摘要：分析探讨了水泥基渗透结晶型防水材料的作用机理、渗透深度、标准指标、应用领域、作用效果等问题；认为，水泥基渗透结晶型防水材料是一种典型的刚性防水材料，只有充分认识其特性与特点，规范应用，才能真正发挥其防水作用。


关键词：水泥基渗透结晶型防水材料；机理；标准
水泥基渗透结晶型防水材料是以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材，掺入活性化学物质组成的一种新型刚性防水材料。水泥基渗透结晶型防水材料自国家标准GB 18445—2001实施以来，产品被越来越多地应用在各种防水工程，尤其是水工、隧道、地下室等防水工程中，产品的优越性能也越来越多地为人们所认识。标准对产品的推广应用起到了积极的作用，对产品的生产和使用也起到了指导作用。尤其是在国标GB 50208－2002《地下防水工程质量验收规范》中明确了其验收标准，对该类材料的广泛应用起到了很好的推动作用。目前，国内从事这类材料的生产、销售或应用的单位，已从标准制定时几家发展到现在的将近百家。
然而，无论设计、建设、施工单位和质量监督单位，还是科研单位，对水泥基渗透结晶型防水材料了解仍不系统、全面，对这类材料的特性、作用机理、作用效果、应用条件、应用领域等的理解还存在偏差。市场上对这类材料的研究、评价主要集中在应用、使用效果等方面，在经历了这么多年的推广应用后，有必要对这类防水材料的特性进行再认识和客观评价。目前，GB18445—2001的修订正在商拟议中，对这类材料的充分讨论，将为国家标准的修订提供重要的参考。
1 结晶渗透机理的探讨
一般认为，水泥基渗透结晶型防水材料的作用机理是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，堵塞毛细孔道，从而使混凝土致密、防水。防水材料的防水机理可分为憎水防水、密实防水、膜层隔离防水等几种。水泥基渗透结晶型防水材料靠渗透结晶、填塞、微细化毛细孔而达到提高混凝土的抗渗性、防水性，这是可以肯定的，当然，现在也有复合型的防水材料，在其中加入聚合物乳液等。关于作用机理的争议主要集中在以下几方面：一是晶体的形貌、可溶性。不同生产厂家对这类材料在混凝土中生成的晶体说法不一，含糊其词。有的说是针状晶体，有的说是纤维状晶体。从有的厂家提供的电子扫描电镜照片来看，也确实如此，但实际上提供一张这样的照片是很容易的事，对水泥水化的浆体进行拍摄，也可以得到这样的照片。二是晶体种类。这类晶体是防水材料中活性化学物质生成的呢，还是催化水泥水化生成的呢？要更好地理解这两个问题，还应从第三个争议点讨论起，也即这类材料的渗透机理。袁大伟田曾提到催化活化渗透机理以及络合物作用渗透机理。实际上，这类防水材料的渗透机理是很传统的，尤其在早期，主要依靠浓度渗透压机理来进行渗透的，也就是说材料中活性化学物质在早期新拌浆体中形成高浓度的溶液，利用浓度渗透压力差，活性的离子逐渐向混凝土中渗透。这也是为什么这类材料在施工时必须要求混凝土基层用水充分润湿的原因，也是这类材料在背水面使用时其作用效果比迎水面更好的一种解释。再来看第二个问题，无论是催化活化渗透机理还是络合物作用渗透机理，其实重要的一点，这类材料均不是仅仅依靠本身生长的结晶体来密实混凝土的，重要的是其在一定条件下还会促进混凝土中水泥水化，生成水化硅酸钙CSH凝胶晶体。因此，可以得出结论，这类材料在混凝土中生成的晶体应该包括两种类型，它们是同时存在的，只是在不同的区域、不同的环境条件下，其晶体的主要类型不同而已。通过这些分析和讨论，很容易对第一个争论作出解释：这类材料生成的晶体形貌主要是活性物质生成的晶体和CSH凝胶晶体，因此主要是针状或纤维状。在这里，还应该指出，在应用或检测这类材料时，往往发现涂层表面生成一层绒毛针状白色晶体，这种晶体其实并不是我们所讨论的或要进行实验观察的晶体，只是这类材料在一定条件下析出的活性物质。
