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摘要：分析探討了水泥基滲透結晶型防水材料的作用機理、滲透深度、標準指標、應用領域、作用效果等問題；認為，水泥基滲透結晶型防水材料是一種典型的剛性防水材料，只有充分認識其特性與特點，規(guī)范應用，才能真正發(fā)揮其防水作用。


關鍵詞：水泥基滲透結晶型防水材料；機理；標準
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，摻入活性化學物質組成的一種新型剛性防水材料。水泥基滲透結晶型防水材料自國家標準GB 18445—2001實施以來，產(chǎn)品被越來越多地應用在各種防水工程，尤其是水工、隧道、地下室等防水工程中，產(chǎn)品的優(yōu)越性能也越來越多地為人們所認識。標準對產(chǎn)品的推廣應用起到了積極的作用，對產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用也起到了指導作用。尤其是在國標GB 50208－2002《地下防水工程質量驗收規(guī)范》中明確了其驗收標準，對該類材料的廣泛應用起到了很好的推動作用。目前，國內(nèi)從事這類材料的生產(chǎn)、銷售或應用的單位，已從標準制定時幾家發(fā)展到現(xiàn)在的將近百家。
然而，無論設計、建設、施工單位和質量監(jiān)督單位，還是科研單位，對水泥基滲透結晶型防水材料了解仍不系統(tǒng)、全面，對這類材料的特性、作用機理、作用效果、應用條件、應用領域等的理解還存在偏差。市場上對這類材料的研究、評價主要集中在應用、使用效果等方面，在經(jīng)歷了這么多年的推廣應用后，有必要對這類防水材料的特性進行再認識和客觀評價。目前，GB18445—2001的修訂正在商擬議中，對這類材料的充分討論，將為國家標準的修訂提供重要的參考。
1 結晶滲透機理的探討
一般認為，水泥基滲透結晶型防水材料的作用機理是材料中含有的活性化學物質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晶體，堵塞毛細孔道，從而使混凝土致密、防水。防水材料的防水機理可分為憎水防水、密實防水、膜層隔離防水等幾種。水泥基滲透結晶型防水材料靠滲透結晶、填塞、微細化毛細孔而達到提高混凝土的抗?jié)B性、防水性，這是可以肯定的，當然，現(xiàn)在也有復合型的防水材料，在其中加入聚合物乳液等。關于作用機理的爭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)廠家對這類材料在混凝土中生成的晶體說法不一，含糊其詞。有的說是針狀晶體，有的說是纖維狀晶體。從有的廠家提供的電子掃描電鏡照片來看，也確實如此，但實際上提供一張這樣的照片是很容易的事，對水泥水化的漿體進行拍攝，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物質生成的呢，還是催化水泥水化生成的呢？要更好地理解這兩個問題，還應從第三個爭議點討論起，也即這類材料的滲透機理。袁大偉田曾提到催化活化滲透機理以及絡合物作用滲透機理。實際上，這類防水材料的滲透機理是很傳統(tǒng)的，尤其在早期，主要依靠濃度滲透壓機理來進行滲透的，也就是說材料中活性化學物質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必須要求混凝土基層用水充分潤濕的原因，也是這類材料在背水面使用時其作用效果比迎水面更好的一種解釋。再來看第二個問題，無論是催化活化滲透機理還是絡合物作用滲透機理，其實重要的一點，這類材料均不是僅僅依靠本身生長的結晶體來密實混凝土的，重要的是其在一定條件下還會促進混凝土中水泥水化，生成水化硅酸鈣CSH凝膠晶體。因此，可以得出結論，這類材料在混凝土中生成的晶體應該包括兩種類型，它們是同時存在的，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。通過這些分析和討論，很容易對第一個爭論作出解釋：這類材料生成的晶體形貌主要是活性物質生成的晶體和CSH凝膠晶體，因此主要是針狀或纖維狀。在這里，還應該指出，在應用或檢測這類材料時，往往發(fā)現(xiàn)涂層表面生成一層絨毛針狀白色晶體，這種晶體其實并不是我們所討論的或要進行實驗觀察的晶體，只是這類材料在一定條件下析出的活性物質。
