國外水泥基防水涂層材料的研究和工程應(yīng)用，已走過了近百年的歷程。該領(lǐng)域的研究和發(fā)展，先后開拓和工程應(yīng)用的類型主要有以下3種：
水泥基金屬氧化物防水材料，1906年在美國發(fā)明獲得專利，成功地用作背水面防水處理，如電梯井坑及類似的防水工程，一直沿用至今。
水泥基滲透結(jié)晶型防水材料1942年德國化學(xué)家Lauritz Jensen(勞倫斯·杰遜)在解決水泥船滲漏水的實(shí)踐中發(fā)明，英文名為：Cementitious Capillary/Crystallin Waterproofing Materials,簡稱CCCW。這種材料系由普通硅酸鹽水泥、石英砂或硅砂、帶有活性功能基團(tuán)的化學(xué)復(fù)合物組成。它以粉狀形式供應(yīng)用戶。大多數(shù)的應(yīng)用是僅僅與水伴合(有些情況還要加入化學(xué)添加劑)，調(diào)配成可以涂刷或噴涂的漿料。正如它的名稱示意的內(nèi)涵，它不僅形成一個(gè)有效的防水涂層，而且其含有的活性化學(xué)復(fù)合物，可向混凝土內(nèi)部滲透，與混凝土中的水分、游離的活性物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶的結(jié)晶體復(fù)合物，進(jìn)而靠結(jié)晶體增長填塞毛細(xì)通道。這些結(jié)晶體，通?？梢栽鲩L到0。4mm─即高于混凝土毛細(xì)管徑的最大尺寸，從而使混凝土致密、防水。
聚合物改性水泥基防水材料，是20世紀(jì)60年代高分子聚合物工業(yè)迅速發(fā)展的產(chǎn)物。60年代在歐洲和美國為數(shù)眾多的該類材料，以其高的粘接力和彈性，滿足防水工程對它的性能要求。特別是適用于背水面的防水修補(bǔ)砂漿的問世，極大地?cái)U(kuò)展了這類材料的用途。該類材料國外稱為“水泥涂膜”或“水泥屏障涂料”，以區(qū)別于水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，因它們都是以水泥為基料的。
水泥基防水涂層材料的共同特點(diǎn)是，可用于新、舊混凝土基面;可以在潮濕基面上施工;新建和修復(fù)工程均可采用。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料與其他兩類相比，具備可以用于飲水工程的優(yōu)點(diǎn)，這一點(diǎn)是世界各國公認(rèn)的。日本硅酸質(zhì)系防水涂料協(xié)會(huì)會(huì)長小新井治美先生在《2001年防水界展望》的文章中，稱水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是在日本應(yīng)用較多，唯一制訂日本國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的無機(jī)防水涂料，稱贊水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是對環(huán)境保護(hù)、對人類生存都有益處的防水材料。
1 水泥基滲透結(jié)晶型防水涂層材料(CCCW)的總體發(fā)展
第二次世界大戰(zhàn)期間，德國鋼鐵緊張，開始使用水泥造船。但是水泥船滲漏水嚴(yán)重，無法正常使用。在這樣的背景下，促進(jìn)了水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的產(chǎn)生和發(fā)展。二次世界大戰(zhàn)后，歐洲和日本經(jīng)濟(jì)的快速增長，使這一材料的工程應(yīng)用不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品也從早期的德國的VANDEX(穩(wěn)擋水)品牌(現(xiàn)轉(zhuǎn)售到瑞士)延伸發(fā)展出加拿大的XYPEX(賽帕斯)、加拿大的KRYSTOL、新加坡的FORMDEX(防擋水)、美國的PENETRON(膨內(nèi)傳)、法國的DIPSEC、澳大利亞的CRYSTAL、日本的PANDEX等數(shù)十個(gè)品牌，均有不同程度的改進(jìn)，形成了系列產(chǎn)品。