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水泥基滲透結晶型防水材料及其標準 

一、水泥基滲透結晶型防水材料的發展及應用情況 
　　 水泥基滲透結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，摻入活性化學物質制成的一種產品，是一種新型剛性防水材料。它的作用機理是其與水作用后，材料中含有的活性化學物質通過載體向混凝土內部滲透，在混凝土中形成不溶于水的結晶體，填塞毛細孔道，從而使混凝土致密、防水。 


　　 水泥基滲透結晶型防水材料是德國化學家路易斯?杰遜（Lauritz Jensen）1942年發明的，主要用于地下混凝土結構的外表面防水。60年代中期，從歐洲引進到北美，1966年就傳遍加拿大。多倫多國貿大廈、卡爾加里（Calgary）市加拿大石油總部“內防水”、加拿大污水處理廠、生活用水貯水池等均采用了這種防水材料。由于其抗滲性能與自愈性能好，粘結力強，防鋼筋銹蝕且對人體無害，易于施工等，在歐洲、美國、日本、新加坡等國家與地區得到推廣使用，主要用于地下工程、水利工程、水池、污水處理等結構防水中，獲得了良好的防水效果。 
　　 我國80年代引進水泥基滲透結晶型防水材料，開始應用于上海地鐵工程。90年代中期開始從國外引進活性化學物質（母料）國內生產。目前年設計生產能力估計在13000噸左右，已大量應用于地下工程、地鐵工程、飲用水廠、污水處理池、橋面、隧道、水利工程、核電站等方面，防水效果顯著，受到工程界的好評。 

二、水泥基滲透結晶型防水材料的性能及作用機理 
　　 根據水泥基滲透結晶型防水材料的使用可分為： 
1） 水泥基滲透結晶型防水涂料：它是一種粉狀材料，經與水拌合可調配成刷涂或噴涂在水泥混凝土表面的漿料；亦可將其以干粉撒覆并壓入未完全凝固的水泥混凝土表面。 
2） 水泥基滲透結晶型防水劑：它是一種摻入混凝土內部的粉狀材料。 


　　 水泥基滲透結晶型防水涂料的涂層厚度國外資料一般在0.5～1.5毫米范圍內，我國規范規定是應不小于0.8毫米。只要基層水泥混凝土中存在著水介質與氫氧化鈣，涂層中的活性化學物質就可能不斷與之發生物理化學作用，生成結晶體，并可膨脹到0.3毫米，即高于混凝土毛細管徑的最大尺寸（通常為0.01毫米），堵塞毛細孔道與微細裂紋，與基層混凝土一起形成一個整體防水。水泥基滲透結晶型防水涂料中的化學活性物質與混凝土基層中的水與氫氧化鈣的反應可持續一個月，達到最高的效果。在16兆帕壓力下，普通混凝土可滲透到150毫米；在40兆帕壓力下，9星期硅粉混凝土滲透深度可能小于25毫米。水泥基滲透結晶型防水材料的活性與滲透深度取決于材料中活性化學物質的含量、基層混凝土的密實程度、水分、氫氧化鈣濃度與周圍環境的溫濕度等條件。水泥基滲透結晶型防水涂料與其它有機或無機防水涂料不同之處，是其滲透結晶后涂層與基層混凝土成為一體,形成整體防水與永久防水，而不是僅形成“外套”，涂層與基層混凝土雖粘合一起，但還是“兩張皮”，日久天長，在外界環境作用下，還是會分離的。 

三、水泥基滲透結晶型防水材料國家標準的技術要求簡介 
　　 水泥基滲透結晶型防水材料國外無產品標準，僅有產品說明書和生產廠商的一些試驗資料，主要是材料的抗滲壓力、抗壓強度、凝結時間等。國內生產企業為保證產品質量，滿足工程需要制定了本公司產品的企業標準。但企業標準中，技術指標較少，試驗方法不一致，受地域性局限，影響了這種新型防水材料在我國的推廣使用。因此，制定全國統一的產品標準，對企業組織生產，有效地檢驗與控制產品質量，從而保證防水工程質量，促進這種新產品在我國更大范圍內的推廣使用是十分必要并具有重大意義的。 
　　 經國家質量監督檢驗檢疫總局批準，GB18445-2001《水泥基滲透結晶型防水材料》強制性國家標準于2002年3月1日正式實施。 
　　 下面僅就標準中“要求”的情況作簡單說明。 


1、 勻質性指標 
　　 該指標是反映生產企業質量管理水平與產品質量穩定的一個重要指標。各生產企業應根據防水工程的要求，本企業的原材料狀況，生產與管理水平，在企業標準中規定本廠的生產控制值，并將生產控制值的波動控制在本標準規定的指標范圍內。 
　　 企業的產品說明書中應將本廠的生產控制值告知用戶。出廠檢驗報告應將勻質性指標的各項實測值報告用戶，超過標準規定的產品不能出廠。 
　　 含水量：水泥基滲透結晶型防水材料一般以粉狀材料供應用戶，因此，含水量的高低會影響產品的貯存與使用性能，所以，本標準規定各生產企業應控制在本廠控制值的5%以內。 
　　 總堿量：堿集料反應導致混凝土的破壞，混凝土中的堿主要由水泥、集料、外加劑等帶入，因此，嚴格規定產品的總堿量（Na2O＋0.658K2O）在控制值的5%以內，可以提高建筑物與構筑物的耐久性。 
　　 氯離子含量：考慮到氯離子對鋼筋的銹蝕作用，本標準規定此項目應控制在生產廠控制值相對量的5%以內。 
　　 細度：由于各生產企業摻合料細度差別較大，但作為防水材料，細度的影響不象對水泥那樣大，所以標準不規定絕對值，而由各廠規定本廠的生產控制值。標準要求產品出廠時，其細度（0.315毫米篩）實測值控制在本廠生產控制值的10%以內。 
　　 標準中氯離子含量、總堿量勻質性指標與GB8076、JC474相同。 
　 2、 水泥基滲透結晶型防水涂料的物理力學性能 
　　 凝結時間：該材料一般小批量攪拌，以20分鐘使用量為宜。根據各廠送樣試驗驗證結果，初凝時間規定不小于20分鐘，終凝時間不大于24小時為宜。初凝時間太短，不易涂覆；終凝時間太長，則影響施工周期。 


