谈水泥基渗透结晶型防水涂料的应用
尹青亚1 王治2 徐铜鑫1( 1． 河南建筑材料研究设计院有限责任公司，河南郑州450002; 2． 河南省科学院质量检验与分析测试研究中心，河南郑州450002)
0 引言
水泥基渗透结晶防水涂料是以硅酸盐水泥、石英砂为主要成分，掺入一定量的活性化学物质组成的一种粉状刚性防水材料。2001 年我国颁布实施了GB 18445—2001 水泥基渗透结晶型防水材料，这也是上个水泥基渗透结晶型防水涂料的产品标准，并于2012 年进行修订，发布了GB 18445—2012 水泥基渗透结晶型防水材料。同时，GB 50108—2008 地下防水工程技术规范纳入了水泥基渗透结晶型防水涂料，GB 50208—2011 地下防水工程质量验收规范中对验收水泥基渗透结晶型防水涂料作了规定。该相关标准的实施为水泥基渗透结晶型防水涂料的广泛应用起到了很好的规范和推动作用。
水泥基渗透结晶型防水涂料具有抗渗性能与自愈性能良好，粘结力强，防钢筋锈蚀，对人体无害，易于施工等特点，广泛应用于地下工程、水利工程、蓄水池、污水处理等结构中，防水效果良好。然而在使用时会出现达不到预期防水效果的现象，原因主要有:
1) 市场上产品质量良莠不齐，甚至以次充好;
2) 设计、施工、监理单位对水泥基渗透结晶型防水涂料的材料特性、作用机理、应用条件、施工工艺、应用范围未充分理解，或者片面夸大其作用。因此，笔者根据自身多年的建筑材料检测经
验和建筑防水工程施工实践，对水泥基渗透结晶型防水涂料应用中存在的一些问题进行简单分析。
1 渗透结晶深度与抗渗压力
3． 2 施工方法的选择
生产商在宣传水泥基渗透结晶型防水涂料时，片面强调水泥基渗透结晶型防水涂料的渗透结晶深度( 从几毫米到几百毫米) ，造成了一种假象: 水泥基渗透结晶型防水涂料在混凝土结构越深处产生结晶体，其防水效果越好，其实这种说法并不严谨。水泥基渗透结晶型防水涂料的作用机理是其含有的活性化学物质以水为载体在混凝土中渗透，与水泥水化产物生成不溶于水的针状结晶体，填塞毛细孔道和微细缝隙，从而提高混凝土的致密性和防水性。水通过混凝土结构防水表层侵入结构有多深，活性化学物质就有可能渗透多深，水泥基渗透结晶型防水涂料就会在多深处形成结晶，即水泥基渗透结晶型防水涂料渗透多深。结晶渗透深度不仅取决于水泥基渗透结晶型防水涂料本身，还与使用环境条件、混凝土的密实程度、水的压力、时间等因素密切相关。如蜂窝结构、开裂缝造成的渗水，这时结晶体的深度会大很多，但其抗渗性能并不会很好，因其混凝土本身的密实性就不好。又如结构缺陷或空隙填充率不高时，即使活性物质渗入混凝土结构中较深，形成的结晶体不能完全密实混凝土，并不能有效提高结构的抗渗性能; 而对于密实度较高的混凝土，虽然活性物质很难渗入深处，但是水泥基渗透结晶型防水涂料中的活性物质所产生的结晶体能充分填充涂料涂层及混凝土表层的缺陷、空隙，形成一道抗渗性良好的刚性防水层。
笔者认为应用水泥基渗透结晶型防水涂料的目的是希望起到防水作用，而绝不是希望混凝土结构由于各种原因造成裂缝或渗漏后去依靠水泥基渗透结晶型防水涂料产生结晶体，致密混凝土结构，堵塞毛细孔及裂缝，起到止水作用。因此首先强调的应该是水泥基渗透结晶型防水涂料的抗渗压力。
2 防水效果
部分厂商宣称水泥基渗透结晶型防水涂料对混凝土裂缝有独特的修复能力，凡是小于0． 4 mm 的混凝土裂缝，可通过水泥基渗透结晶型防水涂料新生成的晶体修复，活性物质作为催化剂，不断生长出新的结晶体，修复裂缝，实现长久防水。造成部分设计单位仅使用水泥基渗透结晶型防水涂料为地下工程防水设防，而不少仅使用水泥基渗透结晶型防水涂料的地下室已发现渗漏。水泥基渗透结晶型防水涂料与混凝土结构的兼容性良好，据此有生产商宣传其防水功能是永久性的，这一说法也是需要商榷的。
