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 产品介绍-》慕湖产品


3010 水泥基渗透结晶型防水涂料
cementitious capillary crystalline waterproofing materials

  其主要成分硅酸盐水泥、精选石英砂、特种活性化学物质等,为灰色粉末状材料。
   其防水机理在于以水为载体,通过水的引导,借助强有力的渗透性,在混凝土微孔及毛细管中进行传输、充盈,发生物化反应,形成不溶于水的枝蔓状结晶体。结晶体与混凝土结构结合成封闭的防水层整体,堵截来自任何方向的水流及其它液体侵蚀。达到永久性防水、耐化学腐蚀的目的,同时起到保护钢筋,增强混凝土结构强度的作用。
   It contains silicate cement, quality quartz grit, and special active chemical materials, it shows as powder in grey.
   Its water-proof mechanism shows that taking water as the carrier, by conduction of the water, depending on the powerful infiltration, do transmission and filling in the micro concrete pole and capillary, generate physical and chemical action, and then form the crystal in water-resistant branch shape. The crystal and concrete combine into the closed water-proof layer to block the erode of water flow and other liquids from all directions. In this way, to get a lasting water-proof and corrosion-resistant purpose, at the same time , protect the reinforcing steel bar and enhance the concrete structure.

一、特点 Specialty
1 、在混凝土界面涂刷两层该材料,即可承受 1.2MPa 以上的水压力。
2 、在混凝土界面涂刷该材料所产生的物化反应渗透到混凝土内部,渗透深度可达 100mm 以上。
3 、在混凝土界面涂刷该材料的形成的不溶于水的枝蔓状结晶体,将缝隙密实,堵塞渗透水路,小于 0.4mm 的混凝土裂缝都可填补与自我修复。
4 、可确保在 PH 值 3.0~11.0 ,温度 -30 ℃ ~ 120 ℃ 的情况下保持超强的防水效果,并能保护钢筋及提高混凝土强度。
5 、与其它材料兼容性好,其防水层表面可随意涂刷水泥砂浆、白灰膏、油漆、树脂涂料等材料。
6 、施工方法简便,省工省力。对混凝土界面不需做找平层,涂刷后无需做保护层。

1 、 Paint the material for two times on the interface of the concrete, then it can bear above 1.2MPa hydraulic pressure.
2 、 The action generated by the painting in the interface of the concrete filter into the internal concrete, the filtering deep can reach to above 100mm .
3 、 The water-resistant crystal in branch shape formed by painting the material in the interface of the concrete will seal the gap and block the soaking water way , the concrete gap less than 0.4mm can be padded and self-repaired.
4 、 Can ensure under condition of PH3.0~11.0, -30 ℃ ~ 120 ℃ keep a strong waterproof effection and proterct reinforcing steel bar and enhance the intensity of concrete.
5 、 Has a good compatibility with the other material, its waterproof surface can freely paint the cement mortar, whitewash plaster, painting and resin dope.
6 、 Easy work can save labor and time. It doesn't need to flat the concrete's layer and doesn't need to do protection after painting.

二、适用范围 Application
   地下铁道、地下室、水库、冷却塔、水坝、隧道、屋顶广场、停车平台、电梯坑、游泳池、食品贮藏库、污水池、桥梁结构、水族馆、粮仓、高速公路、机场、停机坪、油池、运动场、混凝土路面、卫生间等。
   Subway, basement, reservoir, cooling tower, water dam, tunnel, roof plaza, parking platform, elevator pit, swimming pool, food storeroom, drainage pool, bridge structure, aquaria, grain storehouse, high-speed road, airport, parking apron, oil pool, sport square, concrete road and toilet.
   水泥基渗透结晶型防水材料是一种含有特殊活性物质的灰色粉状材料,将其涂刷在混凝土表面后,当有水存在时,活性物质渗透到混凝土内部,并在孔隙和裂缝中生成不溶于水的针状结晶体,堵塞渗水通道,提高混凝土的抗渗性。
   当混凝土失水干燥时,活性物质处于休眠状态,一旦有水渗入,活性物质继续反应,生成新的结晶。涂刷过渗透结晶型防水材料的混凝土具有自我修复功能,其防水能力长期存在。

           针状结晶体                   致密的结构

   在系列防水产品中,浓缩剂是化学活性最强的一种。这种浅灰色粉末加水调合之后,可以用做地上或地下的混凝土的浆状涂料,也可以用作双涂层中的第一层涂料。主要用于防渗、防潮、可以将此产品调成半干状的料团,用于结构连接处堵漏,修补裂口、结构连接处的缺陷和蜂窝麻面状的结构。

应用指南
  
不能在雨中或环境温度低于 4℃ 时使用。
   由于涂料在混凝土中结晶形成过程的前提条件需要湿润。所以无论新浇筑的,还是旧有的混凝土,都要用水浸透,但不能有明水。
   新浇的混凝土表面在浇筑 20 小时后方可使用。
   混凝土浇筑后的 24-72 小时为使用涂料的最佳时段,因为新浇的混凝土仍然潮湿,所以基面仅需少量的预喷水。
   混凝土基面应当粗糙、干净 , 以提供充分开放的毛细管系统以利于渗透。所以对于使用钢模或表面有反碱、尘土、各种涂料、薄膜、油漆及油污或者其它外来物都必须进行处理,要用凿击、喷砂、酸洗(盐酸)、钢丝刷刷洗、高压水冲等。(如使用盐酸腐蚀法,必须先用水打湿。酸处理后表面应用水彻底冲净)。结构表面如有缺陷、裂缝、蜂窝麻面均应修凿、清理。
   将与干净的水调合(水内要求无盐和无有害成分)。混合时可用手电钻装上有叶片的搅拌棒或戴上胶皮手套用手及抹子来搅和。
  混料时要掌握好料、水的比例 , 一次不宜调多 , 要在 30 分钟内用完 , 混合物变稠时要频繁搅动 , 中间不能加水。
  刷涂时按体积用 5 份料、 2 份水调和 , 一般刷一层是 0.65 -0.8kg /m 2 。
  喷涂时按体积用 5 份料、 3 份水调和 , 一般喷一层是 0.8 -1kg /m 2 。
   在养护过程中必须用净水,必须在初凝后使用喷雾式,一定要避免涂层被破坏。一般每天需喷水 3 次,连续 2-3 天 , 在热天或干燥天气要多喷几次,防止涂层过早干燥。
在养护过程中,必须在施工后 48 小时内防避雨淋、霜冻、日晒、风吹、污水及 2℃ 以下的低温。在空气流通很差的情况下,需用风扇或鼓风机帮助养护(如封闭的水池或湿井)。露天施工用湿草袋覆盖较好,如果使用塑料膜作为保护层,必须注意架开 , 以保证涂层的 " 呼吸 " 及通风对盛装液体的混凝土结构(如游泳场、水库、蓄水槽等)必须 3 天的养护之后,再放置 12 天才能灌进液体。对盛装特别热或腐蚀性液体的混凝土结构,需放 18 天才能灌盛。
   在养护过程中必须用净水,必须在初凝后使用喷雾式,一定要避免涂层被破坏。一般每天需喷水 3 次,连续 2-3 天 , 在热天或干燥天气要多喷几次,防止涂层过早干燥。在养护过程中,必须在施工后 48 小时内防避雨淋、霜冻、日晒、风吹、污水及 2℃ 以下的低温。在空气流通很差的情况下,需用风扇或鼓风机帮助养护(如封闭的水池或湿井)。露天施工用湿草袋覆盖较好,如果使用塑料膜作为保护层,必须注意架开 , 以保证涂层的 " 呼吸 " 及通风。对盛装液体的混凝土结构(如游泳场、水库、蓄水槽等)必须 3 天的养护之后,再放置 12 天才能灌进液体。对盛装特别热或腐蚀性液体的混凝土结构,需放 18 天才能灌盛。