2 渗透深度的疑问


水泥基渗透结晶型防水材料的结晶渗透深度，一直是人们所关心的问题，也是受质疑最多的话题。对于渗透深度，不同厂家提供的资料说法不一，一些说4 mm，一些说几厘米或几十厘米，也有的说可达1 m，这些数据是如何测试到的，没有明确的说法。争论主要集中于以下几个方面。
2．1 活性物质生成多少晶体
前面讨论提到，仅靠这类材料的活性物质生成的晶体是远远不够的，因此，这类材料本身生成晶体（包括饱和析出晶体与反应生成晶体）的多少是不足考虑的，关键是这类材料对未水化水泥的催化水化作用效能，即激发了多少水泥再继续水化。因此，可以说，本身生成的晶体是有限的，且会随环境条件的变化发生转变，而激发生成的水泥水化产物晶体是无限的，取决于其作用效果与效能。
2．2 渗透深度到底有多深
讨论这个问题时，首先要明确几个基本概念。一是良好的防渗作用是否—定要结晶物质完全密实毛细孔？从开尔文公式可知，毛细孔压力主要取决于固液表面张力与毛细孔径。当表面张力一定时，毛细孔径越小，形成毛细孔压力越大。当毛细孔压力达到—定值时，水分也就无法通过毛细孔进一步渗透。换句话说，当毛细孔细化到一定程度时，水分便无法渗透到混凝土内部，而非一定要毛细孔完全密实才能起到抗渗防水作用。
二是渗透与堵塞是否一定是一对矛盾？袁大伟和游宝坤等专家坚持“渗透与堵塞是一对矛盾”的观点。其实，对水泥基渗透结晶型防水材料，渗透与结晶过程并不是两个相对独立的过程，在一定程度上，甚至会相互促进。但在不同阶段、不同环境条件下，渗透与结晶两个过程分别占主导地位。在涂刷初期，活性物质的渗透过程占主导地位，而结晶过程则逐渐加强。这也是这类材料防水效果随养护龄期的增长而逐渐提高的原因。
水泥基渗透结晶型防水材料中活性物质进行渗透结晶，必须具备两个基本条件，一是要有Ca（OH）2，二是要有水或湿气。但是，具备了这两个条件，活性物质的渗透深度是否一定就很深呢？实际上，活性物质及结晶的渗透深度不仅取决于材料本身，还取决于应用的混凝土基层特性以及使用的环境条件。混凝土基层对渗透深度的影响因素是水灰比、水泥品种、矿物掺合料的强度等，这些因素直接决定了混凝土内部毛细孔的大小与数量，从而对渗透深度有较大的影响。也就是说，应用在不同混凝土基层上，晶体的渗透深度是不同的。从外部环境条件来看，潮湿养护、养护时间、温度等环境条件对渗透结晶的过程也有着重要的影响。因此，综合考虑这些因素，结晶渗透深度是相对的，而不是绝对的。
2．3 渗透深度的检测方法
目前，对渗透深度的质疑、争论较多，主要是目前还没有直接的方法测试结晶的渗透深度。袁大伟四提到了染色指示法以及碳化的方法，这两种方法均存在较明显的缺陷。目前，国家标准所提出的二次抗渗压力方法也只是间接反映材料结晶渗透功能的一种方法。采用电子显微镜观察不同距离的晶体的生长情况是比较有效、直观的方法。但一是这种方法只能在科研方面应用，而不能用于试验室、现场检测等，另一方面，这种方法也只是定性的方法，无法定量。因此，找到一种合适的反映这类材料的渗透深度方法是目前需解决的一个课题。
3 国家标准存在的问题
GB 18445—2001（以下简称“国标”）对水泥基渗透结晶型防水材料的推广应用起到了十分积极的作用。但标准也存在一些问题，目前正在酝酿对其进行修订。现对标准的主要指标、指标值、试验方法及其合理性进行探讨，为标准的修订提供参考。
3．1 匀质性指标
国标对材料匀质性的技术指标规定为“应在生产厂控制值相对量的5％之内”（细度项目为l0％之内），这对生产厂家来说，有些指标根本不具备可操作性。尤其对检测指标值非常小的指标，如氯离子含量，一般在0.02％左右，要控制在5％的波动范围内，是很困难的。制定匀质性指标，主要是便于生产厂家控制产品品质，因此从这个角度来看，匀质性指标应对每个具体项目设置上限或下限值。当然，这也存在一个问题，不同厂家的产品因原材料、配方不同，在某些指标上可能差异很大。
