黄洪胜，张明强，李铁军，韩智理，叶建雄

（1重庆市公路工程质量检测中心 重庆 400060 2 重庆易桥科技有限公司 重庆 400060 3重庆大学 重庆 400045）

水泥基渗透结晶型防水材料在路桥工程中的应用

黄洪胜1，张明强1，李铁军1，韩智理2，叶建雄3

（1重庆市公路工程质量检测中心 重庆 400060 2 重庆易桥科技有限公司 重庆 400060 3重庆大学 重庆 400045）

水泥基渗透结晶型防水材料（简称CCCW）是一种刚性防水材料。本文结合工程应用实践，总结了CCCW在桥梁工程中应用的合理施工工艺，分析了CCCW的防水机理，提出了进一步推广应用CCCW的建议。

水泥基渗透结晶型防水材料；防水机理；路桥工程；应用

引言

近年，混凝土桥梁的耐久性越来越受到人们的重视。由于主梁钢筋锈蚀造成的破坏会使桥梁的承载能力急剧降低,造成行车质量受限和维修费用上涨,有时还会危及行车安全[1]。目前，解决混凝土桥主梁钢筋锈蚀问题的常用方法是设置桥面防水层。路桥防水工程常用的防水材料有高聚物改性沥青防水卷材、聚脲涂料及高强度聚氨酯涂料等。

水泥基渗透结晶型防水材料（Cementitious Capillary CrystallineWaterproofingMaterial，简称CCCW）是一种刚性防水材料。与水作用后，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，填塞毛细孔道，从而使混凝土致密、防水[2]。与传统防水材料在混凝土表面形成隔水层，随时间增长,其性能逐渐退化而失去防水效果不同，CCCW的防水性能随着时间持续增强,并且永久防水不老化。且其独特的自我修复能力、特有的整体防水性能、防化学侵蚀、无毒无公害以及施工简便等特性使其在混凝土防水领域具备了显著的优越性[3]。

1 水泥基渗透结晶型防水材料在路桥工程中的应用发展

CCCW自80年代被引入我国后，已经成功地应用于道路交通、住宅建筑、工业建筑、大型公共建筑、水工及特殊构筑物等工程中。目前，对于路桥防水工程而言，CCCW并没有得到广泛的应用。2007年度全国防水材料工程应用调查报告[4]显示:混凝土面层路桥面防水中，氯丁胶乳改性沥青涂料、自粘橡胶沥青防水卷材、聚脲涂料及高强度聚氨酯涂料和氯化聚乙烯橡塑共混卷材的应用比例分别为59.09%、24.82%、9.10%和2.98%。而2008年度全国防水材料工程应用调查报告[5]则进一步证实了这一点：路桥混凝土面层防水中，聚氨酯涂料（含单、双组分）、氯丁胶乳改性沥青涂料、其它沥青及改性沥青卷材、SBS改性沥青卷材和有机硅憎水剂等5种材料用量较大，应用比例分别为32.26%、26.67%、16.15%、15.61%和3.31%。

但目前公布的文献资料中，也不乏CCCW成功应用于混凝土路桥面层防水工程的实例：

苏通长江公路大桥桥面防水工程[6]：苏通大桥引桥50m跨连续箱梁采用MSS造桥机逐跨现浇施工,桥面铺装层由8cm厚SMA-13沥青混凝土和5cm厚C40防水混凝土调平层组成。在对箱梁顶板表面混凝土进行“抛丸”凿毛处理后，涂刷水泥基渗透结晶型防水材料进行防水处理。

张（家口）—石（家庄）高速公路密涿支线工程[7]：该工程为张石高速公路的支线工程，全长25.95km，西连张石高速公路，东接在建的廊（坊）涿（州）高速公路，全线采用高速公路标准建设，设计速度采用120km/h，路基全宽28m。该工程义和店中桥和军用分离式立交桥中成功应用了CCCW掺和剂配制防水混凝土和CCCW涂料。该工程桥面铺装设计如图1所示。

图1 义和店中桥和军用分离式立交桥桥面铺装设计图[7]

