国内外防水工程研究现状

国内研究现状

1.国内防水材料发展概况

刚性防水技术是指以水泥、砂、石为原材料，掺入少量外加剂或高分子聚合物，通过调整配合比，改善孔结构，增加各原材料界面的密实性，或通过补偿收缩，提高混凝土的抗裂防渗能力等方法，使混凝土构筑物达到防水的技术。其特点是根据不同的工程结构采取不同的方法，施工简单、方便，造价较低，易于维修，防水耐久性好。所以，在土木建筑中，刚性防水占相当大的比例。刚性防水的主要基材是水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥。这些水硬性胶凝材料的抗渗性和防水耐久性都是较好的，所以，国内外许多防水工程都采用水泥作为胶结材料。然而，由于水泥的抗拉强度低，变形小，易于收缩开裂，往往会破坏结构的整体防水。而且，水泥配制成混凝土后，内部形成许多毛细孔缝，成为渗水的通道。为了提高混凝土的抗渗性，国内外科技人员研究出许多无机防水剂，如三氯化铁、无机铝盐、三乙醇胺等等。通过加入这些防水剂，提高水泥砂浆的密实性或改善砂浆的抗裂性，从而达到防水抗渗的目的。

70年代末，我国出现了把抗裂防渗结合起来的新型防水外加剂——混凝土膨胀剂。目前，我国的膨胀剂品种已有10多个，年销量近30万吨，其中UEA占80%。UEA、SRS和ＥA-L均属硫铝酸钙型膨胀剂，它们掺入水泥中水化形成膨胀性结晶体——钙矾石。这种针状和柱状结晶填充于混凝土的毛细孔缝中，改善了孔结构，提高了混凝土的抗渗性。由于它的膨胀作用，可在钢筋和邻位的约束下，在结

构中建立0.2～0.7MPa预压应力，大致可以抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，从而防止混凝土结构产生干缩开裂，同时，补偿一部分后期产生的温差应力。所以，混凝土膨胀剂是具有抗裂和防渗双重功能的防水剂，可以说，膨胀剂是我国刚性防水材料的突破性发展。近年来，为适应泵送混凝土的发展，我国开始生产多功能复合膨胀剂，它是以膨胀剂与化学外加剂复合而成的，集膨胀、防水、缓凝、减水、防冻、早强于一体，投料单一，使用方便，颇受用户欢迎。

柔性防水方面，自从20世纪80年代以来，中国新型建筑防水材料发展迅速，通过十几年的努力，我国的防水材料形成了沥青及沥青改性防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料共四大类几百个品种，已经形成品种门类齐全，低、中、高性能档次齐全的材料体系。其中仍以沥青油毡为主，年产量稳定在8亿平方米左右，占整个防水材料的80%，就数量而言，可基本满足建筑业使用的要求，但品质和质量上还不能适应建筑业发展的需要。传统产品一直占绝大多数，新型防水材料尚处于研究、开发与试用阶段。

2．结构自防水技术的发展

结构自防水技术就是把承重结构（或围护结构）和防水结构合为一体的技术。在不少防水工程中，如高层建筑地下室的桩板基础、逆作法与半逆作法地下空间、各种水工和海工构筑物、隧道和管沟等，采用柔性防水施工既困难，防水寿命又只有10～20年（与混凝土寿命100年以上不同步），更适合采用结构自防水技术。

60年代，冶金部建筑科学研究总院等提出了富砂浆防水混凝土技术，他们经研究认为，水泥砂浆的质量是决定混凝土防水能力的关键，提出混凝土中的灰砂比为1:2～1:2.5，砂率为35%～40%，石子粒径不大于40mm，水灰比不宜超过0.6，加强早期养护，养护期不少于14d。这种防水混凝土技术突破了集料连续级配的苛求，在冶金建筑等大型防水工程中应用效果良好。

70年代，我国发展了外加剂防水混凝土，通过形成不溶性胶体化合物或络合物，用来堵塞、填充毛细孔缝，增加混凝土的密实度或柔性，以提高它的抗渗性。这些外加剂防水混凝土在一定条件下的应用效果是不错的。

