渗透结晶型混凝土防水材料的性能和应用.pdf

浙江建筑,第33卷,第7期,2016年7月
Zhejiang Construction, Vol33, No. 7, Jul. 2016
渗透结晶型混凝土防水材料的性能和应用
Performance and Application of the Concrete Waterproof
Materials in the Osmotic Crystalization Model
董泽,岑如军',李杰,张国永,李伟国
DONG Ze, CEN Ruun, LI Jie, ZHANG Guoyong, LI Weigu
(1.浙江省建筑科学设计研究院有限公司,浙江杭州310012;2.浙江中久节能科技有限公司,浙江舟山316000)
摘要:滲透结晶型防水材料是近年来发展较快、应用较广的-…种新型刚性防水材料,它能渗入混凝土内部,堵塞毛细管和微
裂纹,提高混凝土的防水抗渗性能。在此,主要对渗透结晶型防水材料的分类、防水机理、性能评价方法和应用现状进行了综述。
关键词:渗透结晶;混凝土防水;机理;应用现状
中图分类号:TU528.32
文献标志码:A
文章编号:1008-3707(2016)07-0052-03
混凝土是一种非匀质的多孔材料,内部的孔隙
水泥基滲透结晶型防水材料
和裂缝在实际应用中很难避免,这就导致混凝土出
现滲漏,给建筑业带来巨大的经济损失。目前经常
水泥基渗透结晶型防水材料是由硅酸盐水泥、
使用的建筑防水材料主要分为柔性防水材料和刚性石英砂或硅砂和活性化学物质配制而成的刚性防水
防水材料两大类山。其中,柔性防水材料的发展历材料,外观呈粉状,与水搅拌可调配成涂刷在建筑物
史最为悠久,常用的有沥青涂料、改性沥青防水卷表面的浆料,形成防水涂层;或是直接作为防水剂掺
材、高分子防水卷材和防水涂料等。这类材料可以入水泥砂浆或混凝土中使用3。
完全隔绝混凝土与水的接触,起到良好的防水效果,1.1防水机理
但存在适应主体结构变形能力差、易老化、耐久性不
有关水泥基渗透结晶型防水涂料作用机理尚未
好、施工操作复杂、对混凝土基面要求较严格等缺达成统一认识,目前比较常见的解释主要有两种:络
点。而刚性防水是依靠结构、自身的密实性或采用合沉淀机理和渗透结晶机理。这两种解释都认
刚性材料作防水层达到建筑物防水目的,具有耐冲为水泥基渗透结晶型防水涂料的活性物质能与混凝
击性、耐磨性好,防水抗渗性好,易于修复,成本低,土中的钙离子发生反应。络合沉淀机理认为,活性
在防水领域中的应用越来越广泛1。
物质在浓度差和压力差的作用下渗透到混凝土内部
滲透结晶型防水材料是近年来发展较快、应用后,与钙离子络合,形成易溶于水的、不稳定的络合
较广的一种新型刚性防水材料,主要分为水泥基渗物,络合物随水在混凝土中扩散,会被更稳定的硅酸
透结晶型防水材料和水性无机渗透型防水材料。本根、铝酸根等取代,发生结晶、沉淀反应,生成具有
文主要介绍渗透型防水材料的分类、防水机理及其定强度的结晶物质,填充于混凝土中的裂缝和毛细
发展状况。
孔隙中,而活性物质则继续随水向内部迁移。当没
收稿日期:2016-04-20
基金项目:浙江省科技斤科研院所专项(2016F50065)
作者简介:董泽(1985~),男,山东泰安人,工程师,从事建筑材料研发工作。
第7期
萤泽等:渗透结晶型混凝士防水材料的性能和应用
有水存在时,活性物质停止渗入;当有水存在时,活年代的德国,后来随着欧洲以及日本的经济快速增
性物质将继续随水的迁移渗入,发生新的结晶反应,长,这一材料得到不断发展和应用,产品的种类也逐
使该防水材料呈现出“自修复”性能。