2 水泥基渗透结晶型防水材料的防水机理

根据使用方法不同，CCCW可以分为防水涂料（C)和防水剂（A)两种，二者皆为粉状材料。工程中，CCCW防水剂直接内掺入混凝土中，而CCCW防水涂料可直接与水拌合调配成浆料刷涂或喷涂在水泥混凝土表面，也可干粉撒覆并压入未完全凝固的水泥混凝土表面。目前，对于CCCW防水机理较为认可的解释有两种，即沉淀反应机理和络合-沉淀反应机理。

沉淀反应机理认为：CCCW中的活性化学物质一方面通过混凝土孔隙中存在的水，在混凝土内部渗透，与毛细孔中的游离石灰和氧化物发生化学反应，生成不溶于水的枝蔓状结晶体，密封混凝土中的毛细管网、毛细孔及微裂缝，从而封堵来自各个方向的水，起到阻水、防水的作用。另一方面，CCCW中的活性物质与钢筋表面的氧化物起反应形成一层稳定的钝化膜的同时还能够阻止二氧化碳浸入混凝土，防止混凝土中pH值降低和钢筋的锈蚀。当混凝土的毛细孔隙、微裂缝等被密封完全时，混凝土处于不漏水状态。此时混凝土为干燥状态，活性化学物质和混凝土内部的Ca2+不能以游离态的离子形式存在，即不再具有活性，进入“休眠”状态。当混凝土受不均匀载荷、地基沉降、温差变化等物理作用产生微裂纹等缺陷时，水便会再次沿着裂纹进入混凝土，相应的活性物质也就被再次激活，随水向混凝土内部渗透并发生作用，直至裂纹被不断长大的晶体完全封闭为止。

络合-沉淀反应机理认为：CCCW中存在着可与Ca2+络合的活性化学物质。在浓度和压力差共同作用下，该活性化学物质会通过混凝土孔隙中存在的水,渗透到混凝土内部并与混凝土中电离出的Ca2+络合，形成易溶于水的、不稳定的钙络合物。络合物随水在混凝土孔隙中扩散，遇到活性较高的未水化水泥、水泥凝胶体等，活性化学物质就会被更稳定的硅酸根、铝酸根等取代，发生结晶、沉淀反应，从而将Ca(OH)2转化为具有一定强度的晶体化合物，填充于混凝土的裂缝和毛细孔隙。而活性化学物质则重新变成自由基，继续随水向内部迁移，在Ca2+浓度高的地方再次形成络合物。如此反应在混凝土中反复不断进行，产生水泥结晶。当混凝土处于干燥状态时，由于缺少扩散介质，活性物质处于“休眠”状态，当有水渗入时，活性物质将被再度激活，催化发生新的结晶反应，使结构防水，从而达到永久防水的效果。

3 水泥基渗透结晶型防水材料施工工艺控制及操作要点

3.1 工程应用概况

重庆云万高速公路是国家重点干线杭州至兰州公路的重要组成部分，也是重庆市“二环八射”主骨架公路网的重要组成部分，全长78.345km。该工程由重庆高速公路发展有限公司渝东分公司建设，四川交通厅公路规划勘察设计研究院设计。其中，云阳—万洲段主线全长57.535km，共有特大桥6座，大桥47座，中桥19座，特长隧道1座，长隧道3座，中短隧道4座，互通式立交6处。为保证桥梁工程使用功能和耐久性，主要桥梁施工过程中采用了水泥基防水材料。作者所在项目组全程参与了渗透结晶防水材料的施工。此外，项目组还在石忠高速公路、洪酉高速公路和水界高速公路的桥梁及隧道中应用了渗透结晶防水材料，并取得了良好应用效果。

3.2 水泥基渗透结晶型防水材料在桥隧工程中施工工艺及操作要点

CCCW作为一种新型防水材料应用于路桥防水工程时，为提高其防水效果及长期性能，施工工艺流程十分关键。CCCW的施工工艺分干撒法和涂刷法两种。干撒法是在混凝土终凝前,把CCCW粉料装在细目筛子里,轻轻拍动筛子往下均匀筛料,完成筛料后用木抹子适当加压抹面。目前较为常用的施工方法是涂刷法，其一般的施工工艺流程为[3，6]：基面处理→制浆→涂刷→检查→养护。

