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水泥基滲透結(jié)晶型防水材料及其標(biāo)準 

一、水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的發(fā)展及應(yīng)用情況 
　　 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)制成的一種產(chǎn)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(xué)物質(zhì)通過載體向混凝土內(nèi)部滲透，在混凝土中形成不溶于水的結(jié)晶體，填塞毛細孔道，從而使混凝土致密、防水。 


　　 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是德國化學(xué)家路易斯?杰遜（Lauritz Jensen）1942年發(fā)明的，主要用于地下混凝土結(jié)構(gòu)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(mào)大廈、卡爾加里（Calgary）市加拿大石油總部“內(nèi)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?jié)B性能與自愈性能好，粘結(jié)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(qū)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(jié)構(gòu)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(jié)晶型防水材料，開始應(yīng)用于上海地鐵工程。90年代中期開始從國外引進活性化學(xué)物質(zhì)（母料）國內(nèi)生產(chǎn)。目前年設(shè)計生產(chǎn)能力估計在13000噸左右，已大量應(yīng)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(jié)晶型防水材料的性能及作用機理 
　　 根據(jù)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的使用可分為： 
1） 水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料：它是一種粉狀材料，經(jīng)與水拌合可調(diào)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(jié)晶型防水劑：它是一種摻入混凝土內(nèi)部的粉狀材料。 


　　 水泥基滲透結(jié)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(nèi)，我國規(guī)范規(guī)定是應(yīng)不小于0.8毫米。只要基層水泥混凝土中存在著水介質(zhì)與氫氧化鈣，涂層中的活性化學(xué)物質(zhì)就可能不斷與之發(fā)生物理化學(xué)作用，生成結(jié)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(jié)晶型防水涂料中的化學(xué)活性物質(zhì)與混凝土基層中的水與氫氧化鈣的反應(yīng)可持續(xù)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(jié)晶型防水材料的活性與滲透深度取決于材料中活性化學(xué)物質(zhì)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(huán)境的溫濕度等條件。水泥基滲透結(jié)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(jié)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(huán)境作用下，還是會分離的。 

三、水泥基滲透結(jié)晶型防水材料國家標(biāo)準的技術(shù)要求簡介 
　　 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料國外無產(chǎn)品標(biāo)準，僅有產(chǎn)品說明書和生產(chǎn)廠商的一些試驗資料，主要是材料的抗?jié)B壓力、抗壓強度、凝結(jié)時間等。國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足工程需要制定了本公司產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準。但企業(yè)標(biāo)準中，技術(shù)指標(biāo)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(tǒng)一的產(chǎn)品標(biāo)準，對企業(yè)組織生產(chǎn)，有效地檢驗與控制產(chǎn)品質(zhì)量，從而保證防水工程質(zhì)量，促進這種新產(chǎn)品在我國更大范圍內(nèi)的推廣使用是十分必要并具有重大意義的。 
　　 經(jīng)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局批準，GB18445-2001《水泥基滲透結(jié)晶型防水材料》強制性國家標(biāo)準于2002年3月1日正式實施。 
　　 下面僅就標(biāo)準中“要求”的情況作簡單說明。 