水泥基渗透结晶型防水涂料( C )
水泥基渗透结晶型防水剂( A )

表 1 匀质性指标

序 号

试 验 项 目

指 标

1

含水量

应在生产厂控制值相对量的 5% 之内

2

总碱量( Na2O+0.65K2O )

3

氯离子含量

4

细度( 0.315mm 筛)

应在生产厂控制相对量的 10% 之内

注:生产厂控制值应在产品说明书中告知用户。

 

表 2 受检涂料的物理力学性能

序号

试 验 项 目

性 能 指 标

I

II

1

安定性

合 格

2

凝结时间

初凝时间, min

20

终凝时间, h

24

3

抗折强度, MPa ≥

7d

2.80

28d

3.50

4

抗压强度, Mpa ≥

7d

12.0

28d

18.0

5

湿基面粘结强度, Mpa ≥

1.0

6

抗渗压力( 28d ), MPa ≥

0.8

1.2

7

第二次抗渗压力( 56d ), MPa ≥

0.6

0.8

8

渗透压力比( 28d ), %

200

300

 

表 3 掺防水剂混凝土的物理力学性能

序 号

试 验 项 目

性 能 指 标

1

减水率, % ≥

10

2

泌水率比, % ≤

70

3

抗压强度比

7d , % ≥

120

28d , % ≥

120

4

含气量, %

4.0

5

凝结时间差

初凝, min

> -90

终凝, min

 

6

收缩率比( 28d ), % ≤

125

7

渗透压力比( 28d ) ,% ≥

200

8

第二次抗渗压力( 56d ), MPa ≥

0.6

9

对钢筋的锈蚀作用

对钢筋无锈蚀危害


执行标准: GB 18445 2001

以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材,掺入活性化学物质制成的水泥基渗透结晶型防水材料。

水泥基渗透结晶型防水材料是一种刚性防水材料。与水作用后,材料中含有的活性化学物质通过载体向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不溶于水的结晶体,填塞毛细孔道,从而使混凝土致密、防水。水泥基渗透结晶型防水涂料是一种粉状材料,经与水拌合可调配成刷涂或喷涂在水泥混凝土表面的浆料;亦可将其以干粉撒覆并压入未完全凝固的水泥混凝土表面。

一、刮涂施工法

1 、刮涂施工法的灰浆调配: 调配好灰浆是保证防水施工质量的关键,本材料对灰浆的调配要求很严格。首先,要求在拌料时边拌边用,拌好的浆料要求 20min 内用完;一般一次性拌料不能超过 2 ㎏,以免来不及用完造成浪费。如果暂时用不完快要发硬时可少许加些水搅拌后赶快用掉,已经发硬的灰浆不能再用。其次,要求严格掌握好水灰比,本材料一般用 3 份重量料加入 1 份重量水搅拌至黏糊状。拌料时应慢慢地加水,至料能拌开为止,拌好的灰浆刮在抹灰铁板上要粘在一起不掉下来,如果稀稀落落掉下来说明水加多了,拌料时应注意搅拌均匀,灰浆中不能有没拌开的干料球。

2 、对基面的处理要求: 新的结构在养护期结束后马上就可以进行防水施工,老的结构在做防止施工前要把原有的防水涂层清除掉,不能有浮灰、油污,凹凸、破损不平的要进行找平及修补。

3 、施工时的注意事项: 施工时,把按要求调配好的浆料均匀涂布在需要防止的基面上。迎水面防水施工时,因无法预知可能存在的渗水部位,应略增加用量,尽可能提高防水涂层的抗渗能力,并注意蜂窝状基面的处理。背水施工时,哪怕微小的渗漏都容易发觉,在防水施工前先进行堵漏处理。常规用量:每平方米用料 1.2 ~ 1.5 ㎏。涂层厚度:在 1.0 ~ 1.2 ㎜。施工要求:一次涂布完成。要注意涂布基面的清洁和湿润处理(充分湿润,但不要有明水)。涂布后的防水涂层必须在初凝前用油漆刷蘸水来回拉刷或喷细雾保养,边涂布边保养,这一点非常关键。暴晒在阳光下的涂层可持续 1 ~ 2 天用清水喷洒养护。

二、干撒施工法

1 、在混凝土浇注并振捣密实碾压平整后(混凝土未完全凝结前),进行施工。按规定用量均匀地撒在混凝土表面,及时压实抹光。终凝后检查是否有不良施工处并及时修补;若处在暴晒下,应洒水保养一天(根据工程情况做具体施工方案)。注意:喷撒均匀,不可偷工减料。 2 、常规用量: 每平方米用料 ≥1.0 ㎏。 3 、涂层厚度: 在 0.8 ~ 1.0 ㎜。  

[ 应用实例一 ]

CCCW 涂层防水施工

1 、特点
( 1 )防水性能独特。 CCCW 涂料与混凝土合为一个整体,能从结构内部抵抗较高的静水压力,晶体结构多年后还能重新激活,密封或再密封后来形成的裂缝。
( 2 )增强混凝土耐久性,延缓混凝土碳化和腐蚀过程,防止钢筋锈蚀。
( 3 )施工工艺简便。不需对基层找平、干燥,不需要底油,在回填土、绑钢筋等交叉作业时不需保护。
( 4 )施工时无明火作业,无刺激性气味。
( 5 )无毒,可以应用于盛水及食品的混凝土结构上。
( 6 )允许混凝土“呼吸”, CCCW 晶体间缝隙可让空气和水蒸气通过,可以避免潮湿蒸汽的积蓄。

2 、适用范围
( 1 )地下结构刚性防水,如建筑物地下室、隧道、游泳池、水坝等。也可以应用在迎水面或背水面。
( 2 )对地下构筑物存在的相对位移,用柔性材料填充的沉降缝、变形缝, CCCW 不适应。
( 3 ) 4 ℃ 以下,该材料不宜施工。
( 4 ) CCCW 只适应混凝土结构。

3 、工作原理
CCCW 结晶防水产品由硅酸盐水泥、经过处理的极细硅砂及多种性质活泼的化学物质组成,是一种青灰色的干粉状混合物。
CCCW 以适当的比例与水混合后,以灰浆的形式涂刷到混凝土基层表面,与混凝土的成分在结构内部发生反应,生成不溶的树枝状纤维晶体结构,分布在混凝土的微孔和毛细管道中,且在施工后乃至很长的一段时间里,在有水条件下,仍能沿着混凝土基层的微细小裂缝和毛细孔管道中的渗透水向内层反应发展,生成枝蔓状结晶体,填塞细小的渗漏水通道,从而提高混凝土强度和堵水防水的效果。

4 、工艺流程
基层处理→特殊部位加强→涂刷或喷 CCCW 浓缩剂涂层→养护。
( 1 )基层处理
用钢丝刷、打磨机或 5 %的盐酸溶液清洗基层表面的浮浆、返碱、尘土、油污以及表面涂层等杂物,并使光滑的混凝土表面变成粗糙面,然后用清水冲洗至中性。在使用 CCCW 前,混凝土表面必须再次用干净水冲洗,使混凝土表面具有完全湿润的粗糙面。

( 2 )特殊部位处理
1) 对穿墙孔、结构裂缝 ( 缝宽大于 0.4 ㎜ ) 、施工缝等缺陷应凿成 U 形槽,槽宽 20 ㎜、深度 25 ㎜。用水冲刷干净并除去表面的积水,再涂刷 CCCW 浓缩剂灰浆到 U 形槽内,让灰浆达到初步固化 ( 施工后 1 ~ 2h 之间 ) ,然后用锤子将 CCCW “浓缩剂”的半干燥剂填满空穴并捣实。
2) 对蜂窝结构及疏松结构均应凿除,将所有松动的杂物用水冲刷掉,直至见到坚硬的混凝土基层,并在潮湿的基层上涂刷一层 CCCW 浓缩剂,随后用防水砂浆或防水细石混凝土填补并捣固密实。
3) 特殊部位加强作法见图 1 ~ 3 。          

