“渗透结晶”是怎样防水的？沈老师开讲啦！

说到“水泥基渗透结晶型防水材料”，想必大家都不陌生，行业俗称“渗晶”，其归属于刚性防水材料，因其独特的裂缝自愈合与二次抗渗性能，在国际上曾经掀起一场建筑防水材料的“革命”。
“渗透结晶”的历史从1942年就开始了。二战期间，德国钢材紧张，转向使用水泥造船，德国化学家LauritzJensen（劳伦斯·杰逊）为了解决大型水泥船的渗漏水问题，发明了水泥基渗透结晶防水涂料，简称CCCW。1965年被引进到欧洲、日本、韩国等地，由于其综合性能及性价比优于其他类型的防水材料，该材料迅速成为全世界最主流的防水材料之一，占据极大的市场份额。日本防水涂料协议会会长小新井治美对其的评价是：“对环境保护，对人类生存均显其优的防水材料”。20世纪80年代，我国开始从国外引进CCCW，进口方式分为两种，一种为原装进口，在国内代理经销，价格昂贵；另一种为母料进口，从国外进口母料，运到国内后经过复配进行生产，质量参差不齐，真假好坏不易辨别。

水泥基渗透结晶型防水材料是一种水泥基加入无机骨料，混配而成的淡灰色无机粉末状材料，以水为介质的水化反应生成物与混凝土成分相似。水泥基渗透结晶型防水材料中含有的活性化学物质在水的作用下，通过表层水对结构内部的侵蚀，被带入了结构表层内部孔缝中，与混凝土中的游离氧化钙交互反应生成不溶于水的硫铝酸钙(3CaO·Al2O3，·CaSO4，·32H2O)渗透结晶物。结晶物在结构孔缝中吸水膨大，由疏致密，使混凝土结构表层向纵深逐渐形成一个致密的抗渗区域，大大提高了结构整体的抗渗能力。由于水泥的水化反应是一个不完全的反应过程，在不失水的状态下，多年以后反应仍有进行，而在后期的水化反应过程中同样能催化活性化学物质生成结晶，因此，一旦防水结构被水再次穿透，自然产生了自愈能力，也就是具备了多次抗渗能力。可以说，水泥基渗透结晶型防水材料的渗透结晶原理，其实就是通过水的作用，涂层中含有的活性化学物质促使结晶在表层快速生成，通过表层毛孔逐渐向内部渗透深入的一个过程。通过这个过程来充实混凝土结构内部的结晶密度。由于这种被钙化了的结晶物质容易与混凝土中的C一S—H凝胶团相结合，从而也就更进一步加强了结构的密实度，同时也增强了结构自身的抗渗性能。除了深入混凝土结构内部的渗透结晶之外，用C型防水涂料施工的涂层中由于水化空间和C-S-H凝胶的束缚，形成大量的凝胶状结晶，在涂层中起到密实抗渗的作用，随着时间(一般为14～28d)的发展，结晶量也在递增，这时防水涂层和渗透结晶共同增强了结构整体的抗渗能力。

因此，无论是深入结构内部的渗透结晶，还是涂层中的凝胶状结晶，都能提高混凝土结构的密实度和抗渗性能，从本质上改善了普通混凝土结构体积的不稳定带来的再次裂渗。
当然，水泥基渗透结晶型防水材料的渗透是有条件的。它的渗透深度不仅取决于产品本身的质量，还取决于混凝土(水泥建材)的吸收等级(毛细孔数量、分布、孔缝结构)和水泥基渗透结晶型防水材料的用量、使用方法及施工环境。

水泥基渗透结晶型防水材料要向混凝土结构内部渗透，首先必须要湿润基面。根据专家验证，水泥基渗透结晶型防水材料在混凝土表面形成的湿润角越小则越容易在结构基面上扩展，也就越容易向结构内部渗透。质量优良的水泥基渗透结晶型防水材料具有较小的表面张力，表面张力越小，它向结构内部渗透的性能越好。像花岗岩之类没有孔隙的基材是不会渗透的。混凝土结构的渗透性与毛细孔含量有密切关系。一般而言，当混凝土的毛细孔率小于20%时，渗透系数已相当小，基本上已是不透水的。但要控制这么小的毛细孔率，需采取严格的措施(如水灰比、砂石的级配及掺量、添加剂、振捣养护等)。从理论上讲，保证水泥水化所需的水只需占水泥质量的23%左右，但这么少的水量，使拌合物的和易性很差，即使振捣再均匀也难以保证浇灌质量。为了使拌合物具有足够的流动性以便于施工，往往需要多加一些水(占水泥质量的40%～60%)。当水泥硬化后，这些多余的水就会在混凝土结构中形成孔隙和毛细管通道，它们的数量、分布、结构形式直接影响混凝土的抗渗性。毛细孔率越大，抗渗性越差，水泥基渗透结晶型防水材料就越容易渗透。随着渗透结晶所起的作用，混凝土的密实度提高，渗透也就会越来越缓慢。水泥基渗透结晶型防水材料与水泥矿物的反应只有在溶液中才能进行，因此，水的存在是渗透结晶的必要条件。缺少了水，混凝土结构处于干燥环境，水泥矿物、水化物和水泥基渗透结晶型防水材料都是固态存在，也就无所谓渗透，它们在常温下也不可能反应产生新的物质，水泥基渗透结晶型防水材料的这种状态被称为“休眠”。一旦混凝土结构出现细裂缝，水的渗人使水泥矿物、水化物及水泥基渗透结晶型防水材料重新呈离子状态，恢复活性，发生反应并生成结晶体，这一现象随着渗入的水沿毛细孔向混凝土结构内部发展，从而形成了渗透结晶型防水材料的渗透。所以说，潮湿环境是水泥基渗透结晶型防水材料进行渗透的必要条件之一。广而言之，不仅仅是混凝土结构体，只要是使用水泥基渗透结晶型防水材料进行防水施工的任何水泥建材，其作用原理都是一样的。

因此，有关专家将水泥基渗透结晶型防水材料的化学反应机理归纳为以下三点。

(1)由于绝大多数防水材料只适宜做迎水面防水施工，故水泥基渗透结晶型防水材料是混凝土结构背水面防水处理的理想材料。其作用机理是“渗透功能”，通过混凝土的毛细管来密实混凝土结构达到防水抗渗的效果，具有这种材料的独特性。

(2)游离氧化钙和湿气是水泥基渗透结晶型防水材料的两个重要工作(反应)要素。鉴于游离氧化钙遍布在混凝土中，而任何混凝土结构只要渗漏水就有湿气。可见这两个条件极易具备。

(3)湿气、游离氧化钙和承压水盐分中的化学物质是水泥基渗透结晶型防水材料结晶形成并增长的基本条件。湿气和游离氧化钙这两个要素，如果在混凝土的毛细管中始终存在，则水泥基渗透结晶型防水材料的结晶形成会不间断地进行。若两个要素缺一，则化学反应中止，而活化了的结晶体潜伏在混凝土的毛细管中。一旦渗漏水再次侵入混凝土，则活化了的结晶体会恢复结晶体增长的化学反应过程，不断充填混凝土中的毛细通路，从而使混凝土致密，增强了抗渗性能。

需要提示的是，从迎水面可以做防水层的工程，应尽量在迎水面实施，这是公认的。但水泥基渗透结晶型防水材料背水面防水涂层做法，给无法或难以在迎水面做防水施工的混凝土工程提供了可以信赖的材料与施工工艺。