1. 工程背景及研究意義

1.1 工程背景

隨著混凝土的廣泛的應用，混凝土結構的耐久性不足，越來越受到大家的重視。其中水的侵入是混凝土劣化，降低其耐久性的一個重要原因^[1-3]。因此，對混凝土進行防水處理是推遲其修復時間和提高其耐久性的一個有效措施^[4]。

目前，對混凝土進行的防水處理主要有“治標”的外防水技術和“治本”的內防水技術^[5]。外防水即為柔性防水，有防水卷材和防水涂料。主要利用高分子物質，通過聚合改性等手段，在混凝土表面形成一層憎水的彈性保護層，封閉混凝土表面阻止水的通過。內防水即為剛性防水，主要有防水砂漿、防水混凝土和水泥基滲透結晶性防水材料等，其通過密實混凝土、減少毛細孔數量達到防水目的^{[6] [7]}。外防水技術以其優異的防水性能，在工程中得到了廣泛的應用，它可以完全隔絕混凝土與水的接觸，從而起到良好的防水效果。但同時人們也開始逐漸意識到外防水的弊端，例如：（1）適應主體結構變形能力差；（2）易老化；（3）出現滲漏時，不易查找滲漏部位，修復困難；（4）施工操作復雜、工序繁多、對混凝土基面要求較嚴格等；（5）其使用的材料不符合國家提倡的綠色環保。但對于剛性防水，這些弊端就會迎刃而解。

傳統的剛性防水主要是通過改變混凝土級配、改變粗細骨料之間空隙率，提高混凝土密實度，增加其防水能力。但由于骨料篩分時消耗時間長成本高，導致該方法未能推廣應用。其后發展為通過控制混凝土配合比中的水膠比、灰砂比、砂率、粗骨料大粒徑以及混凝土養護天數，以此保證混凝土的密實度，達到防水效果。但該類剛性防水則常常由于混凝土開裂而導致防水失效。

滲透結晶型防水材料作為剛性防水材料的一種，具有液態和粉態兩種形態，能解決混凝土由于開裂而導致滲水的問題。它具有自修復的功能，是一種智能型防水材料。與其它剛性防水材料相比：滲透結晶型防水材料是一種表面修復防水防護材料，不僅能夠用于新建工程中，還能用于已建工程的修復，對基面的干濕要求和平整度要求低、環保無污染、施工方便、成本低、可用于背水面和迎水面、半永久化、裂縫自修復等特點^[8-10]。

目前所說的滲透結晶型防水材料通常是指水泥基滲透結晶型防水材料，簡稱CCCW（Cementitious Capillary Crystalline Waterproofing Materials），通常以硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥、石英砂等為主要成分，摻入活性化學物質制成。從上個世紀的出現到現在，水泥基滲透結晶型防水材料已發展形成了眾多品牌，如瑞士的VANDEX、加拿大的XYPEX、德國的FORMDEX、美國的PENETRON等^[11-14]。在上個世紀八十年代進入我國市場后，水泥基滲透結晶型防水材料已在北京、上海等同類工程中有過眾多成功的案例^[15]，取得顯著的防水效果。

1.2 研究意義

水泥基滲透結晶型防水材料作為一種新型防水材料，它不但是可以用于新建建筑的防水，而且對于既有建筑的滲漏修復同樣效果顯著。同時，它還同時兼具施工方便快捷、綠色環保等特點，故此應用前景非常廣闊。但目前市場上正宗的水泥基滲透結晶型防水材料絕大部分依靠進口或者核心母料依靠進口，進入中國市場后，由于不適應中國的工程環境，在實際工程中產生了許多“不良反應”，導致并未達到原來宣傳的效果，屢屢出現失敗的工程案例。因此，為擁有屬于中國的自有品牌，我司聯合清華大學嘗試自主開發水泥基滲透結晶型防水材料，為滲透結晶型防水材料的良性發展貢獻綿薄之力。