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料在開拓工程應(yīng)用的過程中，最初是提倡用于全地下混凝土結(jié)構(gòu)的外表面防水，后來，發(fā)現(xiàn)它在背水面(結(jié)構(gòu)內(nèi)表面防水)有它的特殊效果，特別是在污水處理池和地面生活用水貯水池等類似工程的應(yīng)用中頗為理想。從60年代以來，CCCW作為混凝土結(jié)構(gòu)背水面防水處理(內(nèi)防水法)的一種有效方法，逐步擴(kuò)大品種，不斷進(jìn)入建筑施工應(yīng)用的新領(lǐng)域。
CCCW對新澆筑的混凝土板面或混凝土墊層，也可采用在其上面干撒的方法，作成背水面防水屏障。即將CCCW干粉，人工撒到新澆混凝土上，立即抹壓密實(shí)。在這種情況下，CCCW變成混凝土板面的組成部分，從而避免了防水層的分離或剝落損傷。
水泥基滲透結(jié)晶型防水涂層材料與其它水泥系防水層性能比較。
2 防水層的構(gòu)成和防水機(jī)理
防水砂漿(摻防水劑)
在砂漿中摻入防水劑，形成高水密性的防水砂漿，涂抹到混凝土結(jié)構(gòu)上防止漏水。砂漿防水劑可促進(jìn)砂漿的硬化，填塞孔隙或賦予砂漿憎水性，提高砂漿的水密性。
水泥基滲透結(jié)晶型防水(CCCW)涂層(無機(jī)涂料)
防水材料中溶出的硅酸離子在混凝土中滲透擴(kuò)散，與混凝土孔隙中的鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硅酸鈣水化物，充滿毛細(xì)管孔隙，從而使混凝土表層致密，防止?jié)B漏水。
聚合物水泥基涂層(有機(jī)涂料)
高濃度的聚合物分散劑自然干燥或與水泥中的水反應(yīng)干燥成膜，使刷涂到混凝土表面的涂膜具防水堵漏功能。這種涂膜聚合物與水泥比例高，兼具水密性可擾性。
3 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的配合比與施工方法
水泥基滲透結(jié)晶型防水材料與其他水泥系防水層的配合比與施工方法的比較。
砂漿防水(摻防水劑)
1)砂漿防水劑(氯化鈣系、硅酸鈉系、硅酸質(zhì)細(xì)粉末、脂肪酸系、烷烴系、聚全物系)：1~30
2)水泥：100;
3)砂：200~300;
4)水：65以下。
用砂漿攪拌機(jī)或手提攪拌器和均勻，刮涂施工。
水泥基滲透結(jié)晶型防水涂層(無機(jī)涂料)
日本Ⅰ型：
1)預(yù)調(diào)合粉體(水泥、細(xì)骨料、硅酸質(zhì)微細(xì)粉末)：100;
2)水：20~40。
日本P型：
1)預(yù)調(diào)合粉體(水泥、細(xì)骨料、硅酸質(zhì)微細(xì)粉末)：100;
2)水：15~20;
3)聚合物分散劑：5~10。
用手提攪拌器或人工拌和均勻，鏝刀刮涂、刷涂、噴涂、輥涂施工。
聚合物水泥基涂層
(有機(jī)涂料)
1)聚合物分散劑：100;
2)預(yù)調(diào)合粉體(水泥、細(xì)骨料、各種添國劑)：70~160。
用手提攪拌器拌和均勻，刷涂、噴涂、輥涂施工。
砂漿防水(摻防水劑)
地下外壁(外防水、內(nèi)防水)、水槽、地坑、游泳池等
日本JIS1404
《建筑用水泥防水劑的試驗(yàn)方法》
水泥基滲透結(jié)晶型防水涂層(無機(jī)涂料)
地下外壁(外防水、內(nèi)防水)、水槽、地坑等。
日本建筑學(xué)會(huì)建筑工事標(biāo)準(zhǔn)樣書JASS8《防水工事》;
日本JASS8T─《硅酸質(zhì)系涂布防水材料的品質(zhì)及試驗(yàn)方法》;
中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB18445-2001《水泥基滲透結(jié)晶型防水材料(CCCW)》已通過.