3.2.1 基面处理

基层处理的目的不仅在于节约CCCW的用量，更重要的目的在于提高基层与后续作业层的粘结能力，确保施工后工程的使用功能。基层处理应达到消除基面出现的浮浆、空鼓、起皮、分层等问题；此外，还应清洗基层油污、返碱、尘土、薄膜、油漆、表面涂层及其他杂物。基层处理一般采用机械打磨的方式进行，若混凝土表面较光滑，也可以采用剁斧、钢丝刷等将光滑面剁凿打磨成粗糙面，基层阴阳角处用水泥砂浆做成圆弧形，再用水冲洗干净。若混凝土表面存在较大的裂缝,应沿裂缝开成V形槽,用水冲洗干净后,在潮湿基层上涂刷一层CCCW，凝固后用同标号掺CCCW防水砂浆将所开槽填补密实,然后拉成毛面。最后用水充分湿润基层，但表面不得有积水（图2）。

图2 桥面基层表面打磨

采用机构打磨时，应控制以下问题：

（1）基层未达到施工强度前禁止施工，以免对机械及路面造成不必要的损害。

（2）在施工过程中注意控制机械按匀速行走，并控制给砂量始终保持一致。抛丸机不能有长时间停顿，以免对原有路面造成大的损害。

（3）路面如有大块水泥浮浆，应在抛丸机施工前组织人工进行清理、剔除，以保证抛丸机施工时达到最佳的施工效果。

（4）抛丸，是指通过机械的方法把丸料以很高的速度和角度抛射到工作表面上，让钢丸高速冲击工作表面，形成捶击效应，达到清理工作表面上的杂质、附着物以及其他需要清理的物质的一种表面处理的方法。打击过表面的钢丸在配套吸尘设备产生的负压和本身撞击的反弹作用下，钢丸和杂质一起回到机器自身的分离系统，并将杂质和可以回收钢丸自动分离并分别回收。好的钢丸在机器内部继续循环使用。

此外，喷砂时混凝土表面应处于干燥状态，不得有积水。喷砂应均匀，不能遗漏；喷砂完成后应对路面进行清洁（用森林灭火器进行吹尘或者水车清洗，做到路面清洁、干净，不影响下道工序的施工）。当在混凝土表面进行抛丸时,只有在机器行走的情况下才打开阀门，以免会在混凝土表面抛打出凹坑（图3）。

图3 处理与未处理基层表面对比图

3.2.2 制浆

制浆过程中应注意以下几点：（1）严格按配合比计量。粉、水一次加够量后，用电动搅拌器搅拌3min～5min，直至拌和均匀。（2）一次配制的灰浆不宜过多，以在30m in内用完为宜。（3）当混合物变稠时应频繁搅动，严禁加水冲稀。

3.2.3 涂刷

采用喷涂工艺施工时，一般在混凝土结构表面喷涂两次渗透结晶防水材料。第一次喷涂宜在基层处于面干饱和状态时进行，第二层喷涂应在第一层料浆渗入结构内部、表面呈面干饱和状态时进行。此后进入养护阶段。待第二层涂料表面呈面干状态时，采用喷雾器在涂层表面喷水，喷水量以控制表面润湿为宜。喷水养护过程一般控制3次。

涂刷作业的关键控制条件包括：（1）露天环境中使用的桥面混凝土结构，应待其收缩变形基本稳定后再开始涂刷作业。（2）宜选用专用喷涂机械进行喷涂施工，以保证涂层的厚度和均匀性。（3）涂刷第2层涂料应在第1层涂料初凝并呈潮湿状态时(一般在24 h内，具体根据现场情况而定)进行；若太干应先喷洒雾水后再进行第2层的涂刷。（4）高温条件下施工时，涂刷宜在早晚进行，避免阳光直照，防止灰浆过快干燥影响渗透。（5）涂层不宜过薄或过厚，过薄表明材料用量不足，难以达到预期防水效果；过厚则养护困难，涂层容易剥落；阴角及凹陷处不能有过厚的涂料堆积，否则堆积处可能开裂。一般情况下，第1次喷涂量控制在250g/m2为宜，总量控制在500g/m2较合理（图4）。