2 滲透深度的疑問


水泥基滲透結晶型防水材料的結晶滲透深度，一直是人們所關心的問題，也是受質疑最多的話題。對于滲透深度，不同廠家提供的資料說法不一，一些說4 mm，一些說幾厘米或幾十厘米，也有的說可達1 m，這些數(shù)據(jù)是如何測試到的，沒有明確的說法。爭論主要集中于以下幾個方面。
2．1 活性物質生成多少晶體
前面討論提到，僅靠這類材料的活性物質生成的晶體是遠遠不夠的，因此，這類材料本身生成晶體（包括飽和析出晶體與反應生成晶體）的多少是不足考慮的，關鍵是這類材料對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，本身生成的晶體是有限的，且會隨環(huán)境條件的變化發(fā)生轉變，而激發(fā)生成的水泥水化產(chǎn)物晶體是無限的，取決于其作用效果與效能。
2．2 滲透深度到底有多深
討論這個問題時，首先要明確幾個基本概念。一是良好的防滲作用是否—定要結晶物質完全密實毛細孔？從開爾文公式可知，毛細孔壓力主要取決于固液表面張力與毛細孔徑。當表面張力一定時，毛細孔徑越小，形成毛細孔壓力越大。當毛細孔壓力達到—定值時，水分也就無法通過毛細孔進一步滲透。換句話說，當毛細孔細化到一定程度時，水分便無法滲透到混凝土內(nèi)部，而非一定要毛細孔完全密實才能起到抗?jié)B防水作用。
二是滲透與堵塞是否一定是一對矛盾？袁大偉和游寶坤等專家堅持“滲透與堵塞是一對矛盾”的觀點。其實，對水泥基滲透結晶型防水材料，滲透與結晶過程并不是兩個相對獨立的過程，在一定程度上，甚至會相互促進。但在不同階段、不同環(huán)境條件下，滲透與結晶兩個過程分別占主導地位。在涂刷初期，活性物質的滲透過程占主導地位，而結晶過程則逐漸加強。這也是這類材料防水效果隨養(yǎng)護齡期的增長而逐漸提高的原因。
水泥基滲透結晶型防水材料中活性物質進行滲透結晶，必須具備兩個基本條件，一是要有Ca（OH）2，二是要有水或濕氣。但是，具備了這兩個條件，活性物質的滲透深度是否一定就很深呢？實際上，活性物質及結晶的滲透深度不僅取決于材料本身，還取決于應用的混凝土基層特性以及使用的環(huán)境條件。混凝土基層對滲透深度的影響因素是水灰比、水泥品種、礦物摻合料的強度等，這些因素直接決定了混凝土內(nèi)部毛細孔的大小與數(shù)量，從而對滲透深度有較大的影響。也就是說，應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)境條件來看，潮濕養(yǎng)護、養(yǎng)護時間、溫度等環(huán)境條件對滲透結晶的過程也有著重要的影響。因此，綜合考慮這些因素，結晶滲透深度是相對的，而不是絕對的。
2．3 滲透深度的檢測方法
目前，對滲透深度的質疑、爭論較多，主要是目前還沒有直接的方法測試結晶的滲透深度。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，國家標準所提出的二次抗?jié)B壓力方法也只是間接反映材料結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用，而不能用于試驗室、現(xiàn)場檢測等，另一方面，這種方法也只是定性的方法，無法定量。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課題。
3 國家標準存在的問題
GB 18445—2001（以下簡稱“國標”）對水泥基滲透結晶型防水材料的推廣應用起到了十分積極的作用。但標準也存在一些問題，目前正在醞釀對其進行修訂。現(xiàn)對標準的主要指標、指標值、試驗方法及其合理性進行探討，為標準的修訂提供參考。
3．1 勻質性指標
國標對材料勻質性的技術指標規(guī)定為“應在生產(chǎn)廠控制值相對量的5％之內(nèi)”（細度項目為l0％之內(nèi)），這對生產(chǎn)廠家來說，有些指標根本不具備可操作性。尤其對檢測指標值非常小的指標，如氯離子含量，一般在0.02％左右，要控制在5％的波動范圍內(nèi)，是很困難的。制定勻質性指標，主要是便于生產(chǎn)廠家控制產(chǎn)品品質，因此從這個角度來看，勻質性指標應對每個具體項目設置上限或下限值。當然，這也存在一個問題，不同廠家的產(chǎn)品因原材料、配方不同，在某些指標上可能差異很大。
