析探討了水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的作用機(jī)理、滲透深度、標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)、應(yīng)用領(lǐng)域、作用效果等問(wèn)題；認(rèn)為，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，只有充分認(rèn)識(shí)其特性與特點(diǎn)，規(guī)范應(yīng)用，才能真正發(fā)揮其防水作用。


關(guān)鍵詞：水泥基滲透結(jié)晶型防水材料；機(jī)理；標(biāo)準(zhǔn)
水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是以硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥、石英砂等為基材，摻入活性化學(xué)物質(zhì)組成的一種新型剛性防水材料。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 18445—2001實(shí)施以來(lái)，產(chǎn)品被越來(lái)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)品的優(yōu)越性能也越來(lái)越多地為人們所認(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。尤其是在國(guó)標(biāo)GB 50208－2002《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)該類材料的廣泛應(yīng)用起到了很好的推動(dòng)作用。目前，國(guó)內(nèi)從事這類材料的生產(chǎn)、銷(xiāo)售或應(yīng)用的單位，已從標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)幾家發(fā)展到現(xiàn)在的將近百家。
然而，無(wú)論設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工單位和質(zhì)量監(jiān)督單位，還是科研單位，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。市場(chǎng)上對(duì)這類材料的研究、評(píng)價(jià)主要集中在應(yīng)用、使用效果等方面，在經(jīng)歷了這么多年的推廣應(yīng)用后，有必要對(duì)這類防水材料的特性進(jìn)行再認(rèn)識(shí)和客觀評(píng)價(jià)。目前，GB18445—2001的修訂正在商擬議中，對(duì)這類材料的充分討論，將為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供重要的參考。
1 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(guò)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。防水材料的防水機(jī)理可分為憎水防水、密實(shí)防水、膜層隔離防水等幾種。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，這是可以肯定的，當(dāng)然，現(xiàn)在也有復(fù)合型的防水材料，在其中加入聚合物乳液等。關(guān)于作用機(jī)理的爭(zhēng)議主要集中在以下幾方面：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(shuō)法不一，含糊其詞。有的說(shuō)是針狀晶體，有的說(shuō)是纖維狀晶體。從有的廠家提供的電子掃描電鏡照片來(lái)看，也確實(shí)如此，但實(shí)際上提供一張這樣的照片是很容易的事，對(duì)水泥水化的漿體進(jìn)行拍攝，也可以得到這樣的照片。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(wèn)題，還應(yīng)從第三個(gè)爭(zhēng)議點(diǎn)討論起，也即這類材料的滲透機(jī)理。袁大偉田曾提到催化活化滲透機(jī)理以及絡(luò)合物作用滲透機(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(lái)進(jìn)行滲透的，也就是說(shuō)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(rùn)濕的原因，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一種解釋。再來(lái)看第二個(gè)問(wèn)題，無(wú)論是催化活化滲透機(jī)理還是絡(luò)合物作用滲透機(jī)理，其實(shí)重要的一點(diǎn)，這類材料均不是僅僅依靠本身生長(zhǎng)的結(jié)晶體來(lái)密實(shí)混凝土的，重要的是其在一定條件下還會(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，可以得出結(jié)論，這類材料在混凝土中生成的晶體應(yīng)該包括兩種類型，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(guò)這些分析和討論，很容易對(duì)第一個(gè)爭(zhēng)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)這類材料時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)涂層表面生成一層絨毛針狀白色晶體，這種晶體其實(shí)并不是我們所討論的或要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察的晶體，只是這類材料在一定條件下析出的活性物質(zhì)。
2 滲透深度的疑問(wèn)