图 1 外墙后浇带防水处理构造示意
图 2 底板后浇带防水构造示意

图 3 管道防水节点作法示意 注: U 形槽在浇筑混凝土时预留;在 U 形槽中刷 CCCW 涂料;在 U 形槽中 填满 CCCW 半干燥剂并捣实。

( 3 )配料
1) 用于涂刷施工时,重量配合比为 CCCW :水: 1 : 0.4 ,按计量过的粉和水倒人搅拌机内搅拌均匀,无搅拌设备时也可人工搅拌,但必须拌合均匀。
2) 用于喷洒施工时,重量配合比为 1 : 0.6 ,拌合方法同上条。
3) 用于填实孔洞、 U 形槽的半干燥剂重量配合比: CCCW 浓缩剂:水 =6 : 1 ,拌合 10 ~ 15s ,待混合物中出现固体块后使用。
4) CCCW 涂料应在搅拌后 60min 内用完, CCCW 半干燥剂应在混合后 15min 内用完。

( 4 )涂刷
1) 施工应采用半硬性的鬃毛刷用力往返涂刷或用专门喷洒机具喷涂。 CCCW 涂料用量控制在 0.8 ~ 1kg /m 2 。涂层厚度应控制在 1.2 ㎜。
2) 当设计需要使用第二层改良性 CCCW 涂料时,可在第一层涂料达到初步固化,即在施工后 1 ~ 2h 之间使用。当发现第一层涂料干燥太快时,应稍浇水湿润 ( 但无明水 ) ,再刷第二层涂料。

( 5 )防水层处理
1) CCCW 防水层一般无需保护层。
2) 当经过 CCCW 处理的混凝土结构面外还要加一层混凝土或有砂浆、涂料等作法时,应在防水涂料完全固化,即 8 ~ 48h 之间施工,此外宜采取界面剂刷于防水层上,以增加粘结力。
3) 当经 CCCW 处理的混凝土面外涂刷漆、环氧树脂或类似涂料时,应在 CCCW 防水层 21d 养护后进行。使用涂料前宜用 15 %的盐酸按 1 : 4( 体积比 ) 用水稀释后清洗表面,然后再用清水清洗混凝土表面。

( 6 )养护
1) 当 CCCW 涂层固化到不会被喷洒水损害时 ( 约 2h) 开始养护,养护时间不少于 72h ,每天喷洒水至少 3 次 ( 天气炎热时,应增加喷水次数 ) 或用潮湿的粗麻布覆盖。由于 CCCW 涂层在养护期需要与空气直接接触来确保养护成功,故严禁采用不透气的塑料薄膜等材料直接覆盖在涂层上。
2) 养护过程中, CCCW 涂层必须避免雨水、大风、日晒、霜冻和泥浆的侵蚀。
3) 对于要用于存放液体的结构,如水池,应保持 3d 的养护,在 12 ~ 18d 的完全固化期之后方能投入使用。
4) 如果空气流通条件差,如沉箱或小的封闭的沉井,宜使用风扇或鼓风设备,以保证涂料接触足够的空气。
5) 涂刷 CCCW 涂料 36h 后才能进行回填。如果涂刷后 7d 内回填,回填土必须湿润,以避免回填土从 CCCW 涂料中吸收水分。

5 、材料及施工机具
( 1 )浓缩型 CCC W :用于混凝土面层单层涂料或在需双层涂料时做第一层防水,或作为干料填补混凝土裂缝、施工缝、孔洞。
( 2 )改良型 CCC W :能产生较硬面层,保护下层涂料,也可作为外部防潮材料。
( 3 ) CCCW 的技术指标: CCCW 的适用条件如表 1 所示。

表 1 CCCW 适用条件

pH 值范围

3.0 ~ 11.0 持续接触; 2.0 ~ 12.0 间歇性接触

温度范围

-32 ℃ ~ + 13 ℃ 持续性; -185 ℃ ~+ 153 ℃ 间歇性

湿度

无影响

紫外线

无影响

含氧量 ( 氧化 )

无影响

目前国内对该产品的检验依据为:《无机防水堵漏材料 ( 抗渗防潮型 ) 技术规程》 (BJ/RZ05) 。

( 4 )施工机具:搅拌机具,用于拌合水和 CCCW ;有弹性的鬃毛笤帚、大小刷子,用于涂刷 CCCW 涂层;喷涂机具,喷涂施工时采用;台秤,用于计量。

6 、质量标准
( 1 )混合料配合比及涂层施工操作应符合工艺规定要求。
( 2 ) CCCW 涂膜层厚薄均匀,不允许漏涂和露底,不符合要求的应修整重刷。
( 3 ) CCCW 涂膜层用量应符合规定要求,涂层应保证 0.8 ~ 1 ㎏ /m 2 ,并在规定的时间内用完。
( 4 ) CCCW 涂膜层在施工养护期间不得损坏,否则需进行修补。
( 5 )混凝土表面不应过于光滑,否则应进行酸洗或砂磨,使之粗糙。
( 6 )进场材料应有准用证、合格证和检测报告,经现场复验合格后方能使用。
( 7 ) CCCW 产品必须密封存放在干燥场所,且不能受冻 ( 存于 7 ℃ 以上的环境 ) ,通常情况下存放期为 1 年,不得使用过期变质产品。

7 、劳动组织及安全措施
( 1 )劳动组织
1) 在施工面积不大和用料不多时,可单人操作,即一人完成 CCCW 配料、运输和涂刷全过程。
2) 施工面积较大时,可设一人配料运输, 5 ~ 8 人涂刷,每班日施工面积可达 100 ~ 200m 2 ,根据工程量及进度要求安排作业班数。
( 2 )安全措施
1) 采用机械施工时,搅拌及喷洒机具应严格按操作规程作业。
2) 需搭设脚手架时,应按方案搭设和使用。

8 、效益分析
目前进口产品为 60 元 /kg ,合资企业产品约 40 元 /kg 。所以每平方米造价 ( 材料费 ) 在 40 ~ 60 元之间 ( 按每平方米用量 1kg 计算 ) 。但由于该产品具有施工简便、性能优越、适应性强、适用范围广等特点,具有明显的技术和经济综合优势,值得重视和推广。

9 、工程实例
北京民族文化宫大修工程文物库及书库地下室外墙为混凝土结构,防水采用混凝土面层刷 CCCW 一道,外加防水砂浆 20 ㎜厚,防水砂浆与经 CCCW 处理过的混凝土面层用 302 界面剂处理。采用本工法施工,施工面积 2400m 2 ,施工后检查砂浆与混凝土面粘结牢固,无空鼓,外墙无渗水现象,防水效果很好。

 

[ 应用实例 2]

水泥基渗透结晶型防水材料的应用

1 、 CCCW 对裂缝的修复作用
CCCW 的防水作用主要是对水泥基材料裂缝和孔隙的修复作用,这种修复作用是在有水的前提下通过毛细孔的渗透结晶和裂缝自愈合作用达到的。目前,所提出的水泥基材料裂缝自愈合机理主要包括:结晶沉淀机理、渗透结晶机理等,但目前普遍运用渗透结晶机理来解释。
( 1 )渗透结晶愈合机理
渗透结晶机理认为,利用在水泥基材料内部掺入活性外加剂或在外部涂挂一层含有活性外加剂涂层,在一定的养护条件下,以水为载体,通过渗透作用,这些特殊的多种活性化学物质 ( 表 1) 在水泥基材料的微孔及毛细孔中传输,填充并催化水泥基材料中未完全水化的水泥颗粒继续发生水化作用,形成不溶性的晶体 ( 图 1) 。其主要化学反应方程可表述为:

