水泥基滲透結(jié)晶型防水材料試驗方法探討

摘要：主要討論水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的試驗方法，包括材料本身的勻質(zhì)性試驗、物理力學(xué)性能試驗、抗?jié)B試驗、滲透深度測試的方法。材料性能的測試方法很多，要尋求能反映水泥基滲透結(jié)晶型防水材料特點(diǎn)的試驗方法，以便為標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供幫助。

關(guān)鍵詞：水泥基；滲透結(jié)晶型防水材料；試驗方法；抗?jié)B；滲透深度；勻質(zhì)性

前言

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料國家標(biāo)準(zhǔn)自2002年3月正式實(shí)施以來，該產(chǎn)品的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，尤其在地下、橋梁、大壩、水池等防水工程中用量日益增大。隨著這幾年該類產(chǎn)品的大量發(fā)展，產(chǎn)品的檢測任務(wù)越來越多，各生產(chǎn)、使用、研究單位對材料的試驗工作日益增多，原標(biāo)準(zhǔn)中的一些試驗方法周期較長、基準(zhǔn)材料不易控制等問題，也逐步得到反映。另外，也出現(xiàn)其他種類防水材料套用該標(biāo)準(zhǔn)，取得合格報告后假冒該材料進(jìn)入工程的情況，嚴(yán)重擾亂了市場。當(dāng)務(wù)之急，是尋求更好的試驗方法來準(zhǔn)確反映水泥基滲透結(jié)晶型材料的特點(diǎn)，以使其與其它種類的防水材料明確區(qū)別開來。本文將針對大家對標(biāo)準(zhǔn)中反映較多的試驗方法，作一些介紹，并提出一些新的試驗方法供大家參考

1、勻質(zhì)性試驗

產(chǎn)品勻質(zhì)性指標(biāo)的設(shè)立主要是為了生產(chǎn)單位控制產(chǎn)品的質(zhì)量，在國外的外加劑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中主要在FPC中有要求。這部分的試驗項目設(shè)立和試驗方法主要參考了GB8077－2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》。由于水泥基滲透結(jié)晶型防水材料產(chǎn)品的特殊性，每個生產(chǎn)廠產(chǎn)品的原料、配方、生產(chǎn)工藝的差異對勻質(zhì)性指標(biāo)的某些性能都會造成很大的波動，要確定一個絕對值非常困難。我們需要對某些有害成分確定一個限值，而一些生產(chǎn)控制的指標(biāo)如細(xì)度應(yīng)該設(shè)立一個波動范圍。

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料均是粉狀材料，含水量和細(xì)度的測試在出廠檢驗中是必須的。在目前的國家或行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，含水量的測定一般都采用105℃烘箱烘至恒重，通過測定前后兩次材料的質(zhì)量來確定。在外加劑標(biāo)準(zhǔn)中，含水量指標(biāo)也是規(guī)定了一個波動范圍。當(dāng)產(chǎn)品的含水量較小時，5％的波動范圍就非常小，可能會小于檢測的精度，建議可以對該項指標(biāo)確定一個上限，而不要采用上下波動范圍的形式。細(xì)度的試驗方法有很多，比較簡便的方法還是采用試驗篩，對于篩子的孔徑大小，還需要根據(jù)產(chǎn)品的不同進(jìn)行調(diào)整。目前的產(chǎn)品中，各個廠的細(xì)度是有較大差異的，很難說明細(xì)度的大小對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，設(shè)立此項檢驗的目的，主要是對同一廠家的同一類型產(chǎn)品，規(guī)定其細(xì)度應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)波動，不能因為原材料的波動而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。對于不同的生產(chǎn)廠家，可以選擇不同的篩子孔徑，來控制篩余物含量。

氯離子含量和總堿量對于摻入混凝土中的防水劑來說，是需要嚴(yán)格控制的，其測試方法目前還是參照混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)最新的資料顯示，GB8077的修訂將主要參照EN934－2：2001《混凝土、砂漿和水泥凈漿外加劑的定義、要求、勻質(zhì)性、特性、標(biāo)記》。對其指標(biāo)的確立需要大量的試驗驗證，如果采用原來的控制波動范圍的方法，對于一些含量較低的產(chǎn)品，可能無法達(dá)到，或者此波動范圍小于檢測精度，可操作性不強(qiáng)。對于涂料產(chǎn)品來說，是否需要控制這兩項指標(biāo)以及指標(biāo)的高低，也需要進(jìn)行驗證。

