喷涂型渗透结晶防水材料开发研究
于福 1，张健 2，陈兵 3（1.中交一航局第二工程有限公司，山东 青岛 266071；2.中交隧道工程局有限公司第三工程公司，江苏 南京 210002；3.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240）
0 引 言
随着城市化进程加快，越来越多的城市开始大力开发地下空间工程———地铁、停车场、商场、综合管廊、体育场等，但这些建筑不同程度地受到地下渗漏的影响。混凝土作为主体的结构材料在这类建筑工程中广泛应用。由于受到混凝土的材料选用、生产拌制、运输、入仓、养护及混凝土结构的形状、大小、模板工艺等诸多施工因素的制约，不可避免出现一些缺陷：如蜂窝、麻面、混凝土温度裂缝、应力裂缝及施工缝等，这些正是其产生渗漏的主要原因。因此，防水处理是混凝土施工的重要一环。传统的防水材料，如卷材、防水涂料，虽然呈现出了弹性或柔性，耐久性较好，但与基面混凝土总存在着“隔”的问题，潮湿与渗水始终是其大敌，不宜作背水面和潮湿基面的防水。而一般的防水砂浆类材料，抗裂性差是其致命的弱点。
水泥基渗透结晶防水材料被认为是一种“涂刷 1 道防水层，形成 2 道防水屏障并可随时修复新裂纹、自动堵漏功能”的刚性防水材料，非常适合混凝土结构的防水、防渗。自 20 世纪 90 年代初进入我国建筑防水市场，至今已有 20 多年，出现了百余家生产企业。然而，国产化的产品很多在实际工程中并未发挥其应有的防水、抗渗功效，其原因是多方面的，大部分是由于产品本身并未具有渗透结晶能力。“渗立康”防水涂层是基于水泥基渗透结晶防水材料基本原理自主研发的一种采用喷涂工艺施工的防水涂层，由硅酸盐水泥、纳米活性化学物质和石英砂配制而成。本文介绍了该防水涂层的实验室测试结果，并对其在地铁渗漏修复工程中的应用效果进行了分析。
1 试 验
1.1 试验材料
水泥：海螺 P·O42.5 水泥；防水材料：“渗立康”固体粉状喷涂型渗透结晶型防水材料；石：粒径为 5～20 mm 连续级配碎石；砂：中砂，细度模数 2.4，含泥量小于 0.1%；拌和水：自来水。
1.2 试验方法
参照 GB 18445—2012《水泥基渗透结晶型防水材料》进行基准混凝土试样和防水层制备，并进行性能测试。
1.2.1 基底混凝土配合比和试样制作
为了比较涂和不涂“渗立康”防水涂层混凝土的抗渗性能，选择的混凝土应具有一定的强度，同时基底混凝土的抗渗能力又较低，试验混凝土配比见表 1。混凝土采用 HJZ60A自落式搅拌机搅拌 5 min，出料装模，用高频振捣器振捣成型，放入养护室中养护 24 h 后脱模。
12.2 防水涂层制作与养护
基底混凝土脱模后，用钢丝刷将试样两端面刷毛，清除油污，清洗干净并除去结水，使表面处于饱和面干状态。按照1.5 kg/m2 的防水材料用量分 2 道涂刷已处理基底混凝土试样的背水面。当第 1 道涂刷后，待涂层手触干时进行第 2 道涂刷，然后移入标准养护室养护 1 d 后按规定进行浸水养护。
1.2.3 抗渗试验
抗渗试验参照 GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，初始压力为 0.1 MPa，以后每隔8 h 加 0.1 MPa，直至所有试件渗水。试件龄期为 28 d。
1.2.4 试验方案
共进行 6 组抗渗试验方案研究。
（1）方案 1：试样上、下面均不涂防水涂层，加压击穿后，卸下试样，放回养护室，养护 7 d，再进行测试。
（2）方案 2：试样上、下面均不涂防水涂层，加压击穿后，维持一定水压，在背水面涂抹防水涂层，养护 7 d，再测试。
（3）方案 3：试样背水面涂抹防水涂层，加压击穿后，卸下试样，放回养护室，养护 7 d，再进行测试。
（4）方案 4：试样背水面涂抹防水涂层，加压击穿后，卸下试样，放回养护室，养护 7 d，凿去涂层，再进行测试。
（5）方案 5：试样迎水面涂抹防水涂层，加压击穿后，卸下试样，放回养护室，养护 7 d，再进行测试。
（6）方案 6：试样迎水面涂抹防水涂层，加压击穿后，卸下试样，放回养护室，养护 7 d，凿去涂层，再进行测试。
2 试验结果与分析
抗渗试验每组测试 6 块，抗渗压力以第 4 块试件击穿时压力计算。表 2 列出了 6 种方案的抗渗压力。
由表 2 可见：对于方案 1（基准试样），其 28 d 抗渗压力为0.4 MPa，击穿后，养护 7 d，其抗渗压力为 0.2 MPa，表明混凝土自身有一定的自修复功能，但这种自修复功能难以满足工程需求；在方案 2 中，带一定水压下，背水面涂刷防水涂层后，仅养护 7 d，其抗渗压力提高到 1.0 MPa，表明了防水涂层中活性物质具有迎水渗透并结晶，实现混凝土结构防水修复功能。对于方案 3 和方案 4，28 d 抗渗压力达到 1.3 MPa，为基准试样的 3.3 倍；而击穿后，养护 7 d，其抗渗能力可修复，即使凿除涂层，其抗渗压力还达到 1.1 MPa，表明防水涂层具有较强的渗透结晶与修复功能。在方案 5 和方案 6 中，迎水面涂刷“渗立康”防水涂层，其 28 d 抗渗压力达到 1.4 MPa，效果佳，依赖于防水涂层本身较强的防水功能，击穿后，养护7 d，其抗渗压力达到 0.8 MPa，较背水面涂刷试样降低了 33%，而凿除涂层，其抗渗压力为 0.6 MPa，未能完全恢复到初始的抗渗能力，这可能与迎水面涂刷防水涂层影响了活性物质的渗透与结晶功能。通过以上几种试验方案，表明这种材料具有自愈合的性能，且与混凝土基体形成一个整体，特别是在方案4和方案 6，将涂层凿去，没有对试件的抗渗性造成太大的影响，说明这种材料不仅是依靠涂层起作用，而是通过晶体渗透到混凝土内部堵塞孔隙，起到永久性防水作用。
为了验证防水涂层活性物质渗透结晶功能，将方案 4 中除去涂层，分别切取距涂层 1.0、1.5、2.0 和 4.0 mm 处进行扫描电镜观察，如图 1 所示。
从图 1 可见，水泥水化产物中不同程度地存在一些针状晶体，且其数量随着距涂层距离增加而减少。在离涂层 1.5 mm和 2.0 mm 处，针状晶体分布较多，基本填充了水化产物中的微孔隙，而在 4.0 mm 处，针状晶体数量明显降低，但依然还能发现。这说明，防水涂层中活性物质能够渗透到混凝土内部并产生结晶，起到修复功能。
3 青岛地铁渗漏修复工程应用