2.  國內外研究現狀

2.1 國外研究現狀    

水泥基滲透結晶型防水材料（簡稱CCCW）是由德國科學家勞倫斯杰遜在二戰時期發明，開始是用于修補滲漏的水泥船。隨著科技的發展和人們對綠色防水的青睞，水泥基滲透結晶型防水材料由原來德國的FORMDEX （防擋水）發展到現在美國的PENETRONC（膨內傳）、瑞士的VANDEX穩擋水系列.，法國的DIPSEC、加拿大的XYPEX （賽柏斯）、日本的DIPSEC等品牌^{[16] [17]}。國外學者主要是對噴涂水泥基滲透結晶型防水材料混凝土的裂縫修復和耐久性做了大量研究^{[18] [19]}，其中有：

Kumar（庫馬爾）等^[20]主要考察的是KIM（KRYSTOL INTERNAL MEMBRANE）防水劑對水泥性能的影響，其試驗結果表明KIM有延遲水泥裂縫出現的作用，但同時也會延長水泥凝結時間，降低非結合水量、水化熱。XRD測試表明，KIM能減少水泥水化過程中水化熱的釋放量，泡水養護時，滲水量會減小，28天強度會增加。這對地下工程的防滲抗裂意義重大。

Fattuhi等^[21]考察了一種水泥基滲透結晶型防水涂料對混凝土試件耐酸性能的影響，試驗表明經該涂料涂刷的試件在不流動的酸性溶液中浸泡172天，質量損失不超過1%，且與空白組相比，經涂料涂刷的試塊的抗壓強度也有所增加。

Masami Okajim^[22]將水泥基滲透結晶型防水材料與防腐涂料結合在日本本州大瀨戶橋梁中進行了涂刷使用，經研究表明；處于海峽海洋環境中，水泥基滲透結晶性防水材料防水效果明顯，使用壽命長，并提出“對于涂層質量的關鍵是控制涂層的厚度的觀點”。

2.2 國內研究綜述

清華大學輝副教授^[23]對水泥基滲透結晶性防水材料的自愈性能進行了研究，試驗表面水泥基滲透結晶型防水材料能顯著提高混凝土的自愈性，對提高混凝土耐久性具有顯著的意義。同時清華大學的劉騰飛^[24]就XYPEX（水泥基滲透結晶型防水材料的一種）對混凝土的抗凍性進行了研究，論文提出：XYPEX對提高混凝土抗凍性有影響，并且提出試塊的養護條件對提高混凝土抗凍性影響較明顯，泡水養護較噴水養護好。

重慶大學的吳建華、鄧少楨等^[25]對涂刷有水泥基滲透結晶材料的混凝土的抗碳化性能進行了研究，得到混凝土在不同水化階段涂抹時抗碳化的防護效果和不同使用階段的抗碳化修復效果。他們提出水泥基滲透結晶材料能提高混凝土的抗碳化能力，且在混凝土試塊水化程度越低時涂刷水泥基滲透結晶材料，其抗碳化防護效果和抗碳化修復效果越好。

重慶交通大學的邢李進^[26]對水泥基滲透結晶型防水材料Penetron、水泥基滲透非結晶型防水材料施爾固和水性滲透型無機防水劑三種防水材料對混凝土抗鹽凍性能進行了試驗，結果表明三種防水材料均能提高混凝土抗鹽凍性能，其中水性滲透型無機防水劑效果好。

武漢理工大學的余劍英等^[27-30]對水泥基滲透結晶型防水材料做了系統的研究，從檢驗該類材料防水性能簡易的試驗方法到研究涂量、齡期、迎水面和背水面等因素對混凝土抗滲強度等級的影響。實驗結果表明：涂量大小只會在7d是影響較為明顯，對28d的影響較小，同時抗滲強度隨齡期的增長而增長，且前期增長速度高于后期。

綜上所述，以上的研究大部分是基于國外的進口產品，研究者對具體的配方是未知的，因此不能調試配方以達到優效果。