C 3 S + H 2 O→C - S - H + Ca(OH) 2 (1)

R - SiO 2 + Ca(OH) 2 + H 2 O→C - S - H (2)

表 1 活性化学物质的化学成分

原料组成

SiO 2

CaO

MgO

Na 2 O

K 2 O

Fe 2 O 3

Al 2 O 3

催化剂

配合比

37±5

33±5

5±1

5±1

2±1

2±1

6±1

2±1

当水泥基材料环境干燥时,该活性化学物质处于休眠状态;当水泥基材料开裂,有水渗入时,该物质继续水化生成新的结晶,对裂缝进行自动填实,实现自愈合作用。水化反应生成的结晶体,通常可以增长到 0.4mm ,即高于混凝土毛细管径的最大尺寸 ( 也即能够适用的裂缝最大宽度 ) ,从而使混凝土致密、防水。还有一种观点认为, CCCW 中的渗透扩散主要通过其组成中埃米级的催化剂,这种催化剂是一种钙的络合物,它可同水一起在细微的空间内自发地向混凝土体内扩散,并且可在较低的质量分数 (1 × 10 - 8 ) 下起催化作用,促使水泥结晶不断产生。钙的络合物扩散在混凝土空隙的水中,因溶解度的差异,与反应型 SiO 3 2 - 反应, SiO 3 2 - 与络合物中的钙离子结合生成硅酸钙沉淀到混凝土的孔隙中。置换出的络合物不断与水泥混合系统中的钙离子形成新的钙络合物,再与反应型 SiO 3 2 - 发生结合,产生新的结晶物。
              
                图 1 渗透结晶图示

( 2 )自愈合机理
有研究认为,物理、热学与力学过程对水泥基材料在水流或水介质作用下微细裂缝的自愈合有一定的影响,但 CaCO 3 晶体在裂缝中化学结晶沉淀是主要自愈合机理。水泥水化产物中, Ca(OH) 2 晶体约占 25 %左右,但它与周围空气和水分中的 CO 2 发生反应。 通过对晶体生长机理进行深入研究认为,在 CaCO 3 - CO 2 - H 2 O 组成的物质体系中,根据以下方程:

Ca 2 + + CO 3 2 - CaCO 3 (7.5 < pH < 8) (3)

Ca 2 + + HCO 3CaCO 3 + H + (7.5 < pH < 8) (4)

不溶于水的 CaCO 3 的形成依赖于混凝土中的 Ca 2 + 和水中的 HCO 3 - 或 CO 3 2 - 。 CaCO 3 晶体和 Ca(OH) 2 晶体在裂缝中不断聚集、生长而填满裂缝,它们产生机械粘合作用,即用以补充晶体与晶体之间,以及晶体与集料包裹的浆体表面之间的化学粘聚力,致使裂缝逐渐修复。混凝土裂缝中是否形成 CaCO 3 以及如何促进晶体生长主要取决于温度、 pH 值、 CO 2 浓度、湿度、 C a CO 3 的湿度指数、溶液中离子集中程度和 CaCO 3 的溶解产物。 CCCW 中的载体主要是硅酸盐或普通硅酸盐水泥,它的裂缝愈合反应一定包含公式 (3) 、 (4) 过程。

( 3 ) 渗透-沉淀-结晶愈合机理
对于 CCCW 的修复裂缝作用,简单地用渗透结晶机理或自愈合机理来解释是不够的,本文认为这种修复作用可能是一个渗透-沉淀-结晶的过程,而且是比较漫长的过程。

在母体的激发下, CCCW 可能发生结晶沉淀和渗透结晶两种反应类型。水化反应开始后, CCCW 颗粒分散或溶解在水中,这些颗粒一部分发生水化,而较大部分为未来得及水化的颗粒;水化产物也会在水中形成一定数量的离子,但相当数量的水化产物在水中沉淀。这些含有离子、 CCCW 颗粒和水化产物沉淀的液体向裂缝和毛细管中渗透,有一部分沉淀慢慢聚集成核,生长为晶体;这时溶液中的反应平衡被破坏,促使沉淀和胶凝物质不断产生,形成的晶体和胶凝物质越来越多。沉淀条件在水与硬化水泥浆体的界面处比水与骨料的界面处更易满足,并在那里聚集,导致方程 (1) 和 (4) 的发生,产生 C-S-H 、 Ca(OH) 2 沉淀和 CaCO 3 沉淀等产物。随后晶体生长取决于不同的晶体生长过程,并且这些过程由裂缝中复杂的物理化学变化所决定。当 CCCW 中的反应产物消耗殆尽,裂缝界面和内部的未水化颗粒透过界面开始溶解,但这时反应开始变慢,在母体的激发下不断发生上述反应,直至裂缝闭合,同时水化产物不断填充较小的孔隙,使其更加致密,甚至产生微膨胀,以增强与裂缝界面的粘结力,与周围硬化的水泥基材料形成一个低渗透性的修复整体。

2 、 CCCW 的水化产物及其影响因素分析

( 1 ) CCCW 的水化产物

水泥基水化产物相的性质决定着它的性能,水化产物相一直是人们关心的热点。 CCCW 中采用了大量的硅酸盐水泥或普通水泥做载体,必然有水泥的水化产物,其中一部分性质稳定的为最终产物,有一部分是初级产物要发生转变。结合其他研究者的分析与厂商提供的 SEM 扫描电镜照片 ( 图 2) ,可以认为 CCCW 水化产物主要为以下几种:

                (a)            (b)

图 2 CCCW 水化产物扫描电镜照片 [(a)3d 照片; (b)26d 照片 ]

1) C-S-H 凝胶体,它也是水泥的主要水化产物;
2) Aft 、 Afm 晶体;
3) Ca(OH) 2 晶体;
4) CaCO 3 晶体,由于水化产物溶液中含有 Ca 2 + ,渗透的水溶液含有大量的 CO 2 ,会产生一定数量的 CaCO 3 晶体;
5) 硅酸钙结晶体。
6) 少量的其他水化产物以及母体产生的水化产物,具体类型目前不太清楚。

( 2 )影响因素分析
由于对 CCCW 水化的影响因素研究结果很少,本文根据现有研究结果并进行分析,简单归纳为以下一些影响因素,但具体的影响规律还有待进一步研究。

1) 由于可能出现的结晶产物都含有 Ca 2 + ,所以 Ca 2 + 的浓度起到关键的作用,可以认为 CCCW 的水化反应以及产物类型主要由 Ca 2 + 浓度控制。一开始 Ca 2 + 浓度主要由 CCCW 浆体和裂缝表面产生,晶体生长实际由表面控制着。一旦这些离子消耗殆尽,则 Ca 2 + 便会从混凝土内部通过扩散作用扩散到裂缝表面,此时晶体生长便开始由扩散作用所控制。只要裂缝界面有 Ca 2 + ,晶体生长便会快速发生。在裂缝界面上的 Ca 2 + 耗尽后,由于浓度差异,便会产生 Ca 2 + 的扩散。在这种情况下, Ca 2 + 透过混凝土和已存在的晶体层的扩散所需时间要长于 Ca 2 + 被晶体吸收和合成所需时间,这个时期 CCCW 的渗透沉淀愈合反应要慢一些。
2) 结晶沉淀与渗透结晶使裂缝自愈合的必要条件是有水或足够的湿度,因此 CCCW 发生反应必须有足够的水分。
3) 裂缝宽度和水压力对 CCCW 水化产物的形态可能有较大影响,也对裂缝自愈合有很大影响,裂缝太宽、水压太大可能都是不太有利的。
4) CCCW 中的骨料 (SiO 2 ) 主要起润滑和分散作用,对 CCCW 水化产物类型影响不大。
5) 水的种类 ( 如水的硬度 ) 对 CCCW 的水化以及水化产物可能有较大的影响。

