国内外水泥基渗透结晶型防水材料的研究现状及应用

水泥混凝土目前仍然是世界上使用最多和最广泛的建筑材料。由于水泥混凝土本身的服役和老化规律，未来几十年我国的建筑行业将面临保护、加固和维修工程设施的巨大的压力。而目前迫在眉睫的是我国20世纪80年代以前修建的工业与民用建筑中有很大一部分正处在加固和维修时期，而现在在建的一些民用及水工建筑物在施工和使用过程中也经常遇到水泥混凝土的质量问题（如图1-9、图1-10、图1-11、图1-12、图1-13），如蜂窝麻面、空洞、大面积损坏等。而如何对这些受损结构进行可靠性鉴定并采取合理的措施加固、修复，使结构能够重新达到设计使用年限或者更长的服役寿命，是当今建筑行业面临的严肃问题。水泥基渗透结晶型防水材料可以在一定程度上缓解由于结构产生微裂纹而带来的渗漏现象，并且本身具有一定的自修复能力，可以更好地弥补裂缝，它是一种新型的刚性防水材料［38-40］。该材料以水为载体，在水的引导下活性物质渗透到混凝土内部，形成不溶于水的结晶体，阻塞毛细孔道并堵塞来自个方向的水流和其他侵蚀性液体，可以达到长久性防水的目的，它所产生的物理化学反应最初在基层，随时间推移在混凝土内部渗透形成结晶体结构不损坏，性能稳定不分解。

图1-9　环境侵蚀造成的大坝结构破坏

图1-10　地震造成的建筑物破坏

图1-11　房屋吊顶开裂

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图1-12　房屋墙体开裂

图1-13　建筑物外墙体开裂

在1942年德国化学家劳伦兹·杰逊发明了水泥基渗透结晶型防水材料（简称CCCW）。60年代在欧洲、北美、日本得到了进一步地发展。我国80年代起引进CCCW防水材料，开始应用于上海地铁工程。90年代中期开始国内生产，但关键的活性化学物质仍需进口。而活性化学物质是水泥基渗透结晶型防水材料的核心成分，也是各生产厂家进行保密的部分。CCCW是以普通波特兰水泥（或普通硅酸盐水泥）为载体，精选的石英砂或特殊处理过的硅砂（SiO2）为骨架，加入特殊的活性化学物质混合后得到的一种新型刚性防水材料，以粉状形式供应给用户。水泥基渗透结晶型防水材料可以分为两类：一类是水泥基渗透结晶型防水涂料；另一类是水泥基渗透结晶型防水剂。两者的使用方式虽然不同，但防水机理是一样的。但由于试验方法不一致，地域性局限大，极大地影响这种新型防水材料在全国范围内的推广。鉴于此类材料防水性能的优异性，国家制定了统一的国家标准—《水泥基渗透结晶型防水材料》（GB18445-2001）。这对企业组织生产，提高产品质量，从而保证防水工程质量，促进这种新产品在全国更大范围的推广使用是十分必要并具有重大意义的。

CCCW材料是无机防水材料，形成结晶体后不易老化，晶体多年后遇水仍能激活水泥，产生新的晶体继续密实，因此具有独特的自修复能力。CCCW材料对混凝土还具有补强作用，加入该材料的混凝土结构，由于不是晶体结构的重新激活而是未水化的水泥被激活，所以增加了晶体的密实度，使混凝土强度提高了20%左右。另外，由于CCCW材料抗渗性能与自愈性能好、黏结力强、防腐蚀，以及环保、无毒无害、易于施工等特点，已被广泛应用于地下工程、桥梁路面、饮用水、蓄水池、污水处理等结构防水中，防水效果显著，并获得工程界的好评。

渗透结晶防水材料具有无可比拟的二次抗渗性以及与水泥混凝土良好的相容性。在混凝土中掺入一定量的该材料能够有效封住结构基面微小开裂带来的渗漏，对混凝土能够起到补强作用。混凝土结构的开裂是个世界性的问题，许多发达国家虽然解决了结构前期毛细孔渗水问题，但终究解决不了结构开裂带来的渗漏。此防水材料虽不能根治混凝土结构的开裂，但最起码能有延缓结构开裂的作用。渗透结晶对混凝土到底有多大作用，在防水界尚有争论，但是CCCW材料确实能够产生大量结晶体，只是针对渗透深度的问题说法不一。根据相关研究与分析，只要水通过基体表面对结构的侵淫有多深，那么认为渗透就有多深。总之，CCCW材料既适合防水，也适合堵漏，它的推广应用使防堵结合，特别有利于地下混凝土工程的抗渗防漏，其防水性能虽不至于神乎其神，但却优于普通防水材料，已是一个不争的事实，它的应用范围也将愈来愈广泛。

水泥基渗透结晶型防水材料以其优异的性能受到了国内外用户的青睐，因此必须加强核心关键技术的开发研究。但是国内许多公司的产品中所含的活性化学物质依靠进口或不具有核心专利技术，导致这些产品价格较高，严重制约了这一高新技术成果在我国的推广应用。国内科研人才及顶尖团队也应该对研究混凝土裂缝自修复的评价和检测手段提出更好要求。如何正确评估和检测混凝土裂缝自修复的效果，将对自修复技术的推广应用具有重大意义。