关于水泥基渗透结晶型防水涂料生成的结晶体的来源，文献中阐述了三种机理，一种是活性物质自身聚合形成; 另一种是催化机理即活性物质不是依靠本身产生结晶体，而是在一定条件下会促进混凝土中水泥水化，生成水化硅酸钙( CSH) 凝胶; 第三种是以上两种情况并存，只是在不同区域，不同环境条件下，其晶体的主要类型不同。水泥基渗透结晶型防水涂料防水涂层形成之后，涂层及结晶体内的活性物质被封闭其中，透过混凝土结构的水将涂层表面、结晶体表面或结构松散部位的活性物质带出，其量应是很小的，那么仅依靠活性物质本身聚合产生的结晶体数量也是很小的。催化机理形成结晶体是靠水泥水化反应，水泥水化的确是一个长久过程，但是水化反应进行到一定程度，激活水泥水化还能形成多少结晶体。可以得知: 水泥基渗透结晶型防水涂料确实具有渗透结晶功能，但后期仅仅依靠渗透结晶防止渗漏的作用是有限的。
GB 18445—2012 水泥基渗透结晶型防水材料的技术指标规定也证明了这一点。GB 18445—2012 中，试块在涂刷防水材料后的抗渗压力应为基准混凝土抗渗压力的250%以上，即1． 0 MPa 以上( 基准混凝土抗渗压力为0． 4 MPa) ，试件在28 d 抗渗试验透水后，继续在水中养护28 d，二次抗渗压力要求达到0． 8 MPa。以此类推，三次抗渗压力是否更小，那么若干次后是否还保持有适当
的抗渗能力，这也说明渗透结晶型防水材料随着结构渗透次数的增加，其防水能力也衰退。
笔者认为: 水泥基渗透结晶型防水涂料施工后，会在涂层及混凝土表层形成一个致密的抗渗区域，达到初步防水效果，而涂层中封存的大量未聚合或低聚合的活性物质，一旦混凝土结构被水再次穿透或水压增大，会被水携带，在裂缝处重新生成结晶体，不断充填混凝土中的微小孔缝通路，持续的修复混凝土结构缺陷，所以水泥基渗透结晶型防水涂料应该具有比较持久的防水功能，但前提条件是混凝土结构不发生持续不断的变形、裂缝。
3 保证施工质量的措施
3 保证施工质量的措施
与其他防水体系一样，水泥基渗透结晶型防水涂料防水效果的好坏，施工是关键一环。必须正确利用水泥基渗透结晶型防水涂料的特性，严格施工，以保证防水涂层致密、有效。
3． 1 混凝土表面的处理
为保证水泥基渗透结晶型防水涂料的渗透结晶，增加水泥基渗透结晶型防水涂料和混凝土基层的粘着力，当其应用( 特别是在背水面) 前，必须做到: 1) 清除混凝土表面上化学护膜、模板隔离油、浮灰等，使混凝土毛细管通畅; 2) 对混凝土模板拉紧孔、有缺陷的施工缝、裂缝、蜂窝麻面等，必须做好表面处理并修补;3) 通常选用近于混凝土抗压强度的高压水喷洒混凝土基面24 h以上，保证基面充分润湿，以饱和状态为佳，但不能有明水。第二次刷涂水泥基渗透结晶型防水涂料时，遍涂层如干燥仍需喷湿。润湿后应立即安排水泥基渗透结晶型防水涂料施工，这一点对于保证涂膜的充分固化极为重要。
目前，水泥基渗透结晶型防水涂料的施工方法主要有四种:
1) 涂刷法。将水泥基渗透结晶型防水涂料和清水按厂家指定的比例，用机械搅拌器混合搅拌均匀，保证活性物质在涂层中的均匀分布。形成浆体后，用硬尼龙刷分两遍涂刷在处理好并润湿的混凝土基面上。该方法是常用的施工方法。
涂刷施工时要注意每次涂刷要有一定的材料用量，如( 0． 6 ～0． 8) kg /m2 的材料用量，刚好够刷一次。若分两次施工，就要加入超量的水( 不符合生产厂家规定的比例) ，结果会造成涂层稀薄，表干后起粉。
2) 干撒法。在结构层未浇筑之前，将一定量的水泥基渗透结晶型防水涂料均匀地撒在已润湿的垫层上。