聚合物水泥基涂層
(有機(jī)涂料)
地下外壁(外防水、內(nèi)防水)、水槽、地坑、室內(nèi)(廚房、浴室、實(shí)驗(yàn)室)、游泳池等
日本《聚合物水泥系涂膜材料的性能試驗(yàn)方法》在研究制訂中
5 特性及用途分析評價(jià)
5.1 CCCW適用于經(jīng)過表面處理的混凝土構(gòu)筑物的整體防水
CCCW防水體系可使混凝土結(jié)構(gòu)變?yōu)榭節(jié)B漏水的致密體，但仍賦予混凝土“呼吸”的功能。
日本研究人員通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CCCW的結(jié)晶體滲透深度可達(dá)1m。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滲透到0.5m時(shí)，僅占據(jù)混凝土毛細(xì)通路全程的50%。經(jīng)混凝土壁的滲透，沒有確定的時(shí)間，因結(jié)晶體的增長，可短期暫停，一旦濕氣再次出現(xiàn)，可繼續(xù)晶體增長的化學(xué)反應(yīng)，從而保證了完全、充分地向混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲透。
CCCW含有的活性化學(xué)復(fù)合物，其化學(xué)活性從發(fā)生反應(yīng)開始，可持續(xù)一個(gè)月，達(dá)到最高效能。CCCW的活性和滲透深度取決于多種因素，如周圍溫度、混凝土的致密度和濕氣含量、外摻劑以及環(huán)境條件。
CCCW中的活性化學(xué)復(fù)合物，一旦滲透，則變成混凝土的組成部分，可以抵抗高的負(fù)壓水頭。
CCCW的涂層厚度一般為0.5~1.5mm。施工作業(yè)可以在技術(shù)人員指導(dǎo)下，由普通工人施工。
CCCW與混凝土氧化和氧化鐵進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在混凝土表面會(huì)出現(xiàn)一些霜斑或污跡，通?？稍诨炷劣不?，用表面刷清漆或涂料的方法，予以處理。
5.2 CCCW具有封堵混凝土細(xì)微收縮裂縫的能力
結(jié)晶體吸收濕氣，濕氣在裂縫中激活結(jié)晶體，使其不斷增長，從而封堵裂縫。但是，此功能公對寬度0.5mm以下的裂縫
水泥系防水層的適用部位與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，見表4。有效，對“活動(dòng)”的裂縫是無效的?；顒?dòng)的裂縫可以在現(xiàn)場鑿槽，用摻有CCCW的砂漿封堵。對施工縫以及變形穩(wěn)定的接縫，均可用這種方法進(jìn)行處理。
5.3 在背水面應(yīng)用具有其它涂層無可比擬的優(yōu)點(diǎn)
1)可用于新、舊混凝土基面;
2)用于修復(fù)工程費(fèi)用低，施工方便;
3)地面貯水池可在正常使用的情況下，在其外部進(jìn)行維修;
4)施工后允許立即進(jìn)入修理區(qū);
5)提供了一個(gè)長久解決防水問題的辦法。
當(dāng)應(yīng)用背水面防水涂層時(shí)，凡涂層開裂出現(xiàn)滲漏的地方，也是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的部位，極容易發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確定位，并可用相同的材料修補(bǔ)，或者進(jìn)行化學(xué)灌漿修補(bǔ)。而采用迎水面防水涂層的工程，由于施工原因或某種損壞，也會(huì)導(dǎo)致滲漏。當(dāng)滲漏發(fā)生時(shí)，水往往沿著鋼筋、PVC止水帶流竄，最終在結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的最薄弱點(diǎn)滲出，其位置偏離結(jié)構(gòu)外墻原滲入處6~9m都是可能的。這樣的滲漏水，對結(jié)構(gòu)物的業(yè)主來說要支付高的代價(jià);對負(fù)責(zé)維修的承包商來說，天天“捉漏”不勝其煩，直到敲開內(nèi)表面，不得不考慮全部采用背水面防水涂層而告了結(jié)。
5.4 混凝土表面處理是成功的關(guān)健
CCCW防水體系與相關(guān)的防水體系一樣，其混凝土表面處理是防水成敗的關(guān)鍵。特別是背水面應(yīng)用時(shí)，必須清除混凝土表面的化學(xué)養(yǎng)護(hù)膜、模板隔離油、浮灰等，使混凝土毛細(xì)管通暢。對混凝土模板拉緊孔，有缺陷的施工縫、裂縫、蜂窩麻面等，必須做好表面處現(xiàn)并修補(bǔ)。
6 該類材料進(jìn)入中國市場的情況及主要品種
80年代初，在上海注冊的加拿大亞洲之路貿(mào)易公司最先向上海地鐵籌備組推薦了水泥基滲透結(jié)晶型防水材料─XYPEX產(chǎn)品。有關(guān)技術(shù)人員注意到了它的獨(dú)特性能，但回當(dāng)時(shí)進(jìn)口材料的繁瑣程序，未能實(shí)現(xiàn)工程性能試驗(yàn)的計(jì)劃。10年后，1994年加拿大XYPEX的代理商─美國綠洲海洋化學(xué)公司的鄭鴻法博士，在上海市地鐵工程建設(shè)指揮部的協(xié)助下，選擇建設(shè)中的常熟路地鐵車站，進(jìn)行了堵漏試驗(yàn)。