3．2 二次抗渗压力


国标的一项重要指标是二次抗渗压力。而这项指标是否能很好地反映这类材料渗透结晶、裂缝自愈合的重要特性呢？目前看来，并不是很理想。因为，并不是水泥基渗透结晶型防水材料的其他一些材料也很容易达到这项指标。这也是造成目前市场上这类材料鱼目混珠的重要原因之一。从我们的研究来看，要真正反映这类材料的性能，采用凿除涂层后测试抗渗压力的方法可能更适合。
3．3 抗渗基准试件的制备
国标规定，测试涂层的基准混凝土与受检混凝土抗渗压力应控制在0.3～0.4 MPa的范围内。如何参照JC 474与GB 8076关于混凝土配合比设计的规定，调整混凝土的配合比，使得基准混凝土的抗渗压力控制在0.3～0.4 MPa，是试验关键。很多检测实验室很难通过调试混凝土配合比达到该要求，基准混凝土的抗渗压力经常在0.7 MPa以上，这既不利于反映这类材料的抗渗性能，也使渗透压力比这项指标很难达到；相反，并不是这一类的材料往往更容易通过这项指标。
3．4 抗渗压力测试时间
施工单位在使用水泥基渗透结晶型防水材料时，经常遇到一个现场抽检的难题，认为检测时间过长。有人提议在产品检测项目中是否可以增加“7 d抗渗压力”—项性能指标。实际上，从前面讨论可知，这类材料的防水效果是随着养护龄期的增长而增强，因此，设定“7 d抗渗压力”指标无法有效反映这类材料的防水性能。
4 应用中问题探讨
4．l 应用领域
在一定条件下，水泥基渗透结晶型防水材料具有良好的防水性能，目前，已经广泛地应用在市政、水工、水利等工程，如地铁、隧道、涵洞、水库、地下室等领域。现在有些人士或厂家认为，这类产品不仅可以在地下工程中应用，还可以应用于建筑屋面工程，甚至也可以在建筑外墙等领域应用。实际上，这是对这类材料的一种误解。一种防水材料具有良好的防水性能，不等于它可以应用在任何领域。任何一种防水材料均有它的应用优势领域与不宜使用的领域，这取决于这类防水材料的特性。正如前面所讨论的，水泥基渗透结晶型防水材料的防水性能的发挥必须具备一些基本条件，且取决于使用的环境条件。要是像有些人建议的使用在建筑外墙上，就应该考虑到，这种外墙是混凝土空心砌块外墙、红砖外墙，还是混凝土现浇连续墙，不同的墙体基础对这种材料的防水性能的发挥起决定性作用。另外，外墙是否进行抹面，采用何种腻子抹面，也是影响其防水效果的一些方面。因此，对于拓展水泥基渗透结晶型防水材料的应用领域，应建立在对这类材料的基本特性、作用机理充分认识的基础上，否则，往往会事倍功半。
4．2 防水效果
有很多工程，用水泥基渗透结晶型防水材料进行防水处理后，并没有达到预期的防水效果，于是，这类材料的防水效果首先受到质疑。也有些应用这类材料的人会问，在以前的工程中应用效果挺好的，为什么在这个工程就没有达到理想的防水效果呢？其实，产生这种结果的原因是多方面的，水泥基渗透结晶型防水材料的防水效果的发挥不仅需要必备基本条件，如早期的潮湿养护、混凝土基层条件及基层处理，还与应用的环境条件如温度、湿度等因素有密切关系。水泥基渗透结晶型防水材料要取得好的防水效果，必须合理设计、正确施工、重视养护，并且严格限定应用范围。
应该说，水泥基渗透结晶型防水材料是一种典型的刚性防水材料，是众多防水材料中的一种，而并非什么新材料。在国外，水泥基渗透结晶型防水材料是一种传统的防水材料，己有几十年的应用历史。这类材料既有特点，也有局限性，没有必要将其神秘化和神化。在国内，水泥基渗透结晶型防水材料市场经历了从无到有，从个别品牌高价进口到现在不少企业自配、本土生产的发展过程，最后形成了一个鱼目混珠、伪劣产品泛滥的混乱局面。标准的制定一方面推动了这类材料的发展，另一方面也是造出这种局面的原因之一。笔者希望通过上述讨论，不仅促进学术争鸣，对国家标准的修订起一定的参考作用，更重要的是，促进水泥基渗透结晶型防水材料市场去伪存真、健康发展。