浅谈水泥基渗透结晶型防水涂料在管廊防水施工中的实际效果

摘 要：本文根据综合管廊内侧水泥渗透结晶防水涂料的防水原理，结合施工现场的实际施工工艺，对其施工完成后的防水效果进行对比分析，确定其是否能够满足防水要求；通过显微对比、荧光检测、蓄水检测、试验数据等几个方面进行效果检测，多方位阐述水泥基渗透结晶型防水涂料的防水性能、自我修复性能、防化学腐蚀能力、无毒无公害等特点，以实际数据来验证水泥基渗透结晶型防水涂料的防水效果。

关键词：水泥基渗透结晶型防水涂料；管廊防水工程；实际效果

中图分类号：TU57 文献标志码：A

0 引言

赤峰中心城区综合管廊位于赤峰市中心城区西南侧，锡伯河南侧，本项目施工内容共包括7条管廊，全长17.92km，管廊结构分别为4.3m×7.65m、5.1m×8.35m、5.7m×8.55m三种断面尺寸，结构主体防水设计3层防水：外侧环氧沥青涂料防水层+混凝土自防水效果+内侧水泥渗透结晶防水涂料防水，在2017年进场以来，赤峰市质量监督站对上述防水设计效果提出异议，发函给各参建单位质询水泥渗透结晶防水涂料是否能够在实际施工中达到设计要求的防水效果，是否能够满足管廊防水的整体要求；结合上述情况，我项目在水泥渗透结晶防水涂料施工过程中，严格执行施工工艺的各项要求，对施工过程中各个程序进行重点监督和把控，在施工完成后采用显微对比、荧光检测、蓄水检测、试验数据等手段进行防水效果检测，确定是否满足设计要求的防水功能；根据设计图纸，在赤峰中心城区综合管廊结构内部采用水泥基渗透结晶型防水涂料二度，干膜总厚度1.2mm，用量不小于1.5kg/㎡。

1 防水原理

水泥基渗透结晶型防水涂料是一种用于水泥混凝土的刚性防水材料。以硅酸盐水泥、石英砂为主要成分，掺入一定量活性化学物质制成的粉状材料，经与水拌合后调配成可刷涂或喷涂在水泥混凝土表面的浆料；亦可采用干撒压入未完全凝固的水泥混凝土表面。其与水作用后，材料中含有的活性化学物质以水为载体在混凝土中渗透，与水泥水化产物生成不溶于水的针状结晶物，填塞毛细孔道和微细缝隙，从而提高混凝土自密性与防水性。

2 施工工艺

2.1 施工准备

人员准备：组织施工班组熟悉喷涂设备，对施工班组进行技术交底，使其了解水泥基渗透结晶型防水涂料的特性及施工工艺和操作要点。

设备准备：喷枪、气泵、液压灌、手持电动搅拌器、电子秤、鼓风机、扫帚、抹子等。

2.2 基层处理

在喷涂前，应将管廊侧墙基层表面的浮浆、气泡、蜂窝、油污等处理干净。

2.3 湿润表面

在喷涂施工前将混凝土基层表面湿润，要求潮而不湿，无明水形成。

2.4 配比搅拌

先将水按比例加入容器中然后慢慢倒入粉料，配合比（重量比）按水︰涂料=（5.5-6.75）︰25进行掺配拌合，同时搅拌成均匀无结粒的糊状物，净置约3分钟后再稍作搅拌即可使用。建议使用低速电动搅拌器搅拌以取得最佳的混合效果。

2.5 喷涂施工

第一遍喷涂：在已清理干净的基层表面，用喷枪沿水平方向匀速喷涂，喷涂时喷枪口离基层约50cm左右。

第二遍噴涂：在第一遍喷涂层干固至不粘手时（大约3h～4h）进行第二遍喷涂，第二遍喷涂方向要与第一遍喷涂方向交叉垂直，不可漏喷，每遍涂层控制在0.6mm左右，总厚度不小于1.2mm。

2.6 洒水养护

在涂层表面干燥后进行养护，采用喷雾器进行养护，养护期间做到潮而不湿，养护时间不小于4天，养护期间避免阳光暴晒和霜冻。

2.7 检查验收

目测检查涂层表面有无空鼓、开裂、起皮等，采用测厚仪测量喷层厚度。

3 显微对比

为确定水泥渗透结晶防水涂料中的活性物质能否以水为载体在混凝土中渗透，其形成的针状结晶物能否填塞毛细孔道和微细缝隙，采用5000倍显微镜进行放大观测，观测取样为同一节段管廊廊体内侧侧墙未喷涂混凝土试样1和喷涂后试样2，显微成像如图1～图2所示。

从图中可以明显看出未喷涂之前的混凝土基层表面有很多微细空洞，并非完全致密状态，为毛细水或地下水渗漏提供了便利的通道；在渗透结晶防水涂料喷涂完成之后，活性物质以水为载体在混凝土中渗透，其形成的针状结晶物能将原有的毛细孔道和微细缝隙填塞充满，通过显微成像可确认混凝土基层表面空洞明显减少，形成一层结晶体覆盖层。