然而，工程实践表明，由于水泥混凝土在硬化过程中产生干缩和冷缩（温差收缩），往往导致混凝土结构开裂，从而破坏结构的整体防水功能和降低使用寿命，这个问题对于小型防水工程也许不会暴露出来，但对于中、大型结构复杂的防水工程就易显露出来。1980年后出现的补偿收缩混凝土，较好地解决了这一问题。

众所周知，水泥拌水后，其硬化后的绝对体积都要减小。实验证明，每100g水泥浆体的化学减缩值为7～9mL，如果混凝土水泥用量为300kg／m，则其减缩量达21～27L/m，其外观体积收缩并不多，主要在其内部形成许许多多毛细孔缝，成为渗水渠道。研究表明，每100g水泥浆体可蒸发水分约6mL，如混凝土用量为300kg／m，则其蒸发水量达18L／m。当混凝土在干燥条件下，毛细孔中的水逸出产生毛细压力，使混凝土发生毛细收缩，由此引起水泥砂浆的干缩值为

0.1%～0.2%，混凝土的干缩值达0.04％～0.06%。由于混凝土的抗拉强度低，极限拉伸变形值只有0.015%～0.030%，故易于产生干缩开裂。

从上述研究可知，建筑物的渗水与裂缝有直接关系，而裂缝的产生除了荷载应力和不均匀沉降（约占30%的几率）外，主要是由于混凝土干缩、冷缩和徐变引起的，这与混凝土的物理、化学性质有关。我们认为，抗渗的前提是抗裂，普通防水混凝土和外加剂防水混凝土不具有膨胀性能，它们没有抗裂功能，即使它们的抗渗性很高，混凝土收缩开裂也就失去整体防水功能。而补偿收缩混凝土的抗渗标号大于S20，比普通混凝土高1～2倍，所以说，具有抗裂防渗功能的补偿收缩混凝土是结构自防水技术的新突破，是80年代后刚性防水技术的新发展。

经过30多年的研究，我国膨胀水泥和膨胀剂的生产工艺、膨胀速率和膨胀量的控制、混凝土性能和应用技术已得到全面解决，80年代已进入实用化阶段。目前，我国已出现膨胀剂替代膨胀水泥的趋向，原因是膨胀剂使用方便灵活，运输保管方便，价格较低，用户容易接受。

国外研究现状

1.国外防水材料发展概况

随着建筑业的发展和应用技术的完善，国外建筑防水材料的技术及品种有了较大发展，企业生产规模有日益大型化的趋势，欧美发达国家建筑防水材料的生产已逐渐从单一的生产工厂演化为大型跨国

公司。美国的防水材料市场年需总量接近15亿m左右，但只有40家公司，113个生产工厂。如凡士通和卡莱尔两大公司主导高分子防水卷材市场；法国的索普瑞玛公司是法国最大的改性沥青防水卷材生产企业，年产量达到4500万m占法国平屋面市场的35%。

刚性防水方面，水泥混凝土是一种多孔材料，如何提高它的抗渗性？德国最先提出集料连续级配防水技术，即通过不同级配的石子获得最小空隙率，使混凝土致密。近年来，国外的刚性防水材料和技术都得到了长足迅猛的发展。

柔性防水方面，20世纪60年代以来，许多发达国家的防水材料品种开发较多，速度较快。特别是SBS、APP改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材，经过30年的努力，已成为占主导地位的防水材料，从目前情况看，其市场占有份额，稳中有升，是一种在较长时期使用的防水材料。在美国，三元乙丙防水卷材占相当大的比重，在欧洲，防水材料以SBS、APP改性沥青防水卷材为主，日本使用的防水材料基本与西方工业发达国家相同，在新建工程中改性沥青卷材占47%，维修占17%，有15%的合成高分子防水卷材用于新建工程中，20%用于维修工程。

2.设计和施工技术方面

防水施工机具已有突破性进展，防水设计趋于多样化，并越来越重视新技术的价值，而且注意保护环境。与国外防水工程相比，我们既有技术上的差距，也有管理上的差距。防水设计和施工(含机具)还有局部构造的问题在不少地区还处于无序和落后的状态。