渐丰富。20世纪80年代初,我国在上海的地铁
渗透结晶机理认为,当涂料涂覆于混凝土表面建设中成功应用了水泥基渗透结晶型防水材料。
时,物理、热学与力学过程对混凝土微细裂缝的愈合2001年,我国发布了国家标准《水泥基渗透结晶型
有一定的影响,但基体裂缝中的化学结晶沉淀是其防水材料(GB18445-2001)》,并于2012年进行了
主要作用机理。由于涂料中含有活性化学物质,在修订,促进了该类材料的生产与应用。近年来,水泥
浓度差和压力差的共同作用下,活性化学物质会随基渗透结晶型防水材料在地下工程、水利工程、地
着水渗透到混凝土内部,与毛细孔中的游离钙离子铁、桥梁等领域的应用范围越来越广,如三峡、国家
和氧化物发生化学反应,生成不溶于水的结晶体,密大刷院等重点工程都使用了该材料,取得了显著的
封混凝士中的毛细管道和微裂缝,起到防水的作用。防水效果。
当混凝土产生微裂纹等缺陷时,水便会再次沿着裂
纹进人混凝土,活性物质也就再次随水向混凝士内2水性无机滲透型防水材料
部渗透并发生作用,直至裂纹被不断长大的晶体完
水性无机渗透型防水材料是以碱金属硅酸盐溶
全封闭为止。
液为基料,加入适量催化剂、添加剂、稀释剂,经混
1.2性能评价方法
合、搅拌、反应而成。它可以直接喷涂于混凝土
随着水泥基渗透结晶型防水材料越来越广泛的表面,渗入混凝土或砂浆内部,封闭毛细孔通道和微
应用,其渗透结晶性能的检测方法也引起人们的关裂纹,借以提高混凝土的防水抗渗性能。
注,特别是其自修复性能的表征。采用怎样的测试2.1防水机理
方法可以方便、快捷地评价其性能,研究人员进行了
水性无机渗透型防水材料中的碱金属硅酸盐能
大量的探索。
与混凝士中游离的Ca2发生化学反应,基本的反应
国家标准《水泥基滲透结晶型防水材料(GB式如下?
18445-2012)》中规定对该防水材料的第2次抗渗
Na, Si0, +Ca(OH)=Casio, 4+2NAOH
压力检测:第1次抗渗试验6个试件全部透水后,置
在催化剂存在的情况下,催化剂会先与Ca2发
于水中继续养护至第56天,再进行第2次抗渗试生反应生成钙离子络合物。所生成的钙离子络合物
验,至第3个试件透水时为止,记录此时压力,减去并不稳定,有SiO3存在时,又会发生分解,生成更
0.1MPa后即为第2次抗渗压力。孙学志等人?加稳定的水化硅酸钙沉淀。随着钙离子的不断络
采用吸水率评价渗透结晶型防水材料的防水性能。合、解离及水化硅酸钙的生成,晶体不断长大。在整
他们研究了涂刷了防水材料混凝土试件的吸水率变个反应过程中,催化剂只是加快了反应的进行,所生
化,然后在此基础上进一步研究水灰比、涂刷遍数、成的产物主要是水化硅酸钙晶体。随着反应的进
涂料龄期变化时的吸水率变化情况。匡亚川等行,晶体不断成长,当所生成的晶体将毛细孔堵塞
人?为了直观表征水泥基渗透结晶型防水材料的时,混凝土不再渗水。当混凝土处于完全干燥的状
“自修复”性能,提出了抗压强度回复率及劈拉强度态时,由于缺乏渗入和反应的介质,反应停止;当混
回复率的指标,回复率为第2次强度与第1次强度凝土再次受到破坏出现微裂纹等缺陷时,催化剂和
的比值,又称为修复能力。对试件进行抗压或劈拉活性物质随水分的进入继续扩散,与Ca2'重新开始
试验,直到试件表面上出现第1条可见裂缝后即停反应,生成不溶物堵塞裂缝,产生“自修复”效果。
止,计算出此时的强度f0,将出现裂缝的试件重新由于络合沉淀结晶反应生成的晶体与水泥水化形
置入养护室养护28d后,在试验机上进行第2次试成的结晶体相近。它们之间不存在相容性的问题,
验,并计算出其相应的强度f1。f1与f0的比值即最终与基体融为一体,封闭毛细