图4 表面喷涂

3.2.4 检查及养护

涂层施工完后，检查涂层是否均匀，用量是否够量，有无漏涂部位，涂层是否有暴皮现象等。以上现象如有出现，则需进行再次施工修补。

涂刷完成后，应及时养护，养护时间不得少于4d，且养护过程中必须做到保温保湿。养护用水采用净水，涂层凝结后采用喷雾式洒水养护，避免水冲破坏涂层。每天喷4～5次,热天或干燥天气要增加喷水次数,防止涂层过早干燥。

此外，施工后48h内必须防避雨淋、霜冻、暴晒、污水及4℃下的低温。空气流动差时,需用风扇或鼓风机辅助养护。露天施工用湿草袋覆盖(24 h后方可覆盖),避免涂层积水。如用塑料膜作为保护层,必须注意架开，以保证涂层的“呼吸”及通风。养护期间应避免涂层有磕碰现象。

检验施工质量可采取钻取芯样的方式，检测渗透结晶防水材料的渗透深度，也可以通过检测芯样抗渗透性的方法评定。施工现场可以采取在涂层表面洒水，观测不在涂层表面的分布状况。如喷水后表面形成均匀水珠，可以认为施工效果良好。

图5 现场洒水测试施工效果

3.2.5 界面处理

对于桥梁铺装层，为确保基层与沥青混合料的粘结，防水施工后可在混凝土结构表面作界面处理。一般采用喷涂有机界面剂的方式完成界面处理。界面剂施工应按产品使用要求进行。

4 结语

CCCW在工程应用中效果良好,施工简单,对环境要求低,具有良好的防水能力和耐久性,是一种非常有发展前途的防水材料。但目前CCCW在实际工程特别是路桥防水工程中所占的比例依然很低。为进一步促进CCCW在路桥工程中的应用，应重点做好以下几个方面的工作：（1）加大CCCW的推广力度和政策支持力度；（2）加强科研工作，重点研究如何提高CCCW自身的综合性能以适应混凝土技术的快速发展；（3）总结工程实践经验，加快相关应用技术规程及验收标准的制定工作。

[1]裴建中，胡长顺，王祥鲁.建筑防水材料用作桥面防水的可行性分析 [J].长安大学学报 (自然科学版)，2002，22（6）：29-32..

[2]GB 18445-2001,水泥基渗透结晶型防水材料[S].

[3]郝吉武，杨治伟，钱明光.水泥基渗透结晶型防水材料的研究进展 [J].佳木斯大学学报 (自然科学版)，2008,26（4）：493-496.

[4]中国建筑防水杂志社.2007年度全国防水材料工程应用调查报告[J].中国建筑防水，2008，（10）:5-16.

[5]中国建筑防水杂志社.2008年度全国防水材料工程应用调查报告[J].中国建筑防水，2009，（10）:2-10.

[6]王忠杰，张新，尹继罡等.CCCW在苏通大桥混凝土桥面裂缝修补中的应用[J].中国建筑防水，2006，（8）:36-38.

[7]徐波.水泥基渗透结晶型防水材料在桥面防水混凝土中的应用性研究[D].西安：长安大学，2008.

Cementitious Capillary Crystalline Waterproofing Materials Applications in Road and Bridge Engineering

Cementitious capillary crystallinewaterproofingmaterial isa kind of rigid waterproofmaterial(CCCW).On thebasic useof CCCW in practicalprojects,the author in thispaper summarized theapplication of CCCW in road and bridge engineering and the construction technologicalprocess.Thewaterproofingmechanism ofCCCW iscarefully analyzed and suggestionsabouthow to popularization and application of CCCW are therefore presented at theending partsof the paper.

cementitiouscapillary crystallinewaterproofingmaterial;waterproofingmechanism;road and bridgeengineering;application

TU 57+7

A

1671-9107（2011）05-0027-04

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.05.027

2011-04-6

黄洪胜（1967-），女，高级工程师，主要从事建筑、道路与桥梁设计、监理、质量检测方面的工作。

余咏梅