3．2 二次抗?jié)B壓力


國標的一項重要指標是二次抗?jié)B壓力。而這項指標是否能很好地反映這類材料滲透結晶、裂縫自愈合的重要特性呢？目前看來，并不是很理想。因為，并不是水泥基滲透結晶型防水材料的其他一些材料也很容易達到這項指標。這也是造成目前市場上這類材料魚目混珠的重要原因之一。從我們的研究來看，要真正反映這類材料的性能，采用鑿除涂層后測試抗?jié)B壓力的方法可能更適合。
3．3 抗?jié)B基準試件的制備
國標規(guī)定，測試涂層的基準混凝土與受檢混凝土抗?jié)B壓力應控制在0.3～0.4 MPa的范圍內(nèi)。如何參照JC 474與GB 8076關于混凝土配合比設計的規(guī)定，調整混凝土的配合比，使得基準混凝土的抗?jié)B壓力控制在0.3～0.4 MPa，是試驗關鍵。很多檢測實驗室很難通過調試混凝土配合比達到該要求，基準混凝土的抗?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透壓力比這項指標很難達到；相反，并不是這一類的材料往往更容易通過這項指標。
3．4 抗?jié)B壓力測試時間
施工單位在使用水泥基滲透結晶型防水材料時，經(jīng)常遇到一個現(xiàn)場抽檢的難題，認為檢測時間過長。有人提議在產(chǎn)品檢測項目中是否可以增加“7 d抗?jié)B壓力”—項性能指標。實際上，從前面討論可知，這類材料的防水效果是隨著養(yǎng)護齡期的增長而增強，因此，設定“7 d抗?jié)B壓力”指標無法有效反映這類材料的防水性能。
4 應用中問題探討
4．l 應用領域
在一定條件下，水泥基滲透結晶型防水材料具有良好的防水性能，目前，已經(jīng)廣泛地應用在市政、水工、水利等工程，如地鐵、隧道、涵洞、水庫、地下室等領域。現(xiàn)在有些人士或廠家認為，這類產(chǎn)品不僅可以在地下工程中應用，還可以應用于建筑屋面工程，甚至也可以在建筑外墻等領域應用。實際上，這是對這類材料的一種誤解。一種防水材料具有良好的防水性能，不等于它可以應用在任何領域。任何一種防水材料均有它的應用優(yōu)勢領域與不宜使用的領域，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，不同的墻體基礎對這種材料的防水性能的發(fā)揮起決定性作用。另外，外墻是否進行抹面，采用何種膩子抹面，也是影響其防水效果的一些方面。因此，對于拓展水泥基滲透結晶型防水材料的應用領域，應建立在對這類材料的基本特性、作用機理充分認識的基礎上，否則，往往會事倍功半。
4．2 防水效果
有很多工程，用水泥基滲透結晶型防水材料進行防水處理后，并沒有達到預期的防水效果，于是，這類材料的防水效果首先受到質疑。也有些應用這類材料的人會問，在以前的工程中應用效果挺好的，為什么在這個工程就沒有達到理想的防水效果呢？其實，產(chǎn)生這種結果的原因是多方面的，水泥基滲透結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、混凝土基層條件及基層處理，還與應用的環(huán)境條件如溫度、濕度等因素有密切關系。水泥基滲透結晶型防水材料要取得好的防水效果，必須合理設計、正確施工、重視養(yǎng)護，并且嚴格限定應用范圍。
應該說，水泥基滲透結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。在國外，水泥基滲透結晶型防水材料是一種傳統(tǒng)的防水材料，己有幾十年的應用歷史。這類材料既有特點，也有局限性，沒有必要將其神秘化和神化。在國內(nèi)，水泥基滲透結晶型防水材料市場經(jīng)歷了從無到有，從個別品牌高價進口到現(xiàn)在不少企業(yè)自配、本土生產(chǎn)的發(fā)展過程，最后形成了一個魚目混珠、偽劣產(chǎn)品泛濫的混亂局面。標準的制定一方面推動了這類材料的發(fā)展，另一方面也是造出這種局面的原因之一。筆者希望通過上述討論，不僅促進學術爭鳴，對國家標準的修訂起一定的參考作用，更重要的是，促進水泥基滲透結晶型防水材料市場去偽存真、健康發(fā)展。