水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的結(jié)晶滲透深度，一直是人們所關(guān)心的問(wèn)題，也是受質(zhì)疑最多的話題。對(duì)于滲透深度，不同廠家提供的資料說(shuō)法不一，一些說(shuō)4 mm，一些說(shuō)幾厘米或幾十厘米，也有的說(shuō)可達(dá)1 m，這些數(shù)據(jù)是如何測(cè)試到的，沒(méi)有明確的說(shuō)法。爭(zhēng)論主要集中于以下幾個(gè)方面。
2．1 活性物質(zhì)生成多少晶體
前面討論提到，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，這類材料本身生成晶體（包括飽和析出晶體與反應(yīng)生成晶體）的多少是不足考慮的，關(guān)鍵是這類材料對(duì)未水化水泥的催化水化作用效能，即激發(fā)了多少水泥再繼續(xù)水化。因此，可以說(shuō)，本身生成的晶體是有限的，且會(huì)隨環(huán)境條件的變化發(fā)生轉(zhuǎn)變，而激發(fā)生成的水泥水化產(chǎn)物晶體是無(wú)限的，取決于其作用效果與效能。
2．2 滲透深度到底有多深
討論這個(gè)問(wèn)題時(shí)，首先要明確幾個(gè)基本概念。一是良好的防滲作用是否—定要結(jié)晶物質(zhì)完全密實(shí)毛細(xì)孔？從開(kāi)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—定值時(shí)，水分也就無(wú)法通過(guò)毛細(xì)孔進(jìn)一步滲透。換句話說(shuō)，當(dāng)毛細(xì)孔細(xì)化到一定程度時(shí)，水分便無(wú)法滲透到混凝土內(nèi)部，而非一定要毛細(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？袁大偉和游寶坤等專家堅(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(guò)程并不是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程，在一定程度上，甚至?xí)�相互促進(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(guò)程分別占主導(dǎo)地位。在涂刷初期，活性物質(zhì)的滲透過(guò)程占主導(dǎo)地位，而結(jié)晶過(guò)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(zhǎng)而逐漸提高的原因。
水泥基滲透結(jié)晶型防水材料中活性物質(zhì)進(jìn)行滲透結(jié)晶，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。但是，具備了這兩個(gè)條件，活性物質(zhì)的滲透深度是否一定就很深呢？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，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。也就是說(shuō)，應(yīng)用在不同混凝土基層上，晶體的滲透深度是不同的。從外部環(huán)境條件來(lái)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(guò)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。
2．3 滲透深度的檢測(cè)方法
目前，對(duì)滲透深度的質(zhì)疑、爭(zhēng)論較多，主要是目前還沒(méi)有直接的方法測(cè)試結(jié)晶的滲透深度。袁大偉四提到了染色指示法以及碳化的方法，這兩種方法均存在較明顯的缺陷。目前，國(guó)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(zhǎng)情況是比較有效、直觀的方法。但一是這種方法只能在科研方面應(yīng)用，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，無(wú)法定量。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需解決的一個(gè)課題。
3 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題
GB 18445—2001（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)標(biāo)”）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。但標(biāo)準(zhǔn)也存在一些問(wèn)題，目前正在醞釀對(duì)其進(jìn)行修訂。現(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。
3．1 勻質(zhì)性指標(biāo)
國(guó)標(biāo)對(duì)材料勻質(zhì)性的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定為“應(yīng)在生產(chǎn)廠控制值相對(duì)量的5％之內(nèi)”（細(xì)度項(xiàng)目為l0％之內(nèi)），這對(duì)生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，有些指標(biāo)根本不具備可操作性。尤其對(duì)檢測(cè)指標(biāo)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)，主要是便于生產(chǎn)廠家控制產(chǎn)品品質(zhì)，因此從這個(gè)角度來(lái)看，勻質(zhì)性指標(biāo)應(yīng)對(duì)每個(gè)具體項(xiàng)目設(shè)置上限或下限值。當(dāng)然，這也存在一個(gè)問(wèn)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。
3．2 二次抗?jié)B壓力


