水泥基滲透結晶型防水材料的作用機理及性能評價綜述

樊韜

（南京市水利建筑工程檢測中心有限公司，南京 210000）

1 前言

建筑中常用的混凝土材料，一般優勢主要集中在耐久性強、施工便捷度高且強度突出等方面，因此在進行道路、橋梁以及地下工程施工時會普遍應用到此類施工材料。但是，隨著混凝土結構在長期運行之后，往往會在荷載以及環境因素的影響下，而出現滲水或是返潮類問題，影響了建筑中混凝土結構的耐久性，對于使用壽命也會形成不良影響。

面對上述問題，建筑工程施工人員會在施工中采用各類防水材料用于保障混凝土結構不會受到滲水的病害的影響出現質量問題。目前，在建筑材料市場中，防水材料的類型主要以兩種為主，分別是柔性和剛性兩類，前者主要以有機聚合物涂層、瀝青或是防水卷材為主，運作原理是在混凝土表層之上形成一類憎水層，目的在于提升防水效果，不足之處體現在耐高溫能力差、成本高等方面。與前者相比，后者的基料主要以砂石和水泥為主，會添加一定量的外加劑、少量功能組分材料、高分子聚合物的水泥砂漿混凝土類防水材料，防水原理是利用密實混凝土空隙的形式提升防水效果，不足之處體現在變形性不高、脆性高且容易開裂等方面。

2 CCCW分析

CCCW屬于剛性防水材料中的一種，針對其應用優勢進行分析時可以發現，主要集中在具有雙重防水性、無毒無害乃至永久防水性等方面。在外國，CCCW類型的防水材料在應用范圍上，主要集中在防水方面以及抗滲方面。例如，比較典型的就是位于我國首都的中國銀行工程建設中，這是我國首次應用了CCCW所完成的施工工程，在建筑投用十余年來，從未出現過滲水問題。通過具體的工程應用實況進行分析可以明確發現，CCCW在建筑工程防水處理方面，應用成效比較良好，具有比較廣闊的發展前景和應用價值。

3 CCCW的作用機理及性能評價綜述

3.1 CCCW的作用機理綜述

3.1.1 沉淀結晶

分析沉淀結晶機理時，主要集中在對于活性母料的沉淀處理，其可憑借深入混凝土內部的優勢，在內部生成有效沉淀從而達成防水的效果。在沉淀結晶的作用機理運行過程中，先將活性母料與水相互融合，并向混凝土試件內部滲透，促使融合料與鈣離子之間發生反應，形成難溶性沉淀產物。此類產物生成之后，會導致混凝土之中的空隙以及微裂縫隨之被堵塞，嚴重限制了混凝土試件的耐久性能以及防水性能的增長空間，最終達成防水的施工效果[1]。其中，水的添加，主要作用體現在水泥基滲透結晶型防水材料應用時的防水效果提升等一類關鍵性條件應用上。當混凝土試件內部出現了干燥度過高的情況，就會導致試件之內出現過多以固體形式存在的固體母料，致使混凝土無法正常生成沉淀結晶類反應，隨即進入到休眠狀態，嚴重影響混凝土的反應現狀[2]。此外，當混凝土內再次出現了水滲入類問題，也會導致混凝土之中的活性母料被激活的情況出現，繼而誘發更多造成防水效果下降的影響因素出現。具體而言，CCCW的沉淀結晶原理圖如圖1所示：

圖1 CCCW的沉淀結晶原理示意圖

3.1.2 絡合沉淀結晶

絡合沉淀結晶的生成機理，主要是在前述沉淀結晶機理的基礎上所生成，同時，還會綜合去考量CCCW本身所攜帶的多頻次防水的優勢，以此提出一種全新的防水作用機理[3]。絡合沉淀結晶作用機理運行過程中，首先需要鈣離子與存在于活性母料之中的陰離子兩者之間開始發生反應，此時會生成十分利于與水相融合的鈣絡合物。此種物質生成后，在隨后的程序運作下，會受到濃度梯度作用的影響，在混凝土內部融入鈣離子，一旦混凝土試件之內的陰離子基團開始與鈣絡合物相融合之后，就會在短時間內出現混凝土內部空隙以及微裂縫被堵塞的情況，提升建筑混凝土防水能力。此外，上述反應生成后，所析出的活性陰離子，并不會停止運行，其還會繼續按照前文中提到的絡合、運輸、置換過程運作，最終達成CCCW多次防水的基礎目標。對絡合沉淀結晶運行機理進行分析后可發現，其比較完美地將CCCW所攜帶的多次防水優勢呈現出來。絡合沉淀結晶的形成機理如圖2所示：

圖2 絡合沉淀結晶形成機理示意圖

3.2 CCCW的組成成分綜述

3.2.1 活性母料

進行CCCW的母料分析時，首先需要分析其沉淀組成成分，發現其包括了可溶硅酸鹽、硫酸鹽等，該類物質可以在鈣離子的反應下生成難溶性沉淀物，對此，有學者使用此類物質去制備CCCW。

在研究中，利用了正交試驗的方法，完成了活性母料成分添加量變化對于混凝土防水性能影響的試驗，并結合研究結果得出，防水性能比較良好的CCCW配比方案應該為：硫酸鈉（42%）；碳酸鎂鈣（13%）；活性物（7%）；硅酸鈉（3%）；其他助劑（10%）。