2、物理力學(xué)性能

對于水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料產(chǎn)品來說，其產(chǎn)品本身是一種砂漿類材料，有一定的強(qiáng)度，施工時要考慮可操作時間，涂抹后要考慮粘結(jié)性能。根據(jù)這些要求，在標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定了凝結(jié)時間、抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、濕基面粘結(jié)強(qiáng)度等試驗項目，考慮到此類產(chǎn)品添加的砂一般較細(xì)，所以采用的試驗方法主要參照水泥的方法。這幾年，國內(nèi)干混砂漿產(chǎn)品發(fā)展很快，各種特種干混砂漿產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)頒布，有許多新的試驗方法。從產(chǎn)品類型來說，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料也是一種干混砂漿產(chǎn)品，很多試驗方法可以參照其它產(chǎn)品的方法進(jìn)行。下面介紹幾種試驗方法供修訂標(biāo)準(zhǔn)時參考。

粘結(jié)強(qiáng)度試驗

目前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法是8字模拉伸試驗方法，在8字模中放入一半的基準(zhǔn)砂漿，另一半用水泥基滲透結(jié)晶型材料。其界面面積只有500mm2，試驗誤差較大，而且8字模試驗國內(nèi)已較少采用。對于水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料產(chǎn)品來說，一般的涂層厚度較小，大概在1～2mm.推薦采用水泥基自流平砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度測試方法，比較簡便，也符合涂料產(chǎn)品的特點(diǎn)。

1）拉伸粘結(jié)強(qiáng)度測試儀器

拉伸粘結(jié)強(qiáng)度使用的測試儀器應(yīng)有足夠的靈敏度及量程，應(yīng)能通過適宜的連接方式并不產(chǎn)生任何彎曲應(yīng)力，加荷速度250±50N／s，儀器精度1％，破壞荷載在其量程的20％～80％。

2）拉伸粘結(jié)強(qiáng)度成型框

拉伸粘結(jié)強(qiáng)度成型框由硅橡膠或硅酮密封材料制成，表面平整光滑，并保證砂漿不從成型框與混凝土板之間流出?？壮叽缇_至±，孔徑50mm×50mm；厚度3mm.

3）拉拔接頭

尺寸為mm×mm，并有足夠強(qiáng)度的正方形鋼板，最小厚度10mm，有與測試儀器相連接的部件。

4）試件制備

將成型框放在混凝土板成型面上，將按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制備好的試樣倒入成型框中，抹平，放置24h后出模，10個試件為一組。脫模后的試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下放置到27d齡期后，用砂紙打磨掉表面的浮漿，然后用適宜的高強(qiáng)粘結(jié)劑將拉拔接頭粘結(jié)在試樣成型面上，在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下繼續(xù)放置24h后試驗。

5）粘結(jié)強(qiáng)度計算按公式

P＝F／S式中：P—拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，單位MPa；F最大破壞荷載，單位為N；5—粘結(jié)面積，單位2500mm2.試驗結(jié)果計算精確至

該方法采用標(biāo)準(zhǔn)混凝土板，混凝土板由專業(yè)工廠生產(chǎn)，能保證質(zhì)量的穩(wěn)定。砂漿產(chǎn)品的厚度只有3mm，比較接近實(shí)際工程的情況。

可操作時間

規(guī)定凝結(jié)時間的目的主要是為了實(shí)際工程施工的需要。目前的標(biāo)準(zhǔn)參照了水泥凈漿凝結(jié)時間測定的方法。根據(jù)這幾年的試驗，由于此類材料具有觸變特性，測試初凝時間時，會造成一定的誤差。另外部分產(chǎn)品終凝時間較長，國內(nèi)測試單位一般采用人工測試，很少用全自動測試儀，這樣就會帶來很大的不便，測試人員要經(jīng)常晚上加班。建議標(biāo)準(zhǔn)修訂時，引入可操作時間的測試，具體怎樣測試，可以通過驗證試驗確定。筆者認(rèn)為有幾種方法可以采用：一是通過流動度損失來確定，規(guī)定初時流動度，一定時間后流動度損失不超過規(guī)定的要求。二是采用刷涂性試驗，初始時在混凝土板上刷涂—遍，間隔一定時間后，再次刷涂一遍，如能順利刷涂，則可判斷操作時間合格。