4 荧光检测

4.1 荧光检测原理

混凝土裂缝射线荧光检裂法是将荧光粉配成适宜浓度的浊液，将浊液从裂缝口灌入裂缝的内部，浊液会在裂缝内部沿横向和纵向渗透，从而荧光粉颗粒会吸附在裂缝的表面。

射线荧光检裂法的检测原理是利用射线的穿透性对混凝土构件进行透射，射线在穿透试件的过程中遇到检测媒介，X射线荧光粉会激发其发光，从而X射线的能量因被吸收而减小，通过检测媒介的X射线强度远小于通过其他区域的射线强度，成像后图示阴暗区就是存在裂缝的混凝土结构。

4.2 荧光检测操作方法

因荧光粉不溶于水、与其他材料不发生反应，在掺配后荧光粉会独立在水剂或水泥渗透结晶涂料中，荧光检测前，掺配两种检测用材料：（1）荧光剂+水，喷涂于对比检测区域的混凝土表面上，如图4所示，右侧；（2）荧光剂+水泥渗透结晶防水涂料，喷涂于对比检测区域的混凝土表面上，如图3所示，左侧。喷涂完成后，对上述喷涂区域做如下处理：（1）荧光剂+水：按要求喷涂，喷涂完成后用清水清洗干净混凝土表面；（2）荧光剂+水泥渗透结晶防水涂料：养生4天，将混凝土表面的水泥渗透结晶防水涂料清除干净，确保无残留。

4.3 荧光检测成像对比

通过上述材料掺配、涂刷、养生，在完成上述工作后，采用X射线荧光笔进行检测，检测成像如图3～图4所示。endprint

4.4 检测情况说明

（1）左图：荧光剂+水泥渗透结晶防水涂料：因水泥渗透结晶防水材料在水的作用下，活性物质以水为载体在混凝土中渗透，其形成的针状结晶物能将原有的毛细孔道和微细缝隙填塞充满，混凝土裂缝被封闭；荧光检测过程中，因所有缝隙被封堵，X射线无法穿透混凝土表面，在射线照射到混凝土表面上时，应碰到荧光粉而显示出亮色。

（2）右图：荧光剂+水：因混凝土表面存在微小裂缝，水+荧光剂沿着毛细孔道和微细缝隙逐步渗透到混凝土裂缝底部，在表面清洗干净，荧光检测过程中，X射线沿裂缝逐步渗透至缝隙底部，射线在整个缝隙的横向和纵向均会遇到荧光剂，射线能量在整个传递过程中出现衰减、光线被吸收，显示暗色或无光线反射。

4.5 荧光检测结论

（1）荧光剂+水泥渗透结晶防水涂料：混凝土表面在涂刷水泥渗透结晶防水材料后，活性物质以水为载体在混凝土中渗透，其形成的针状结晶物能将原有的毛细孔道和微细缝隙填塞充满，混凝土裂缝被封闭。

（2）荧光剂+水：未喷涂水泥渗透结晶防水涂料的混凝土表面裂缝存在，与喷涂渗透结晶涂料的混凝土表面形成鲜明对比，充分显示出渗透结晶涂料的防水效果显著。

5 蓄水检测

为进一步验证渗透结晶防水涂料的防水效果，选取小新地组团监控中心地下室电梯间现浇混凝土楼板做蓄水试验，蓄水试验分为两步：第一步：在混凝土浇筑完成、养生期结束、混凝土强度达到设计强度后，进行未喷涂渗水试验，蓄水时间48h，如图5所示。根据图示可以明显看出，混凝土楼板存在裂缝渗水的情况；第二步：在同一部位混凝土楼板上下层喷涂水泥渗透结晶防水涂料，按养生时间进行标准养生4天，养生完成后进行蓄水试验，蓄水时间48h，如图6所示。根据图示可明显看出，在喷涂水泥渗透结晶防水涂料后，已经存在的微裂缝因活性物质的渗透封堵已无明显的渗水情况出现。

6 试验数据验证

对于水泥渗透结晶防水涂料的抗渗性能通过混凝土试块的抗渗压力比进行检测比对，选取3组试件进行28d抗渗压力比试验，每组试件包括3组试块，分别为：现场使用的P6混凝土试块、去除水泥渗透结晶防水涂料的P6试块、涂刷水泥渗透结晶防水涂料的P6试块，参考《水泥基渗透结晶型防水材料》（GB 18445—2012）、普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082—2009）中所规定的试验检测方法，随机抽取两组试件送赤峰市检测中心进行抗渗压力比进行检测，相关检测结果见表1。

6.1 抗渗等级计算

通过对上述实验数据的分析可知，在原设计P6抗渗混凝土试块表面涂刷水泥结晶渗透防水涂料后，其抗渗压力比数据增大显著，抗渗等级显著提高，根据下述公式，可推算出P6去除涂层、P6带涂层抗渗等级，计算如下：