　　 根據試驗驗證結果，規定了涂料7天、28天的抗壓強度分別是12.0兆帕和18.0兆帕；7天、28天的抗折強度分別是2.8兆帕和3.5兆帕。以便設計與施工部門了解材料的力學性能，準確施工與養護。 
　　 濕基面粘結強度：水泥基滲透結晶防水涂料是刷涂或噴涂在水泥混凝土表面，依靠活性化學物質滲透入混凝土內部，形成不溶于水的結晶體，堵塞毛細孔道，使混凝土致密，該涂層與基層形成一個整體，達到抗滲、防水目的的。因此，涂層與基層混凝土的粘結十分重要，是形成整體防水的必要前提，標準規定了涂層與濕基面的粘結力必須大于1兆帕。 
　　 抗滲壓力：可分為迎水面與背水面抗滲壓力，一般防水材料用作外防水，只作迎水面抗滲壓力；對內防水材料則作背水面抗滲壓力。水泥基滲透結晶型防水涂料可用作內防水，亦可作外防水。根據試驗驗證結果，迎水面與背水面的抗滲壓力有一定的相關性，為了反映該種材料的特性，并減少試驗工作量，標準規定抗滲性能采用背水面進行測定。抗滲壓力：I型0.8兆帕，Ⅱ型1.2兆帕。 
　　 第二次抗滲壓力：水泥基滲透結晶型防水材料由于其作用機理是“滲透結晶”、“堵塞毛細孔道”，達到抗滲防水，而這種物理化學反應在整個使用過程中是持續進行的。混凝土表面與內部出現微細裂紋與裂縫，由于這種材料中的活性化學物質“滲透結晶”，已出現的裂紋與裂縫可以自動愈合。為了直觀表征這種材料的自愈能力，標準試驗驗證過程中進行兩項試驗：一是試件在28天抗滲試驗破壞后，繼續在水中養護28天，然后進行第二次抗滲試驗，觀察其有無抗滲能力；二是試件在養護28天后，鑿去表面涂層，進行抗滲試驗，觀察其是否“滲透結晶”，檢測抗滲壓力高低。 
　　 基準混凝土28天的抗滲壓力為 0.3～0.4兆帕。由表1可見，涂層后抗滲壓力提高至0.6～2.5兆帕；相當于未涂層基準混凝土的2～6倍。鑿去涂層后，抗滲壓力有所下降，變化在28%～100%之間，但仍有一定抗滲能力，為基準混凝土抗滲能力的2倍。第一次抗滲試驗破壞后，在水中繼續養護28天，由于其“滲透結晶”，使第一次抗滲試驗產生的裂縫自動愈合，所以，第二次抗滲試驗，仍能承受一定的抗滲壓力。其抗滲壓力變化在0.6兆帕～0.9兆帕之間，相當于28天抗滲壓力的36%～100%，大約為基準混凝土抗滲壓力的2倍。 
　　 標準中以“第二次抗滲壓力”表示水泥基滲透結晶型防水材料的自愈能力，以此來區別其它類型的普通防水劑。標準規定I型為0.6兆帕；Ⅱ型為0.8兆帕。 


　　 滲透壓力比：其定義同JC474。本標準規定I型200%；Ⅱ型300%。 
3、 水泥基滲透結晶型防水劑的物理力學性能 
　　 減水率：不小于10%，相當于高效減水劑與緩凝高效減水劑合格品的指標。 
　　 泌水率：不大于70%，相當于JC474合格品的指標。 
　　 抗壓強度比：不小于120%，指標高于JC474標準。JC474標準規定一等品不小于90%；合格品90%。 
　　 含氣量：不大于4%，JC474未規定此指標。相當于GB8076中普通減水劑、高效減水劑、早強減水劑等合格品的指標。一定的引氣作用能增強防水效果，但太大會導致其它性能下降。 
　　 凝結時間差：參照GB8076緩凝劑的指標定為＞-90。 
　　 28天收縮率比：規定不大于125%。相當于JC474中一等品的指標。 
　　 滲透壓力比：測定混凝土抗滲性能的方法較多，但因影響因素較多，數據波動，不易準確測定，因止標準采用了常用的抗滲性能試驗方法，測定抗滲壓力，計算滲透壓力比，比較準確直觀。標準規定滲透壓力比不小于 200%。 
　　 第二次抗滲壓力：規定為0.6兆帕。 
　　 對鋼筋的銹蝕作用：對于鋼筋與預應力鋼筋混凝土，摻入這種防水劑，必須保證對鋼筋無銹蝕作用。