该方法不可采用，原因有: a． 影响防水涂层的实际强度和防水效果。因水泥基产品只有通过与水反应形成水化产物才能形成强度，同时活性物质在水的帮助下才能形成结晶体实现防水效果; b． 无法保证防水涂层的均匀，例如在形状稍复杂的底板，防水粉退出市场就是很好的说明。
3) 随捣随光法。当已浇筑的混凝土初凝时，将一定量的水泥基渗透结晶型防水涂料均匀撒在混凝土表面随即用抺子进行压光处理。
3) 随捣随光法。当已浇筑的混凝土初凝时，将一定量的水泥基渗透结晶型防水涂料均匀撒在混凝土表面随即用抺子进行压光处理。
该方法可选择采用，但存在两个问题: a． 混凝土初凝后多长时间进行水泥基渗透结晶型防水涂料的施工。时间长了，混凝土凝固，涂料无法与混凝土基面的水进行反应; 时间短了，混凝土本身强度低，施工人员无法正常施工; b． 与其他工序配合困难，在混凝土没有完全凝固前，是否允许上人施工仍有争论。
4) 喷涂法。将水泥基渗透结晶型防水涂料和清水按一定比例用机械进行混合，搅拌均匀，形成水泥浆，然后将配好的防水涂料装入喷斗中，两遍成型。
该方法使用半自动机械喷涂施工，涂层均匀度更有保证，施工效率高，值得推广。但在结构立面应用时，易产生粘结强度低和材料浪费的现象。
3． 3 防水涂料的用量与涂层厚度
要保证水泥基渗透结晶型防水涂料涂层的质量，保证材料单方用量是关键。涂料用量越多，防水涂层越厚，水化反应的生成物也就越多; 反之越少，在有限的水化反应生成物中活性化学物质催化产生的结晶也是有限的。虽然GB 50108—2008 地下工程防水技术规范和GB 50208—2011 地下防水工程质量验收规范均规定水泥基渗透结晶型防水涂料涂层厚度不应小于1． 0 mm，涂料用量不应小于1． 5 kg /m2 ，GB 18445—2012 水泥基渗透结晶型防水材料同样规定了做抗渗试件时涂料用量为1． 5 kg /m2 ，但是对水泥基渗透结晶型防水涂料的施工厚度目前仍没有科学实用的测量手段和方法。
从表1 中可以看出防水涂层平均厚度达到1． 0 mm，水泥基渗透结晶型防水涂料用量大于1． 6 kg /m2 才行，基层不平整，涂刷不均匀，用料正常损耗等因素均会增加水泥基渗透结晶型防水涂料
的用量。
GB 18445—2012 规定了一次抗渗压力和二次抗渗压力指标，体现了水泥基渗透结晶型防水涂料独特的渗透结晶、密实混凝土裂缝和毛细孔的性能，但是水泥基渗透结晶型防水涂料的抗渗能力与水泥基渗透结晶型防水涂料的用量同样有很大关系。
表2 显示单方用量至少要1． 2 kg /m2 才可达到GB 18445—2012 水泥基渗透结晶型防水材料规定的物理性能指标; 用量为1． 5 kg /m2 ( 厚度相当于0． 9 mm) 时，防水效果更有保证，这与GB50108—2008 地下工程防水技术规范的规定是一致的。
3． 4 养护的重要性
水泥基渗透结晶型防水涂料作为一种特殊的水泥基产物，像普通水泥制品一样在其硬化过程中需要充足的水分才能获得预期性能。水在其中起到的作用:
1) 水泥基渗透结晶型防水涂料中水泥与水反应发生复杂的物理化学变化，形成水化硅酸钙( CSH) 、氢氧化钙［Ca( OH)2］、水化硫铝酸钙、水化铝酸钙及其他水化产物; 2) 水是水泥基渗透结晶型防水涂料中的活性物质进入混凝土结构内部的载体，是渗透的原动力; 没有水的地方，结晶也无法形成。在混凝土表面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料之后须适量喷水养护3 d，每天喷雾次数至少3 次( 天气炎热干燥时，应适当增加喷雾次数) ，但不可过量喷水，2d 内防止雨淋，曝晒，7d 内不得行车或浸水。通过严格、及时、适宜的养护，涂层内的活性物质产生的结晶体把涂层及混凝土表层中的毛细孔及细小裂缝逐渐堵塞，形成一个致密的刚性防水层，起到防水作用。