1995年3月，上海市地鐵運(yùn)營公司通過美國綠洲海洋化學(xué)公司，進(jìn)口了8T(300桶，每桶27.7kg)XYPEX產(chǎn)品，用于上海地鐵1號(hào)線南端的修補(bǔ)堵漏。同年，在有關(guān)人士的積極倡導(dǎo)和牽線搭橋下，美國綠洲海洋化學(xué)公司在北京設(shè)立了XYPEX產(chǎn)品的中國總代理機(jī)構(gòu)，標(biāo)志著XYPEX產(chǎn)品正式進(jìn)入中國市場。
從90年代初開始，表5所列的其他同類產(chǎn)品，相繼進(jìn)入中國市場。在上海、北京、廣州、武漢、重慶、大連、杭州、烏魯木齊等地獲得較多的應(yīng)用。
7 質(zhì)量控制及相關(guān)檢測的狀況
水泥基滲透結(jié)晶型防水材料(CCCW)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，德國有國家標(biāo)準(zhǔn)，美國還沒有制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，特別是在背水面應(yīng)用的施工標(biāo)準(zhǔn)。國際上，通常采用德國的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，或者按“國際修理協(xié)會(huì)”推薦的修理材料之類似技術(shù)要求，指導(dǎo)實(shí)施。日本建筑學(xué)會(huì)制訂了日本JASS8T─301《硅酸質(zhì)系涂布防水材料的品質(zhì)及試驗(yàn)方法》。我國的國家標(biāo)準(zhǔn)正在報(bào)批中。
國外相關(guān)資料有這樣的記述：在CCCW涂層施工28d之后，用噴砂的方法清除混凝土表面的CCCW涂層，經(jīng)測試，CCCW涂層中的90%化學(xué)反應(yīng)劑滲入到了混凝土中，殘留在面層的CCCW化學(xué)反應(yīng)劑僅為10%。“結(jié)晶防水”的整體功能很強(qiáng)，鏟除表面的涂層對結(jié)構(gòu)防水功能影響很小。
水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的國外用戶普遍認(rèn)為，若能對“滲透結(jié)晶”性能拿出令人信服的檢測手段，將對這類材料的推廣具有重大意義。目前在工程界，都非常關(guān)注這一問題，認(rèn)識(shí)不完全一致。
8.1 關(guān)于工程界關(guān)心的水泥基滲透結(jié)晶型防水材料(CCCW)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理歸納為以下3點(diǎn)：
1)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料(CCCW)是混凝土結(jié)構(gòu)背水面防水處理的理想材料。其作用機(jī)理是“滲透功能”，即高鹽分的溶液，通過混凝土的毛細(xì)管，向低鹽分的溶液滲流。所以，這種具有自己的獨(dú)特性。
2)游離氧化鈣和濕氣是CCCW的二個(gè)重要工作(反應(yīng))要素。鑒于游離氧化鈣遍布在混凝土中，而任何混凝土結(jié)構(gòu)只要滲漏水，就有濕氣?？梢娺@兩個(gè)條件容易具備。此外，將干燥混凝土表面的毛細(xì)管路暢通，均系啟動(dòng)CCCW化學(xué)反應(yīng)的必須條件。
3)濕氣、游離氧化鈣和承壓水鹽分中的化學(xué)物質(zhì)是CCCW結(jié)晶形成并增長的基本條件。濕氣和游離氧化鈣這兩個(gè)要素，如在混凝土的毛細(xì)管中始終存在，剛CCCW的結(jié)晶形成會(huì)不間斷地進(jìn)行。若兩個(gè)要素缺一，則化學(xué)反應(yīng)中止，而活化了的結(jié)晶體潛伏在混凝土的毛細(xì)管中。一旦滲漏水再次侵入混凝土，則活化了的結(jié)晶會(huì)恢復(fù)結(jié)晶體增長的化學(xué)反應(yīng)過程，不斷充填混凝土中的毛細(xì)通路，從而使混凝土致密，增強(qiáng)了抗?jié)B水性能。
8.2 從國內(nèi)外多項(xiàng)工程實(shí)例分析，CCCW材料的應(yīng)用覆蓋了工業(yè)民用建筑的地下結(jié)構(gòu)、地下鐵道、橋梁路面、飲用水廠、污水處理廠、水電站、核電站、水利工程等，已有了成熟的施工工藝。但任何一類防水材料都有自己的適用范圍，只有下確的選用防水材料，并嚴(yán)格按照它的技術(shù)規(guī)定施工操作，方可達(dá)到預(yù)期的防水效果。這一點(diǎn)對CCCW材料特別重要。筆者認(rèn)為，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，系屬特殊要求的防水材料，在設(shè)計(jì)選用時(shí)，必須對生產(chǎn)廠、供應(yīng)高進(jìn)行必要的調(diào)研，進(jìn)而還應(yīng)對專業(yè)防水施工隊(duì)作必要的規(guī)定，方能確保效果。
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