3.2.2 外加劑

在CCCW研制中，結合其作用機理可發現，在現有的研制原料中添加一定量的外加劑，比較有利于對活性母料的分散性加以改善，促使液體的表面張力得以就此改善和優化，同時也可將CCCW之中各個組分的溶解和傳輸效率加以提升，使得CCCW的抗滲效果以及防水能力得以提升[4]。具體而言，在CCCW之中添加外加劑時，可以添加以下幾種類型的外加劑：其一，表面活性劑。其作用機理主要體現在，將CCCW應用施工中，將可能會出現的氣泡消除掉，降低混凝土內部含氣量，避免影響活性母料的反應效果；其二，減水劑。其作用機理主要體現在，應用在CCCW中后，可以快速在水泥的表面吸附，高度降低水泥制備的需水量，還可進一步對水泥顆粒分散性的提升起到促進效用。

3.2.3 基質材料

CCCW的基質材料構成上，目前主要包括三種，分別是膠凝材料水泥、活性和非活性混合材料三種。其中第一種材料攜帶鈣離子和硅酸根離子，為混凝土試驗提供沉淀反應生成條件，同時在應用優勢上，可以在短時間內成膜，并起到一定的密封作用[5]。與活性混合材料相比，非活性混合材料的活性明顯更低，參與到沉淀、水化反應中的概率極低；功能體現上，主要以填充或是骨架材料功用為主。目前，建筑混凝土防水施工中，常用的非活性混合材料主要有兩種，分別是石灰石粉以及磨細石英砂，后者屬于CCCW中的重要構成部分，可以作為骨料和填充重要原料，促使CCCW的耐磨性能以及強度得以顯著提升。與非活性材料相比，活性混合材料的構成主要有粉煤灰、粒化高爐礦渣以及火山灰質材料等，上述三種活性材料，均能夠在激發反應下，快速生成水化鋁酸鈣或是水化硅酸鈣等沉淀物，以此快速將建筑混凝土之中所出現的空隙封堵起來，促使CCCW工程的整體防水性能隨之得以上升。

3.3 CCCW的性能測試試驗

3.3.1 抗滲性能試驗

進行CCCW的防水性能分析時，重點圍繞抗滲性能進行分析，能夠得出更加直觀的結果和信息。根據我國GB18445-2012管理規定中所推行的各項要求及標準可以發現，進行CCCW的抗滲能力分析期間，必須針對其砂漿試件以及混凝土試件充分做好試驗工作。試驗過程中，對砂漿試件進行抗滲試驗處理時，必須重點參考JC474-2008《砂漿、混凝土防水劑》中的相關規定，同時在進行混凝土試件的抗滲試驗分析時，則應該充分參考GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能實驗方法標準》中相關的標準去執行，還應著重輔助混凝土抗滲儀完成試驗工作。在進行CCCW的抗滲性能試驗分析時，共計分為兩次，去針對試件的抗滲壓力值進行了評價處理：

第一次評價中，主要是針對CCCW本身對于混凝土試件的抗滲能力加以分析，尤其是對于抗滲性能改善效果比較突出，但是第一次評價中，需要對混凝土試件做好養護工作，養護試件控制在28天。

第二次評價中，主要是針對CCCW應用于施工后，對于混凝土試件的滲透通道修復能力的評價。本次進行混凝土試件的養護時，需要養護至少56天。

此外，為了進一步強化對于試驗周期的處理，縮短試驗時長，提升試驗效果，有相關學者在研究中進行抗滲壓力試驗分析時，分別從砂漿、混凝土兩類試件展開試驗。經過試驗后對得出的結果進行分析后可發現，對混凝土涂層上所覆蓋的一次抗滲壓力統計時，能夠很好地反饋出CCCW的抗滲和修復這兩種性能，無需在后續的試驗中去分別開展兩次抗滲壓力試驗程序，顯著表明了CCCW具有比較突出的防滲效果。

3.3.2 力學性能試驗

從CCCW的本質上來講，其應用于建筑混凝土中，會反應生成一類膠凝性水化產物，且具有一定的強度，當其被應用到混凝土內部，就必須轉換生成膠凝性水化產物。因此，在使用CCCW去提升建筑混凝土防水能力時，必須保障混凝土試件的力學性能符合建筑工程相關標準。一般會采用抗折、抗壓兩項強度的參數值，作為對CCCW的力學性能評價的標準，該方法下，需要具備易于操作和效果力學性能效果更為直觀的優勢。本次研究中，進行抗折以及抗壓兩種強度的對比參考標準數值選擇時，應該嚴格按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（TSO法）》來完成對應的試驗及測試工作。具體的計算公式如下①、②所示：

在上述公式①與公式②中，Ff主要指代的是混凝土試件折斷之時的棱柱中部荷載，單位為N；L指代的是用于支撐試驗的兩個圓柱之間的實際距離，單位為mm；Rr指代的是混凝土試件抗折強度，單位為MPa；b指代的是棱柱正方體截面的實際邊長參數，單位為mm；A指代的是混凝土試件在試驗期間的具體受壓面積，單位為mm2；Fc指代的是混凝土試件被破壞之時的最大荷載，單位為N；Rc指代的是混凝土試件的抗壓強度，單位為MPa。

4 結論

綜合全文來講，整個建筑領域之內對于CCCW的作用機理仍舊停留于不夠明確的研究狀態下，尤其是在對CCCW的單一作用機理進行試驗分析時，無法精準將CCCW中的活性母料中具體反應情況呈現出來。因此，目前國內外對于CCCW的作用機理，一般集中在對于沉淀結晶、絡合沉淀結晶兩種結晶融合方面，但仍舊存在疑問，即沉淀結晶機理下，不可用于支持CCCW的多次防水特性發揮。此外，在進行CCCW各類性能評價時，仍舊缺乏更為精準的評價指標，包括對應的評價方法也有待完善，希望經過本次綜述探討下，能夠為后續的研究中不斷對此加以充實和豐富提供思路。