1、 勻質(zhì)性指標(biāo) 
　　 該指標(biāo)是反映生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量管理水平與產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的一個重要指標(biāo)。各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)防水工程的要求，本企業(yè)的原材料狀況，生產(chǎn)與管理水平，在企業(yè)標(biāo)準中規(guī)定本廠的生產(chǎn)控制值，并將生產(chǎn)控制值的波動控制在本標(biāo)準規(guī)定的指標(biāo)范圍內(nèi)。 
　　 企業(yè)的產(chǎn)品說明書中應(yīng)將本廠的生產(chǎn)控制值告知用戶。出廠檢驗報告應(yīng)將勻質(zhì)性指標(biāo)的各項實測值報告用戶，超過標(biāo)準規(guī)定的產(chǎn)品不能出廠。 
　　 含水量：水泥基滲透結(jié)晶型防水材料一般以粉狀材料供應(yīng)用戶，因此，含水量的高低會影響產(chǎn)品的貯存與使用性能，所以，本標(biāo)準規(guī)定各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)控制在本廠控制值的5%以內(nèi)。 
　　 總堿量：堿集料反應(yīng)導(dǎo)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(guī)定產(chǎn)品的總堿量（Na2O＋0.658K2O）在控制值的5%以內(nèi)，可以提高建筑物與構(gòu)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(biāo)準規(guī)定此項目應(yīng)控制在生產(chǎn)廠控制值相對量的5%以內(nèi)。 
　　 細度：由于各生產(chǎn)企業(yè)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(biāo)準不規(guī)定絕對值，而由各廠規(guī)定本廠的生產(chǎn)控制值。標(biāo)準要求產(chǎn)品出廠時，其細度（0.315毫米篩）實測值控制在本廠生產(chǎn)控制值的10%以內(nèi)。 
　　 標(biāo)準中氯離子含量、總堿量勻質(zhì)性指標(biāo)與GB8076、JC474相同。 
　 2、 水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的物理力學(xué)性能 
　　 凝結(jié)時間：該材料一般小批量攪拌，以20分鐘使用量為宜。根據(jù)各廠送樣試驗驗證結(jié)果，初凝時間規(guī)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(jù)試驗驗證結(jié)果，規(guī)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(shè)計與施工部門了解材料的力學(xué)性能，準確施工與養(yǎng)護。 
　　 濕基面粘結(jié)強度：水泥基滲透結(jié)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(xué)物質(zhì)滲透入混凝土內(nèi)部，形成不溶于水的結(jié)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?jié)B、防水目的的。因此，涂層與基層混凝土的粘結(jié)十分重要，是形成整體防水的必要前提，標(biāo)準規(guī)定了涂層與濕基面的粘結(jié)力必須大于1兆帕。 
　　 抗?jié)B壓力：可分為迎水面與背水面抗?jié)B壓力，一般防水材料用作外防水，只作迎水面抗?jié)B壓力；對內(nèi)防水材料則作背水面抗?jié)B壓力。水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料可用作內(nèi)防水，亦可作外防水。根據(jù)試驗驗證結(jié)果，迎水面與背水面的抗?jié)B壓力有一定的相關(guān)性，為了反映該種材料的特性，并減少試驗工作量，標(biāo)準規(guī)定抗?jié)B性能采用背水面進行測定。抗?jié)B壓力：I型0.8兆帕，Ⅱ型1.2兆帕。 
　　 第二次抗?jié)B壓力：水泥基滲透結(jié)晶型防水材料由于其作用機理是“滲透結(jié)晶”、“堵塞毛細孔道”，達到抗?jié)B防水，而這種物理化學(xué)反應(yīng)在整個使用過程中是持續(xù)進行的。混凝土表面與內(nèi)部出現(xiàn)微細裂紋與裂縫，由于這種材料中的活性化學(xué)物質(zhì)“滲透結(jié)晶”，已出現(xiàn)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(biāo)準試驗驗證過程中進行兩項試驗：一是試件在28天抗?jié)B試驗破壞后，繼續(xù)在水中養(yǎng)護28天，然后進行第二次抗?jié)B試驗，觀察其有無抗?jié)B能力；二是試件在養(yǎng)護28天后，鑿去表面涂層，進行抗?jié)B試驗，觀察其是否“滲透結(jié)晶”，檢測抗?jié)B壓力高低。 
　　 基準混凝土28天的抗?jié)B壓力為 0.3～0.4兆帕。由表1可見，涂層后抗?jié)B壓力提高至0.6～2.5兆帕；相當(dāng)于未涂層基準混凝土的2～6倍。鑿去涂層后，抗?jié)B壓力有所下降，變化在28%～100%之間，但仍有一定抗?jié)B能力，為基準混凝土抗?jié)B能力的2倍。第一次抗?jié)B試驗破壞后，在水中繼續(xù)養(yǎng)護28天，由于其“滲透結(jié)晶”，使第一次抗?jié)B試驗產(chǎn)生的裂縫自動愈合，所以，第二次抗?jié)B試驗，仍能承受一定的抗?jié)B壓力。其抗?jié)B壓力變化在0.6兆帕～0.9兆帕之間，相當(dāng)于28天抗?jié)B壓力的36%～100%，大約為基準混凝土抗?jié)B壓力的2倍。 
　　 標(biāo)準中以“第二次抗?jié)B壓力”表示水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的自愈能力，以此來區(qū)別其它類型的普通防水劑。標(biāo)準規(guī)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(biāo)準規(guī)定I型200%；Ⅱ型300%。 
3、 水泥基滲透結(jié)晶型防水劑的物理力學(xué)性能 
　　 減水率：不小于10%，相當(dāng)于高效減水劑與緩凝高效減水劑合格品的指標(biāo)。 
　　 泌水率：不大于70%，相當(dāng)于JC474合格品的指標(biāo)。 
　　 抗壓強度比：不小于120%，指標(biāo)高于JC474標(biāo)準。JC474標(biāo)準規(guī)定一等品不小于90%；合格品90%。 
　　 含氣量：不大于4%，JC474未規(guī)定此指標(biāo)。相當(dāng)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(biāo)。一定的引氣作用能增強防水效果，但太大會導(dǎo)致其它性能下降。 
　　 凝結(jié)時間差：參照GB8076緩凝劑的指標(biāo)定為＞-90。 
　　 28天收縮率比：規(guī)定不大于125%。相當(dāng)于JC474中一等品的指標(biāo)。 
　　 滲透壓力比：測定混凝土抗?jié)B性能的方法較多，但因影響因素較多，數(shù)據(jù)波動，不易準確測定，因止標(biāo)準采用了常用的抗?jié)B性能試驗方法，測定抗?jié)B壓力，計算滲透壓力比，比較準確直觀。標(biāo)準規(guī)定滲透壓力比不小于 200%。 
　　 第二次抗?jié)B壓力：規(guī)定為0.6兆帕。 
　　 對鋼筋的銹蝕作用：對于鋼筋與預(yù)應(yīng)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。