國(guó)標(biāo)的一項(xiàng)重要指標(biāo)是二次抗?jié)B壓力。而這項(xiàng)指標(biāo)是否能很好地反映這類材料滲透結(jié)晶、裂縫自愈合的重要特性呢？目前看來(lái)，并不是很理想。因?yàn)椋�并不是水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的其他一些材料也很容易達(dá)到這項(xiàng)指標(biāo)。這也是造成目前市場(chǎng)上這類材料魚(yú)目混珠的重要原因之一。從我們的研究來(lái)看，要真正反映這類材料的性能，采用鑿除涂層后測(cè)試抗?jié)B壓力的方法可能更適合。
3．3 抗?jié)B基準(zhǔn)試件的制備
國(guó)標(biāo)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0.3～0.4 MPa的范圍內(nèi)。如何參照J(rèn)C 474與GB 8076關(guān)于混凝土配合比設(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0.3～0.4 MPa，是試驗(yàn)關(guān)鍵。很多檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室很難通過(guò)調(diào)試混凝土配合比達(dá)到該要求，基準(zhǔn)混凝土的抗?jié)B壓力經(jīng)常在0.7 MPa以上，這既不利于反映這類材料的抗?jié)B性能，也使?jié)B透壓力比這項(xiàng)指標(biāo)很難達(dá)到；相反，并不是這一類的材料往往更容易通過(guò)這項(xiàng)指標(biāo)。
3．4 抗?jié)B壓力測(cè)試時(shí)間
施工單位在使用水泥基滲透結(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(guò)長(zhǎng)。有人提議在產(chǎn)品檢測(cè)項(xiàng)目中是否可以增加“7 d抗?jié)B壓力”—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(zhǎng)而增強(qiáng)，因此，設(shè)定“7 d抗?jié)B壓力”指標(biāo)無(wú)法有效反映這類材料的防水性能。
4 應(yīng)用中問(wèn)題探討
4．l 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)廣泛地應(yīng)用在市政、水工、水利等工程，如地鐵、隧道、涵洞、水庫(kù)、地下室等領(lǐng)域。現(xiàn)在有些人士或廠家認(rèn)為，這類產(chǎn)品不僅可以在地下工程中應(yīng)用，還可以應(yīng)用于建筑屋面工程，甚至也可以在建筑外墻等領(lǐng)域應(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，不等于它可以應(yīng)用在任何領(lǐng)域。任何一種防水材料均有它的應(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，且取決于使用的環(huán)境條件。要是像有些人建議的使用在建筑外墻上，就應(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)幽�面，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)理充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，否則，往往會(huì)事倍功半。
4．2 防水效果
有很多工程，用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料進(jìn)行防水處理后，并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的防水效果，于是，這類材料的防水效果首先受到質(zhì)疑。也有些應(yīng)用這類材料的人會(huì)問(wèn)，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(méi)有達(dá)到理想的防水效果呢？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)揮不僅需要必備基本條件，如早期的潮濕養(yǎng)護(hù)、混凝土基層條件及基層處理，還與應(yīng)用的環(huán)境條件如溫度、濕度等因素有密切關(guān)系。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料要取得好的防水效果，必須合理設(shè)計(jì)、正確施工、重視養(yǎng)護(hù)，并且嚴(yán)格限定應(yīng)用范圍。
應(yīng)該說(shuō)，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，是眾多防水材料中的一種，而并非什么新材料。在國(guó)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，己有幾十年的應(yīng)用歷史。這類材料既有特點(diǎn)，也有局限性，沒(méi)有必要將其神秘化和神化。在國(guó)內(nèi)，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料市場(chǎng)經(jīng)歷了從無(wú)到有，從個(gè)別品牌高價(jià)進(jìn)口到現(xiàn)在不少企業(yè)自配、本土生產(chǎn)的發(fā)展過(guò)程，最后形成了一個(gè)魚(yú)目混珠、偽劣產(chǎn)品泛濫的混亂局面。標(biāo)準(zhǔn)的制定一方面推動(dòng)了這類材料的發(fā)展，另一方面也是造出這種局面的原因之一。筆者希望通過(guò)上述討論，不僅促進(jìn)學(xué)術(shù)爭(zhēng)鳴，對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂起一定的參考作用，更重要的是，促進(jìn)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料市場(chǎng)去偽存真、健康發(fā)展。