強(qiáng)度檢驗

材料本體的強(qiáng)度試驗，目前比較成熟的方法還是參照水泥膠砂強(qiáng)度試驗，即三聯(lián)模的強(qiáng)度試驗。不過建議標(biāo)準(zhǔn)修訂時取消對抗折強(qiáng)度的要求，因為實(shí)際意義不大。

3、抗?jié)B試驗

目前采用的試驗方法主要參考GBJ82－85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》的標(biāo)準(zhǔn)，將混凝土做成圓臺型試件，每六個為一組，放置在專用的抗?jié)B儀上，以一定的時間周期加水壓進(jìn)行試驗。當(dāng)時的試驗方法主要針對自拌混凝土，是在強(qiáng)度等級也不是很高的情況下出臺的。經(jīng)過20年的發(fā)展，目前有抗?jié)B要求的混凝土大多是C30以上的泵送混凝土，混凝土的配比也發(fā)生了很大的變化，一般都使用了混凝土外加劑和礦物摻合料，混凝土的密實(shí)性能大大提高，通過這種方法檢驗混凝土抗?jié)B性能，一般都能超過，而設(shè)計要求一般僅要求～，所以這幾年建工部門的意見是取消混凝土抗?jié)B性試驗。另外造成現(xiàn)場結(jié)構(gòu)自防水混凝土滲水的主要原因也不是混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)分布，而是由于溫差、收縮或者荷載造成的裂縫，各種原因造成的混凝土裂縫甚至是微小裂縫會引起比較嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象。實(shí)驗室的抗?jié)B試驗是通過高壓水貫穿混凝土內(nèi)部的微細(xì)孔道，不能真實(shí)反映混凝土的裂縫情況。水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的作用是通過活性物質(zhì)的滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部的微細(xì)裂縫，通過化學(xué)反應(yīng)生成結(jié)晶物質(zhì)，修補(bǔ)裂縫，它和一般的憎水性材料改變毛細(xì)孔的表面張力、阻止水分進(jìn)入從而達(dá)到防水作用是完全不一樣的。水泥基滲透結(jié)晶性防水材料能通過化學(xué)反應(yīng)堵塞毛細(xì)孔道，更重要的是能修補(bǔ)一定寬度的裂縫。我們的試驗方法如何反應(yīng)材料的這種特性，很值得大家探討。筆者設(shè)想可以制作一些切割了一定縫寬的砂漿抗?jié)B試件進(jìn)行涂層試驗，通過一定時間的養(yǎng)護(hù)，試驗其抗?jié)B性能的恢復(fù)能力。也可以采用氯離子滲透試驗來檢驗，氯離子的滲透能力比水要大得多，比較容易區(qū)分滲透結(jié)晶型材料對混凝土密實(shí)性的提高。

4、滲透深度

對于滲透結(jié)晶型材料，大家討論比較多的問題就是滲透深度。目前還沒有一種非常簡便有效的方法來檢驗活性物質(zhì)的滲透深度。一方面，到底是哪種活性物質(zhì)起主要作用，我們還不知道；另一方面，該種物質(zhì)是通過混凝土發(fā)生作用的，其產(chǎn)生的結(jié)晶物質(zhì)，混凝土本身也有，很難區(qū)分是由誰生成的。下面介紹幾種測試滲透深度的方法。

墨水顯示法

在混凝土立方體試件四個側(cè)面涂刷防水材料，一定時間后，剖開試件，用藍(lán)色墨水浸泡斷面，防水材料滲透的部位不會被墨水玷污，通過測量墨水與試件邊緣的距離，就可以測定防水材料的滲透深度。一般適合于憎水性防水材料。

射線光電子能譜

采用Ⅹ射線光電子能譜儀測定特征物質(zhì)的濃度變化來判斷活性物質(zhì)的滲透深度。

用掃描電鏡觀察形貌方法

通過觀察不同深度的混凝土形貌，判斷結(jié)晶物質(zhì)的多少，來計算滲透深度。

熒光指示劑

在防水材料拌和物中，加入熒光指示劑，養(yǎng)護(hù)一定時間后剖開試件，根據(jù)熒光指示劑的位置，來測量滲透深度。

5、結(jié)語

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是一種非常有特色的剛性防水材料。GB18445-2001國家標(biāo)準(zhǔn)