3 、 CCCW 研究与应用中存在的问题
( 1 ) CCCW 的最佳组成
CCCW 中的母料是材料组成的核心技术,虽然该材料的工程应用很多,工程类型也很广泛,但对母料组成研究的不多。

表 2 活性化学物质的化学成分

原料组成

A

B

Ca(OH) 2

缓凝剂 K 3

减水剂 Z

配合比

2%

3%

5%

5 ‰

5 ‰

CCCW 的活性化学物质 ( 表 2) ,与表 1 国外的配方对比,似乎有很大差别,但用其配制的 CCCW 也能满足《水泥基渗透结晶型防水材料》 (GBl8445 - 2001) 标准。

( 2 ) CCCW 的细度
CCCW 的重要特征是超细,但细到什么程度值得研究,不过目前关于 CCCW 细度的研究结果很少。微细化不仅能显著改善其水化反应性能,而且能提高渗透性和强度,改进产品性能,该方面的研究已成为高性能水泥基材料研究的一个重要分支。对 CCCW 的细度应重点研究以下问题: (1) 对水化速率的影响; (2) 对凝结时间的影响; (3) 对流变性和填充性的影响; (4) 对强度的影响; (5) 对渗透性能和其他耐久性能的影响。

( 3 ) CCCW 的修复效果评价
1) 工程应用效果
自从 CCCW 发明以来,已经在世界上形成数十个品牌,并形成了系列产品。 20 世纪 60 年代开始,产品的应用领域不断扩大,从最初的仅用于地下工程,到现在已经应用于地下铁道、饮用水厂、污水处理厂、水利大坝、水电站、核电站、桥梁路面、铁路轨枕、防水堵漏工程、混凝土表面老化处理等。围绕工程的应用,也开展了大量的工程应用研究。据研究资料,使用 CCCW 可防止混凝土工程的钢筋腐蚀,增加混凝土的抗渗透性能,防止混凝土的收缩裂缝,提高混凝土寿命等。国外应用最长时间的工程已达 50 年,我国的最长应用时间也 20 多年,取得了良好的使用效果。但 CCCW 对工程类型和应用是否有局限性,例如对混凝土裂缝宽度和裂缝种类的适用性,低温和高温施工条件下材料性能敏感性和差异性等,目前并没有涉及这方面的文献报道。
目前对裂缝修复效果的评价一般主要考虑强度的回复率、裂缝界面图像分析以及第二次抗渗压力,显然这些方法不能直接用于实际工程中。

2) 有关标准及工程验收
国家标准《水泥基渗透结晶型防水材料》 (GBl8445 - 2001) 的编制依据主要参考了《砂浆、混凝土防水剂》 (JC474) 、《混凝土外加剂》 (GB8076 - 1997) 、《水运工程混凝土试验规程》 (JTJ270 - 1998) 。其中对细度指标的规定没有明确的绝对指标,只是规定了相对指标,忽略了水泥基材料细度对产品反应性能的影响。我国新颁布的《地下工程防水技术规范》 (GB50108 - 2001) 也推荐了 CCCW ,这在对该材料性能和机理还没有足够了解的情况下,显得比较仓促,很多方面缺乏比较充分的试验,应进一步研究。
CCCW 作为防水材料的验收仍执行《地下工程防水技术规范》 (GB50108 - 2001) ,但是它又有别于其他防水材料,同时在非防水工程也得到了应用,有必要制定一个工程应用的验收标准或在相关规范中进行补充。

水泥基渗透结晶性防水涂料施工

1 、水泥基渗透结晶性防水涂料的产品特性
a )可在迎水面或背水面施工,与混凝土组成完整的整体,使用年限与结构体一样持久。
b )可在 100 %湿润或初凝混凝土基上施工,节省工期。
c )能抵受侵蚀性地下水、海水、氯离子、碳酸化合物、氧化物、硫酸盐及硝酸盐等绝大部分化学物质的侵蚀,起到保护混凝土和加强钢筋的作用。
d )无毒,经核准可用于饮用水领域。
e )当进行回填土、扎钢筋、强化网或其他惯常程序时无需特别保护,涂刷之前,无须在混凝土表面找平层,节省成本、缩短工期、易于施工、穿透深入并封闭混凝土中毛细管地带及收缩裂缝,在表面受损的情况下,其防水及抗化学特性仍能保持不变,能封闭不大于 0.4mm 的混凝土收缩裂缝,渗透深度达 1000mm 之多,增强混凝土的抗压性能,与混凝土、砖块、灰浆及石质材料均 100 %相容。

2 、水泥基渗透结晶性防水涂料的防水原理

水泥基渗透结晶型防水涂料由波特兰水泥、特别选用的石英砂及多种活性化学成分配制而成的一种粉状材料。它与水作用后,材料中含有的活性化学物质通过载体向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不溶于水的结晶体,填塞毛细孔道,从而使混凝土致密、防水。整个渗透过程能随着或与水压反方向产生作用,没有水分时,防水涂料中的活性成分会保持静止状态,当再与水分接触时就会被激活,产生新的晶体,而且会渗入混凝土内更深。所以被处理过的混凝土结构,若干年后因为振动或其它原因产生新的细微缝隙时,一旦有水渗入,又会产生新的晶体将水堵住。防水涂料对混凝土结构不仅防水而且对抗防止化学有害物质的侵蚀,保护混凝土具有极强功效。对混凝土小于 0.4mm 的裂缝可通过结晶体填充、愈合密封,增强了混凝土强度、防止化学腐蚀、防止冻融循环、仰制碱骨料反应对混凝土的破坏,并对钢筋起保护作用。

3 、水泥基渗透结晶性防水涂料的施工

3.1 工艺流程

   

3.2 基层处理

防水涂料不是由材料自身的涂布层来达到防水性能,而是由使混凝土的密致化,并与其成为一体来发挥防水效果。正因为如此,对混凝土基层的检查及处理是相当重要的工作。

3.2.1 基层的一般条件

a )混凝土拆除模板后,其结构强度属正常水平,且密度基本符合规范要求。

b )待涂刷的混凝土表面须平整、坚实,符合防水作业的常规技术规范要求。

c )防水作业表面应干净、无油污、灰尘及其它杂物。

d )无积水,即将涂刷的防水涂料完工后 48h 内不得积水。

3.2.2 基层的处理

a )水泥浮浆:以刮除、凿除、磨光等方法砌底去除混凝土面的杂物和浮浆,并清洗混凝土基面,使防水涂料能密切接合。

b )施工缝:施工缝处的蜂窝及水泥乳皮货杂物的沉积,容易形成漏水,应沿着施工缝将新混凝土凿成 U 型槽,并使用基层处理剂进行修补、抹平、压实。

c )蜂窝:在混凝土表面发现蜂窝时,将蜂窝及其四周围松脱物打除,并用基层处理剂填实、抹平。

d )油污:灰尘、油脂类、污垢及铁锈会影响防水涂料的接着性能,尤其是油脂类会形成隔膜而阻碍防水涂料的渗透作用,因此必清除干净。清水模板的脱膜剂,因具有高度的疏水性及泼水性,亦会阻碍防水涂料的渗透作用,因此在脱膜后需要水清洗混凝土表面,必要时可用铁丝刷清理这些表面区域。

e )模板拉杆的处理:须在拉杆周围挖掘 U 型槽,并在 U 型槽之较深处切断钢筋,并用基层处理剂填平,压实。

f )渗漏部位:防水施工前,一切渗漏部位均须进行修补和封堵。

3.3 材料配制

a )将 2 份的饮用水(水内要求无盐和无有害成分)倒入 5 份的水泥基干粉中(体积比为水:干粉 =2 : 5 ),然后用手提搅拌机搅拌均匀(约 3 ~ 5min );