式中：Pr——透水压力比，%；

PC——标养28d基准混凝土的透水压力，MPa；

PAT——受检验负温混凝土（-7+56d）的透水压力，MPa。

（1）P6去除涂层：

第一组试件PAT=200%×0.4MPa=0.8MPa，抗渗等级达到P8；

第二组试件PAT=210%×0.4MPa=0.84MPa，抗渗等级达到P8.4；

（2）P6带涂层：

第一组试件PAT=280%×0.4MPa=1.12MPa，抗渗等级达到P11.2。

第二组试件PAT=290%×0.4MPa=1.14MPa，抗渗等级达到P11.6。

6.2 抗渗等级提高系数计算

通过上述计算，以设计抗渗混凝土P6为基准，通过比较确认抗渗等级的提高系数，计算如下：

（1）P6去除涂层

第一组试件提高系数A=0.8MPa/0.6MPa×100%=133%；

第二组试件提高系数A=0.84MPa/0.6MPa×100%=140%；

（2）P6带涂层

第一组试件提高系数A=1.12MPa/0.6MPa×100%=186%；

第二组试件提高系数A=1.16MPa/0.6MPa×100%=193%；

通过以上计算可以看出P6去除涂層的抗渗混凝土试块因水泥渗透结晶防水材料在涂刷、养生后已渗透至原有的混凝土试件存在的裂缝和孔隙中，在抗渗压力比检测过程中，抗渗等级和抗渗效果有明显提高，抗渗压力可以达到0.8MPa～0.84MPa，抗渗等级可以达到P8。

P6带涂层混凝土试块因水泥渗透结晶防水材料在混凝土试块存在的裂缝中、混凝土表面均起到了明显的填充效果，抗渗等级及抗渗效果提高更多，抗渗压力可以达到1.12-1.16MPa，抗渗等级可以达到P10以上。

7 达到抗渗效果的施工注意事项

通过上述显微对比、荧光检测、蓄水检测、实验数据对比，可确认实际投入使用的水泥渗透结晶防水涂料具有明显的防水效果，对于混凝土微裂缝、混凝土渗水具有明显的改善作用，但因为上述试验基本是在实验室内部或标准条件下完成，客观环境及实施标准较高，在实际施工中，应重点注意以下几点，方可达到上述理论上的防水效果：

7.1 混凝土基面必须密实、清洁、干净，结构基面疏松的蜂窝、气泡、空鼓、施工缝、止水拉杆留下的空洞必须提前处理完成。

7.2 管廊底板与壁板之间的水平施工缝处要剔除松动石子、软弱混凝土、表面浮浆等。将表面处理完成后，在水平施工缝表面涂刷一层水泥基渗透结晶防水涂料，然后可进行大面积喷涂施工。

7.3 喷涂之前一定要提前湿润混凝土基层，让水渗入到混凝土微细裂缝内，形成内部饱和状态，混凝土基面应该潮而不湿，让水泥基渗透结晶型材料借助水分子向混凝土内部渗透。

7.4 接出口、人员出入口等加宽阴角处要注意喷涂厚度，喷涂过厚堆积会引起开裂。

7.5 每次配料不宜太多，配好的浆料应在20分钟内用完；水泥渗透结晶防水涂料为非装饰性材料，在底板顶面喷涂完成后，需要加铺保护层。

7.6正常喷涂时要注意喷涂速度及涂料用量以保证涂层厚度，并且注意不漏喷不过喷。

7.7水泥渗透结晶防水涂料不宜在5°以下、雨雪大风等恶劣天气时施工。

7.8涂层表面干燥后在自然条件下养护时间应大于4天，注意涂层避免受到阳光暴晒和霜冻天气的影响。

结论

根据设计要求，赤峰中心城区综合管廊项目自防水混凝土抗渗等级为P6，在结构混凝土内部涂刷完水泥渗透结晶防水涂料后，通过与水作用，材料中含有的活性化学物质以水为载体在混凝土中渗透，与水泥水化产物生成不溶于水的针状结晶物，填塞混凝土毛细孔道和微细缝隙，从而提高混凝土自密性与防水性。

通过上述显微对比、荧光检测、蓄水检测、实验数据分析可知，在施工工艺满足规范及设计要求的前提下，施工过程中严格落实施工注意事项，在施工完成后，对于涂刷水泥渗透结晶防水涂料的结构混凝土抗渗等级及抗渗效果有显著提高，对于现场结构墙身的抗渗等级可达到P10以上，与结构自防水P6相比，防水能力可提高186%～193%（参考P6带涂层混凝土试块抗渗试验结论）。

根据上述分析，水泥渗透结晶防水涂料在管廊防水设计及施工过程中，能够明显改善结构主体的防水效果，且对于后期运营过程中产生的不均匀沉降而引起的微细裂缝，水泥基渗透结晶型防水涂料可在毛细水的作用下二次产生活性物质对微细裂缝进行堵塞，从而减少二次开挖，二次防水修复产生的人力、物力投入，具有明显的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]GB18445-2001，水泥基渗透结晶型防水材料[S].

[2]GB50108-2008，地下工程防水技术规范[S].