摘要:针对水泥基渗透结晶.型防水材料应用宣传中的一些热点问题,包括渗透深度、作用效果、适用场合等,提出了质疑。
关键词:水泥基渗透结晶型防水材料;渗透深度;作用效果
最近,大津市建筑设计院设计某商住楼,地下室平面尺寸386m×25m,原设计采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土作结构自防水,外包柔性防水,后经厂方宣传,建设方改用普通防水混凝土,外涂层渗透结晶型防水涂料。设计者向笔者询问,是否可行。
近年来,渗透结晶型防水材料在国内逐渐热了起来。为此,2001年的第6期《中国建筑防水》也做了专题报道,介绍了此类材料的作用机理和应用情况 。薛绍祖在介绍这种防水材料的研究与发展一文中指出:“水泥基渗透结晶型防水材料的国内外用户普遍认为,若能对渗透结晶性能拿出令人信服的检测手段,将对这类材料的推广具有重大意义。目前在工程界都非常关注这问题,认识不完全一致”。袁大伟在《渗透结晶型防水剂剖析》一文中更是直言提出质疑,认为“在某些厂商的商业宣传中,片面、夸大地解释了渗透结晶型防水剂的含义,使其蒙上了神秘的面纱。”对此,笔者深有同感,认为有关渗透结晶型防水材料的许多问题,是值得探讨的。
1关于防水机理和渗透深度
首先,应该肯定渗透结晶型防水材料这种外来品的独特性能,它靠渗透结晶填塞毛细通道而达到提高混凝土的抗渗性,这点不容置疑。
根据厂商产品说明书介绍,水泥基渗透结晶型防水材料英文缩写CCCW系由普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材,掺入活性化学物质组成的种新型刚性防水材料,可以用作涂料,或作防水剂掺入混凝土中以增强其抗渗性能。其作用机理是材料中的组分遇水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。厂商在提供CCCW与水泥水化反应的电子显微镜照片时称,掺入CCCW的混凝上在毛细孔道中形成了纤维状水化硅酸钙C-S-H结晶,同时介绍,CCCW的活性化学物质主要由活性硅和催化剂组成,而水泥和石英砂粉是它的载体,使其分布更均匀。由于水泥水化时析出Ca(OH)2,这种活性硅基团 R-Si02与Ca(OH)2反应便形成水化硅酸钙C-S-H凝胶。
C3S+H2O -----C-S-H+Ca(OH)2 (1)
R-SiO2+Ca(OH)2+H2O-----C-S-H (2)
研究表明,粉煤灰和矿渣粉中都含有活性SiO2,都可与水泥水化析出的Ca(OH)2,反应形成C-S-H凝胶。但CCCW中的活性硅基团更加活化”,形成C-S-H凝胶更有效。由2)式可见,形成渗透结晶是有条件的,一是要有Ca(OH)2,一是要有水。至于渗透深度,德国人说0.4mm,日本人说可达1m,中国代理商说几厘米或几十厘米,这些数据从何而来不少资料含糊其词,笔者的意见是:
1)首先,同意袁大伟提出的渗透与堵塞是一对矛盾的观点。渗透必须有渗透压力,这就是混凝土中的毛细管压力。固液体之间的表而张力差越大,形成的湿润角越小,它向毛细管内部渗透能力就越大。渗透结晶在毛细孔道中形成后,便发生堵塞作用,像道“闸门”,那么它又怎样再通过“闸门”进步渗透到混凝土的毛细孔道中?毛细压力从何而来?
2)即使能进步渗透,也决定于 CCCW 中活性物质的数量、使用方法和环境, CCCW涂层厚度为0.8~1.5 mm,而活性化学物质只占CCCW 中极小部分,它具有多大的穿透能力?
3)水泥化学研究表明,水泥中C3S和C2S随水化龄期的延长,它所生成的C-S-H数量越多,其中有部分填充于毛细孔中。因此,在电子显微镜下,很难判断哪些 C-S-H是由水泥生成的,哪些C-S-H是由渗透结晶型防水材料生成的。
因此,笔者认为CCCW防水涂层只能在混凝土表层下起到渗透结晶的作用.其渗透深度大约在0.4~1.0mm.即高于混凝土毛细管径的最大尺寸。有人说它可渗透到混凝土中达几厘米和几十厘米,在理论下不成立,给出的测试数据也不可信。
2 关于应用场合和作用效果
基于 CCCW具有渗透结晶的独特功能,从20世纪40年代起,在欧洲和日本把它作为种刚性防水涂料,用于全地下混凝土结构的外表而防水,后来也用于结构内表而防水。它的防水效果是肯定的。但必须指出,应用此类材料的前提是,混凝土的结构必须稳定。混凝土收缩开裂,则CCCW刚性防水层也会开裂,整体防水便会失效。针对CCCW变形能力差的缺点,在 80年代,德国开发了以丙烯酸为主的聚合物水泥基防水涂料(JS涂料)。它具有一定的弹性,粘结力强,能与混凝土起伸缩,防止水从微裂缝中渗入。这种刚柔结合的防水涂料性能比CCCW涂料更胜一筹,已在国内外防水工程,并得到较广泛的应用。根据CCCW性能特点,笔者认为它更适用于防水修补工程。
根据GB18445-2001,水泥基渗透结晶型防水材料包括两种产品,一是CCCW防水涂料,一是CCCW防水剂。据资料介绍,这种防水剂掺量为水泥质量的3%~5%,它掺入混凝土中可以减少其用水量,减水率≧10%;有微膨胀作用,能提高混凝土强度,28d抗渗压力比≧200 %。并称当混凝土表面与内部出现微细裂缝时,由于CCCW活性化学物质能“渗透结晶”,已出现的裂缝可以自动愈合。对此,笔者提出质疑:
1)CCCW具有减水作用令人费解,除非它掺入了减水剂。
2) CCCW如果具有膨胀作用,那么膨胀源是何种物质?按资料介绍,CCCW浆体不含有钙钒石这种膨胀结晶,何来膨胀作用?相反,产品标准中规定它的28d收缩率比≤125 %这意味着它比基准混凝土的收缩率还要大些。
3)更大的悬念是,在混凝土掺入CCCW,能使混凝上表面和内部裂缝自愈。研究表明,水泥水化产生收缩,其减缩率为8%左右,如混凝土中水泥用量为300kg/m3,则其孔缝体积达24 L/rn3,故混凝土是个多孔结构体。因此,掺入的仅占水泥用量3%~5%的CCCW即使完全形成修透结晶,也难以把毛细孔填满。如果混凝土内部出现微裂缝,还有多少CCCW去愈合裂缝?有何试验依据?如果CCCW有这等特异功能,那么,混凝土裂缝控制就迎刃而解了,但这是不可能的。
凡在混凝途中能形成结晶体、凝胶体或络合物的防水剂,均可提高混凝土的抗渗性能。CCCW能形成渗透结晶,应是种良好的防水剂。但它要从国外进口,价格昂贵。
3结语
记得十多年前,市场上出现了一种“隔热防水憎水粉”,有些人把它“神化”了,使不少人上当受骗,最终,这种材料还是被防水规范否定了。
CCCW是种有科学内涵的防水材料,其防水效果是肯定的,显然不同于“隔热防水憎水粉”。但厂商夸大宣传,把其作用机理“神秘”化,当然会引起学术界和工程界对它认识的不一致和争议,不足为奇。笔者在薛绍组、袁大伟两位专家发表的文章的基础上,谈点个人看法,旨在继续开展讨论,活跃学术气氛,不妥之处,敬诸指正。 |