b )每次调制的浆料,尽可能在 30min 内用完,混合物变稠时要频繁搅拌,不能加水。

3.4 防水涂料的涂刷施工

3.4.1 施工方法

用水湿润施工面,使施工面潮而不湿。防水涂料施工可采用喷涂和涂刷法。涂刷法常用硬毛刷子(采用人造纤维为较佳)施工涂刷。若以喷涂方式施工,可采用坠式斗或活塞浆式器材。一般涂刷二遍,涂层要求均匀,各处都要涂到,涂层太厚养护困难。涂刷时应注意用力,来回纵横的刷以保证凹凸处都能涂上并达到均匀。喷涂时喷嘴距涂层要近些,以保证灰浆能喷进表面微孔或微裂纹中。在第一遍防水涂层完成后,用手指轻压无痕, 4h 后即可以进行第二遍防水涂层施工,如太干则应先喷水湿润养护,防水层搭接宽为 100mm ,施工时在搭接处用水湿润后直接施工防水层。对于易产生变形的缝隙,应选用其它柔性材料和渗透结晶型涂料结合使用。对水平地面或台阶阴阳角必须注意将防水涂料涂匀,阳角要刷到位,阴角及凹陷处不能有防水涂料的过厚的沉积,否则在堆积处可能开裂。

3.4.2 温度要求

当气温高于 5 ℃ 时,水泥基渗透结晶防水涂料均可施工。

3.5 固化及养护处理

在防水工程完工后,若天气较炎热,在防水涂层表面初凝至足够硬度时(用手指触压、无痕迹)应立即尽心喷洒水养护处理,在一般情况下, 48h 内须在防水涂层涂刷表面喷洒清水 3 ~ 4 次,养护期间,不得在防水层上堆放任何物品或进行其他施工;施工后 48h 内,必须防避雨淋、沙尘暴、霜冻、暴晒、污水及 4 ℃ 以下的低温。假如施工现场通风不良,应采取通风措施,加速空气流通,保证防水涂层正常干固。露天施工用湿草袋覆盖较好,但要避免涂层积水,如果使用薄膜作为保护层,必须注意架开,以保证涂层的“呼吸”及通风。

4 、质量控制
a )基层处理严格把关,确保基层质量满足要求。
b )严把材料质量关:进场材料必须具备质保书及检验报告。
c )严把材料用量关:用防水材料进行涂刮,施工时严格按选定的配合比配料。
d )施工质量检查:严格按施工规范操作,对施工部位认真检查,防止漏做而留有渗漏隐患。
e )防水工程完工 7d 内,不得回填干土,以防止其向防水涂层吸水。

5 、结束语

水泥基渗透结晶防水涂料是一种无毒、无害的环保产品。它具有超强的渗透能力,在混凝土内部渗透结晶,不易被破坏、具有超凡的自我修复能力,可修复小于 0.4mm 的裂缝,还能防止冻融循环、仰制碱骨料反应,防止化学腐蚀对混凝土结构的破坏,对钢筋起保护作用而对混凝土无破坏膨胀作用。它施工简单、操作方便,改善了作业条件、速度快,节省工期、施工后不需作保护层,降低综合造价。水泥基渗透结晶防水涂料是一种无毒、无害的环保产品。

渗透结晶型防水材料应用技术规程

一、一般规定
1 、混凝土基体表面应平整、干净,不起皮、不起砂、不疏松。
2 、渗透结晶型防水材料应在干燥、通风、阴凉的场所贮存。

二、材料要求
1 、粉状渗透结晶型防水材料应为无杂质、无结块的粉末。液态渗透结晶型防水材料应为无杂质、无沉淀的均匀溶液。
2 、粉状渗透结晶型防水材料的物理力学性能应符合下表的要求。

粉状渗透结晶型防水材料物理力学性能

序号

试验项目

性能要求

Ⅰ型

Ⅱ型

1

安定性

合格

2

凝结时间

初凝 (min)

≥ 20

终凝 (h)

≤ 24

3

抗拆强度 (MPa)

7d

≥ 2.8

28d

≥ 3.5

4

抗压强度 (MPa)

7d

≥ 12.0

28d

≥ 18.0

5

湿基面粘结强度 (MPa)

≥ 1.0

6

抗渗性

第一次抗渗压强 (28d) (MPa)

≥ 0.8

≥ 1.2

第二次抗渗压强 (56d) (MPa)

≥ 0.6

≥ 0.8

 

渗透压强比 (28d) (%)

≥ 200

≥ 300

3 、液态渗透结晶型防水材料的物理力学性能应符合下表的要求。

液态渗透结晶型防水材料物理力学性能

序号

试验项目

技术指标

1

外观

无色透明、无气味、无毒 ,

不燃的水性溶液

2

密度 (g/cm 3 )

1.0 1 ~ 1.14

3

PH 值

≥ 10

4

黏度

按照产品说明书要求

5

表面张力

6

渗透深度(㎜)

≥ 2.0

7

抗渗性

第一次抗渗压强 (28d) (MPa)

≥ 0.8

第二次抗渗压强 (56d) (MPa)

≥ 0.6

渗透压强比 (28d) (%)

≥ 200

4 、进入施工现场的粉状渗透结晶型防水材料以每 20t 为一批,不足 20t 按一批抽样,进行外观质量检验。在外观质量检验合格的材料中,任取 5kg 样品做物理力学试验。
5 、进入施工现场的液态渗透结晶型防水材料以每 5t 为一批,不足 5t 按一批抽样,进行外观质量检验。在外观质量检验合格的材料中,任取 2kg 样品做物理力学试验。

6 、渗透结晶型防水材料的性能检验应符合下列规定:
  (1) 粉状渗透结晶型防水材料应检验安全性、凝结时间和第一次抗渗压强。
   (2) 液态渗透结晶型防水材料应检验表面张力、渗透深度和第一次抗渗压强。

三、设

1 、渗透结晶型防水材料可在结构刚度较好的地下防水工程、建筑室内防水工程和构筑物防水工程中单独使用,也可与其他防水材料复合使用。
2 、渗透结晶型防水材料宜用于混凝土基体的迎水面,也可用于混凝土基体的背水面。
3 、粉状渗透结晶型防水材料的用量不得小于 0.8kg /m 2 ;重要工程不应小于 1.2kg /m 2 。
4 、液态渗透结晶型防水材料应按产品说明书的规定进行稀释,稀释后的实际用量不得少于 0.2kg /m 2 ;重要工程不应小于 0.28kg /m 2 。
5 、细部构造应有详细设计,应采用更可靠的设防措施。宜采用密封材料、遇水膨胀橡胶条、止水带、防水涂料等进行组合设防。

四、施

1 、渗透结晶型防水材料施工前,对混凝土基层表面应进行下列处理:
   ( 1 )基层表面的蜂窝、孔洞、缝隙等缺陷,应进行修补,凸块应凿除。施工前,应清除浮浆、浮灰、油垢和污渍等;
   ( 2 )混凝土表面的脱模剂应清除干净。
   ( 3 )光滑的混凝土表面应打毛处理,并用高压水冲洗干净。
   ( 4 )混凝土基体应充分湿润,基层表面不得有明水。