4 应用范围
1) 水泥基渗透结晶型防水涂料中水泥与水反应发生复杂的物理化学变化，形成水化硅酸钙( CSH) 、氢氧化钙［Ca( OH)2］、水化硫铝酸钙、水化铝酸钙及其他水化产物; 2) 水是水泥基渗透结晶型防水涂料中的活性物质进入混凝土结构内部的载体，是渗透的原动力; 没有水的地方，结晶也无法形成。在混凝土表面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料之后须适量喷水养护3 d，每天喷雾次数至少3 次( 天气炎热干燥时，应适当增加喷雾次数) ，但不可过量喷水，2d 内防止雨淋，曝晒，7d 内不得行车或浸水。通过严格、及时、适宜的养护，涂层内的活性物质产生的结晶体把涂层及混凝土表层中的毛细孔及细小裂缝逐渐堵塞，形成一个致密的刚性防水层，起到防水作用。
4 应用范围
GB 50108—2008 地下工程防水技术规范将地下工程的防水等级分为四级，依据工程的重要性和防水要求选定相应的防水等级。对于明挖法地下工程的主体防水设防要求应按表3 选用。
对于明挖法地下工程的主体结构，防水混凝土是一道重要的防水层，是地下防水的基础。而混凝土内部的温差收缩、塑性收缩裂缝，以及其他因素( 如混凝土原材料、施工不当、建筑的不均匀沉降等) 导致的混凝土开裂，使得单独依靠用防水混凝土防水并不可靠。如长江三峡大坝尽管在浇筑混凝土时从各方面采取的技术措施和保障措施是一流的，仍存在一些裂缝，有些区域还有一定渗水点。对于一级、二级、三级地下工程防水，是否可以单独选用水泥基渗透结晶型防水涂料来加以弥补。虽然水泥基渗透结晶型防水涂料在地下工程中防水能力优于普通的无机防水堵漏材料，但它是一种刚性防水材料，仅仅是对混凝土结构的进一步加强，一旦基础混凝土结构开裂，水泥基渗透结晶型防水涂料防水涂层就会失去效果。
地下防水工程的设计和施工应遵守GB 50108—2008 地下工程防水技术规范制订的“防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则。刚柔相济的原则至关重要，“只刚不柔就能防地下水”的论调是行不通的，不宜仅仅选用水泥基渗透结晶型防水材料作为防水层用于防水工程。若选用水泥基渗透结晶型防水涂料作为地下工程防水材料，再选用一种柔性材料( 如SBS 改性沥青防水卷材、自粘防水卷材、聚氨酯防水涂料等) ，能够相互弥补，可以实现良好的防水效果。
水泥基渗透结晶型防水涂料的防水理念针对的是混凝土结构，既适合防水的堵漏，又能对混凝土结构起到补强作用，将其应用在合适的领域，就会更好地发挥其防水性能。如水泥基渗透结晶型防水涂料产生渗透结晶不仅能深入到混凝土内部，堵塞毛细孔和裂缝，将混凝土基面的涂层和基础结构联结牢固，而且也能密实水泥基渗透结晶型防水涂料涂层使之具有良好的抗渗作用，因此在地下室防水施工中若没有操作空间，可选用水泥基渗透结晶型防水涂料材料作背水面施工。又如用水泥基渗透结晶型防水涂料处理过的混凝土可长期在海水和含有酸、碱化学物质的液体中浸泡，在污水处理池和海水养殖池的防水施工中能有效地防止混凝土和钢筋的腐蚀。
5 结语
5 结语
水泥基渗透结晶型防水涂料是一种刚性防水材料，具有渗透结晶能力，性能优于普通的无机刚性堵漏防水材料，但也不至于无所不能。只有在正确的应用领域，采用正确的施工方法，才能发挥出水泥基渗透结晶型防水涂料良好的防水效果。