2 、渗透结晶型防水材料施工前应先对细部构造进行密封或增强处理。
3 、渗透结晶型防水材料施工前应根据设计要求,确定材料的单位面积用量和施工遍数。
4 、粉状渗透结晶型防水材料施工应符合下列规定:
   (1)粉状渗透结晶型防水材料应按产品说明书提供的配合比控制用水量,配料宜采用机械搅拌。配制好的材料应色泽均匀,无结块、粉团。
   (2) 拌制好的粉状渗透结晶型防水材料,从加水时起计算,材料宜在 20min 内用完。在施工过程中,应不时地搅拌混合料。不得向已经混合好的粉料中另外加水。
   (3 )多遍涂刷时,应交替改变涂刷方向。
   (4 )采用喷涂施工时,喷枪的喷嘴应垂直于基面,合理调整压力、喷嘴与基面距离。
   (5 ) 每遍涂层施工完成后应按照产品说明书规定的间隔时间进行第二遍作业。
   (6) 涂层终凝后,应及时进行喷雾干湿交替养护,养护时间不得少于 72h 。不得采用蓄水或浇水养护。
   (7 ) 干撒法施工时,当先干撒粉状渗透结晶型防水材料时,应在混凝土浇筑前 30min 以内进行,如先浇筑混凝土,应在混凝土初凝前干撒完毕。
   (8 ) 养护完毕,经验收合格后,在进行下一道工序前应将表面析出物清理干净。

5 、液态渗透结晶型防水材料施工应符合下列规定:
   (1) 应先将原液充分搅拌,按照产品说明书规定的比例加水混合,搅拌均匀,不得任意改变溶液的浓度;
   (2 ) 喷涂时应控制好每遍喷涂的用量,喷涂应均匀,无漏涂或流坠;
   (3 ) 每遍喷涂结束后,应按产品说明书的要求,间隔一定时间后喷洒清水养护;
   (4 )施工结束后,应将基体表面清理干净。

五、质量要求及检验

1 、渗透结晶型防水材料的品种、规格和质量应符合设计和国家现行有关标准的要求。
2 、施工配合比应符合产品说明书的要求。
3 、建筑室内防水工程、建筑外墙防水工程或构筑物防水工程不得有渗漏现象;地下防水工程应符合相应防水等级标准的要求。
4 、细部构造做法应符合设计要求。
5 、渗透结晶型防水材料的单位用量不得小于设计规定。
6 、粉状渗透结晶型防水材料的涂层与基层应粘结牢固,不粉化,涂布均匀。
7 、液态渗透结晶型防水材料喷涂应均匀,无流淌、漏涂现象。
8 、养护的方法和时间应符合本规程的规定。

[ 应用实例 3

水泥基渗透结晶型防水涂料的作用机理与应用

  水泥基渗透结晶型防水涂料主要由硅酸盐水泥、石英砂和多种特殊的活性化学物质组成 , 活性化学物质通常包括表面活性剂、络合催化剂以及与水泥水化物反应的活性成分等。日前,这种产品牌号众多,如法国的 VANDEX( 稳挡水 ) 、加拿人的 XYPEX( 塞帕斯 ) 、新加坡的 FORMDEX( 防挡水 ) 、美国的 PENETRON( 膨内传 ) 、法国的 DIPSEC 、澳大利亚的 CRYSTAl 。、日本的 PANDEX 等。我国在 20 世纪 80 年代引进该产品,直至 1994 年, XYPEX( 塞帕斯 ) 率先在上海地铁工程、广州地铁—号线施工,并获得显著的防水效果,这种防水涂料才开始被人们慢慢认识和接受。 20 世纪 90 年代中期,该产品开始在中国投产,市场需求量也越来越大,国内自主研发该产品的单位也越来越多。截止 2003 年,国内设计年生产能力超过 l 万 t ,还有一部分代理美国、加拿大等国的产品。
   这种防水材料施工灵活,可以直接掺入混凝土或水泥砂浆中搅拌均匀,然后施工 , 也可以均匀撒在刚浇注的混凝土或水泥砂浆表面,通过其特有的渗透能力防水。不过实际应用较多的还是以涂料的形式涂抹在混凝土或水泥砂浆表面,通过其中活性物质渗入基层并与基层水泥中的水化物发生化学反应形成不溶于水的结晶堵塞毛细孔,达到防水目的。特别是,这种防水材料具有二次抗渗能力,即当基层砂浆混凝土因过高水压或振动等因素产生毛细孔或细小裂纹后,渗入基层的活性化学物质能自动修复基体,使得基层具有二次抗渗作用。这种特点是当前别的建筑防水材料不具有的。它可广泛应用于地下工程、水利工程、地铁、桥梁等领域。

1 水泥基渗透结晶型防水涂料作用机理
1 . 1 一次渗透结晶防水作用机理
   一次渗透结晶可以分为 3 个过程:溶解、渗透和结晶。

1 . 1 . 1 溶解
   当水泥基渗透结晶型防水涂料按要求与水混合后,其中的水泥、表面活性剂、络合催化剂、活性成分等迅速溶解于水。水泥中的 G 3 A 、 C 4 AF 、 C 3 S 等首先开始水化,释放出 Ca 2+ 等离子,液相呈强碱性;表面活性剂溶解于水后将涂料的表面张力降得足够低:络合催化剂开始络合 Ca 2+ 成真溶液,即所谓的钙错体;活性成分在涂料体系中呈无粘性的类似胶体形态。

1 . 1 . 2 渗透
   活性物质向基层混凝土渗透的前提是基层混凝土要充分润湿。当防水涂料涂覆在充分润湿的混凝土表面后,涂层中的表面活性剂迅速渗入混凝土表面毛细孔,降低了毛细孔中水的表面张力。随着涂层中水向基层渗透,涂层中的络合催化剂、胶体形态的活性成分也向基层毛细孔中渗透。络合催化剂在渗透过程中,结合了部分毛细孔中的 Ca 2+ ,从而避免了 Ca 2+ 与毛细孔中残余的微量 SiO 3 2- 过早反应,堵塞毛细孔。

1 . 1 . 3 结晶
   渗入毛细孔中的活性成分在强碱性环境中发生水化反应,结合了 Ca 2+ 的络合催化剂利用其配位空间中心,电子效应,降低水化活性成分与 Ca 2+ 反应的活化能,促使不溶性结晶体的生成。其次,水化活性成分能够发生自身的缩聚反应,产生憎水性的白色结晶物质。另外,络合催化剂激发毛细孔壁未水化的 C 2 S 等水泥熟料继续水化,产生水化 CaSiO 3 等不溶性结晶体。不溶性结晶体的生成 ,密实了基层混凝土,阻塞了渗水的通道,从而基层混凝土表现出优异的抗渗性能。

1.2 二次渗透结晶防水作用机理
   二次渗透结晶是出现在一次渗透结晶防水失效后发生的物理和化学过程。也可分为 3 个过程:扩散、富集和结晶。

1 . 2 . 1 扩散
   实际上渗入混凝土毛细孔中的活性物质,经过—段时间的反应后,反应物和生成物间达到一个动态平衡状态,反应趋向平衡。但是一旦混凝土由于水压过高被击穿或别的原因出现细小裂缝,水将由此通过,而水通过的地方活性物质被水冲洗,浓度接近于零,混凝土中活性物质以前分布均匀的状况被打破,分布不均使得活性物质再次由浓度的区域向浓度接近于零的区域 ( 被击穿的细小裂缝 ) 扩散。这种扩散包括混凝土内部的扩散和表层活性物向混凝土内部的扩散。

1 . 2 . 2 富集
   富集是扩散的结果,是微观物质由高浓度区域向低浓度区域迁移在宏观上的表现。当混凝土被击穿或出现细小裂缝后,基层中的活性物质 ( 包括活性成分、络合催化剂、表面活性剂等 ) 富集在此区域。由于富集作用,捉供了活性物质继续反应的化学动力作用,为再次生成不溶性结晶提供了条件。

1 . 2 . 3 结晶
   结晶又是富集作用的结果,由于富集作用提供了化学动力作用,在络合催化剂等活性剂的作用下,在被击穿或出现细小裂缝的地方生成不溶性结晶体。同时未水化水泥熟料也被激发水化 , 产生水化 CaSiO 3 ,等不溶性结晶体。这些晶体再次修复产生的漏水通道,即所谓的自动修复功能。

2 应用研究
  
由于水泥基渗透结晶型防水涂料需要有水才能渗透并结晶,在干燥的环境中,活性物质处于休眠状态。因此,这类防水涂料最适合长期潮湿的环境,如:工业与民用建筑的地下结构、 地下铁道、饮用水厂、水电站、核电站、水利工程等。为更好地服务于建筑防水工程,对这类防水涂料作应用性试验是必要的。

2 . 1 水灰比及后期养护对防水涂层的影响
   这里所说的“灰”指水泥基渗透结晶型防水涂料。水灰比对防水涂层的影响是显而易见的。施工中应严格按照产品说明书规定的水灰比进行配料,批刮与辊涂的用水量通常不—样。水灰比过小时,施工困难,活性物质不能充分溶解,影响渗透及抗渗效果;水灰比过大时,虽然有利于活性物质的溶解、渗透,但易造成涂层强度小,脱壳等不良现象,给后续施工带来困难。
   后期养护对涂层强度及抗渗性能十分关键。由于涂层薄,水分容易散失,造成涂层强度发展缓慢,易起灰,其次水分的散失导致活性物质不能充分渗透。因此,实际施工中,要注重后期的涂层养护。后期养护宜以喷洒涂层潮湿为准,过分的撒水会造成涂层粘结力下降。

2 . 2 基层湿度对抗渗压力的影响
   基层的湿度对抗渗压力有重大影响,这是由水泥基渗透结晶型防水涂料防水作用机理决定的。我们作了对比试验:选取 6 个基准混凝土试件,其中 2 个为干燥, 2 个在其表面充分润湿, 2 个在水中浸泡 3d 后拿出擦干表面的水。按照产品说明书规定的水灰比配制涂料并在每个试件表面以 1.2kg /m 2 涂刷,然后将 6 个试件放在 90 %湿度的养护室养护 28d 后进行测试,结果见表 1 。

表 1 基层湿度对抗渗压力的影响 MPa

试件

试件 1

试件 2

平均值

抗渗压力比 /%

干燥试件

0.7

0.6

0.65

130

湿润试件

0.9

1.0

0.95

190

浸泡试件

1.3

1.2

1.25

290

  由表 1 可见,基层湿度直接影响试件的抗渗性能。若扣除涂层的抗渗作用,干燥试件几乎没有活性物质的渗透结晶,导致试件抗渗压力小:润湿试件由于在涂刷防水涂料时表层充分润湿;表层毛细孔中充满水,有利于涂层中活性物一定深度的渗入,但随着表层水向下继续润湿,毛细孔变得干燥,影响了活性物的进一步渗透,所以涂层防水作用没有得到充分发挥:浸泡试件由于经过 3d 的浸泡,试件内毛细孔充满水,又因试件是放在 90 %湿度的养护室养护,水分难以散发,这样有利于涂层活性物质最大程度地渗透结晶,在宏观上表现为试件抗渗压力较高 . 。

2 . 3 防水涂料用量对抗渗压力的影响 ( 见表 2)

表 2 防水涂料用量对抗渗压力的影响

用量(㎏ / ㎡)

0

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

一次抗渗( 28d ) /Mpa

0.5

0.9

1.2

1.5

1.7

1.7

1.8

二次抗渗( 56d ) /Mpa

0.4

0.7

1.0

1.3

1.6

1.6

1.6

渗透压力比( 28d ) /%

180

240

300

320

320

360

  由表 2 可见,随着防水涂料用量的增加,抗渗压力呈增长之势。说明随着用量的增加,有更多的活性物质渗入基层并产生结晶。不过当用料量超过 1. 8 ㎏ /m 后,增加趋势变弱,可能是涂层中有效成分不能全部渗入的原因。但是,随着用料量的增加,二次抗渗与一次抗渗的压力差值变小,说明试件—次抗渗被击穿后,养护过程中,一方面涂层中未渗入的活性成分继续渗入,另一方面一次抗渗前渗入较多的活性物给试件的自愈合提供了足够的条件。

•  迎水面防水和背水面防水对抗渗压力的影响
   在工程防水中,常常遇到水泥基渗透结晶型防水涂料到底是用在迎水面防水效果好,还是用在背水面防水效果好的问题。许多资料宣传水泥基渗透结晶型防水涂料用在背水面防水的好处,例如:满足抗渗要求,降低地下结构施工的工期、造价、风险,施工方便等。诚然,这种宣传是建立在这款防水涂料的作用机理上,并突出其优势,即一般防水涂料、防水卷材等在背水面难以起到防水作用,而水泥基渗透结晶型防水涂料则可以。
   不过,试验表明,水泥基渗透结晶型防水涂料迎水面防水和背水面防水单从抗渗性能角度看是有区别的。我们做了 6 个基准混凝上试件,其中 3 个试件迎水面充分润湿,另外 3 个试件背水面充分润湿。然后按照 1. 2 ㎏ /m 2 用料量涂刷,移 90 %湿度的养护室养护 28d ,测试的抗渗压力如表 3 。

表 3 迎水面防水和背水面防水对抗渗压力的影响 MPa

试件

试件 1

试件 2

试件 3

平均值

迎水面防水

1.2

1.0

1.2

1.1

背水面防水

0.9

1.0

0.8

0.9

  由表 3 可见,迎水面防水和背水面防水对抗渗压力有差异。实际施工中,在混凝土迎水面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料后,会在混凝土外表面形成—道致密的、抗腐蚀和耐高水压屏障,有效改善外表层混凝土的抗渗性和耐久性,保护混凝土结构免遭浸蚀破坏。所以只要条件具备,尽量在迎水面施工。

2 . 5 涂刷施工与干撒施工对抗渗压力的影响
   涂刷施工指基层混凝土干固后再在其表面涂刷防水材料的施工方式。干撒施工指现浇混凝土未完全干固前 ( 初凝 ) 直接在其表面均匀抛洒防水材料的施工方式。干撒施工简单,进度快,防水材料与基层粘结牢固,小起鼓、脱壳,不过要求掌握好混凝土的干固程度,要求抛撒均匀并压实;涂刷施工工期相对较长,且配料时要求严格,注意养护。我们模仿实际施工,采用涂刷法和干撒法,对混凝土的 28d 抗渗性能作了对比测试,结果见表 4 。

表 4 涂刷施工与干撒施工对抗渗压力的影响 MPa

项 目

试件 1

试件 2

试件 3

平均值

涂刷施工

1.3

1.2

1.2

1.2

于撒施工

1.4

1.4

1.5

1.4

  表 4 表明,涂刷施工与干撒施工对基层混凝土抗渗压力有区别。干撒施工较涂刷施工对混凝土抗渗压力贡献大。这可能是干撒施工时,基层混凝土内部水分充足,有利于涂层中活性物质的渗透。

3

(1) 通过对水泥基渗透结晶型防水涂料的一次及二次防水作用机理分析,一次防水作用机理分为溶解、渗透、结晶 3 个过程,二次防水作用机理分为扩散、富集、结晶 3 个过程。
(2) 在配制水泥基渗透结晶型防水涂料时要严格控制水灰比,水灰比过大或过小均对涂料的整体防水性能不利。(3) 施工前须对基层作充分润湿,以利于活性物质的渗入。
(4) 防水涂料用量对基层的抗渗性能有影响,抗渗压力随用量的增加而增大。
(5) 在条件允许的情况下,尽可能选用迎水面防水。迎水面防水既能提高基层的抗渗压力,又能改善基层混凝土耐久性。
(6) 在混凝土处于初凝阶段,采用均匀地干撒水泥基渗透结晶型防水涂料施工对基层混凝土的抗渗更有利。此外干撒施工可避免涂层产生起鼓、脱壳等不良现象。

检验报告

 



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