水泥基滲透結晶型防水涂料在高溫氣冷堆核電站的應用分析

文/李攀、李新欣、張冷 中國核工業二四建設有限公司 北京 101601

隨著國民經濟的提升和工程建造技術的進步，現代化建筑不斷向地下多層和超高層發展，對建筑防水工程的質量標準和耐久年限提出了更高的要求。核電廠對于區域經濟發展的戰略地位重要、廠房內精密設備眾多，若遭到地下水的侵入或屋面雨水的滲漏，將造成無法估量的損失，甚至是災難性的后果。常規防水材料存在施工工藝復雜、質量通病多、使用年限短等問題，水泥基滲透結晶型防水材料打破了傳統防水材料依靠完整防水面層隔斷水源的防水方式，表現出了更優良、更持久的防水效果，近年來已在民用建筑和一般工業建筑中得到了一定范圍的推廣，但在核電站建造中尚應用較少。

1、工程概況

建設于山東榮成的高溫氣冷堆核電站示范工程，是我國擁有自主知識產權的先進堆型，是國家重大科技專項的依托工程，對于國家未來核電的發展方向有著重要的引領和示范作用。高溫氣冷堆核電站示范工程核島主要廠房及部分重要BOP 廠房均采用了水泥基滲透結晶型防水材料，防水工程施工完成后效果良好，為今后核電站的安全運行提供了可靠保障。

2、工作機理

水泥基滲透結晶型防水材料是以普通硅酸鹽水泥為主要原料，摻入精制石英砂和活性化學物質混合而成。其主要工作機理是與水作用后，活性化學物質以水為載體在混凝土內部進行滲透，催化硅酸鈣與水泥水化反應過程中析出的Ca（OH）相互反應，生成不溶于水且吸水膨脹的枝蔓狀結晶體，填塞毛細孔道和細微縫隙，使混凝土結構表層向縱深處逐漸形成一個致密的抗滲區域，達到防水的目的。

3、優越性分析

3.1 防水性能優良，具有顯著優越性

水泥基滲透結晶型防水材料可在混凝土表層形成致密的結構自防水層，使混凝土抗滲能力提高至原來的2.5 倍，不易被外力破壞且不存在接縫、收頭等薄弱環節。即便是局部防水效果不理想，也不會出現象常規防水材料必然出現的水在防水層與基層間串流現象，漏水位置直觀、處理方便，具有顯著的優越性。

3.2 基層要求相對寬松，可節約成本和工期

水泥基滲透結晶型防水材料不以在基體表面形成防水面層進行防水，其對基體表面的平整要求不如常規防水材料嚴格，可在潮濕的基面上直接施工，不需要找平層，只要基本平整、沒有明水即可。可節約基層處理和含水率控制的成本時間，一般地下室外墻施工完畢7 天后便可啟動回填工作。

3.3 施工簡便、靈活，施工工藝的可選擇性廣

水泥基滲透結晶型防水材料施工方法簡便，只要保證施工用量，無須多次涂刷，無須刻意控制搭接寬度、涂刷方向等要求，陰陽角處不需做附加層和倒角處理，施工省時、省力、省成本。可根據工程特點選擇刷涂、滾涂、噴射、干撒或摻入混凝土拌合物中等多種施工工藝，并且根據需要選擇在結構迎水面或背水面進行防水施工，施工工藝多樣、可選擇性廣，適用性和實用性強。

3.4 綠色環保，施工安全風險低

水泥基滲透結晶型防水材料是一種無機的綠色環保型防水材料，無毒、無害、無刺激性氣味，可直接用于飲用水工程。施工時無需明火作業，且材料本身為不燃材料，杜絕了施工過程中中毒、火災等事件的發生，施工安全風險大大降低，有利于安全文明施工和職業健康的保證。

3.5 不依靠完整涂層進行防水，不需為其做保護層

試驗研究表明，滲透結晶型防水材料施工28 天后，其活性化學物質能夠使結晶體深入混凝土結構內部15～40mm，且去除涂層的混凝土抗滲壓力比可達到175%。混凝土內部形成的結晶體性能穩定、不會再分解，對結構外部的防水涂層不再有任何依賴，不需為其做保護層，防水涂層施工28 天后即使遭受破損或被全部去除，已不再對其防水功能產生影響。

3.6 賦予混凝土自我修復功能，大大提高結構耐久性

滲透進入混凝土結構內部的活性化學物質會將未水化的水泥再次激活，產生膨脹率在0.24～0.79 之間的結晶體，使得混凝土內寬度不大于0.4mm 的裂縫自行愈合,且對混凝土無膨脹破壞作用，使混凝土具備獨特的自我修復功能，且可使混凝土強度提高20～30%。起到防止混凝土開裂、防止鋼筋銹蝕、提高耐化學腐蝕性、抑制堿骨料反應、防止受凍融循環破壞和延緩混凝土碳化等功效，大大提高混凝土結構的耐久性。

3.7 防水性能持久可靠，避免核電運行期間反復修補

水泥基滲透結晶型防水材料是一種無機防水材料,不含任何易老化的有機化合物，施工后防水性能穩定、可靠、防水效果良好。防水處理的混凝土多年后遇水，材料中的活性物質還能重新被激活，在混凝土二次裂縫滲水時，產生新的結晶體，封閉裂縫、切斷水源，使混凝土保持永久的防水性能，與結構混凝土同壽命，避免了核電運行期間經常修補、甚至更換的風險。

4、施工重點控制指標

4.1 加強材料進場質量控制和貯存

材料進場驗收時，應嚴格檢查、核對所用材料的品種、規格，對于防水材料的主要性能指標必須進行復檢，不合格的材料嚴禁使用。應密封存放在干燥場所，儲存期限超過6 個月應重新復檢。

4.2 做好基層處理工作

雖其對基層的需求不如常規防水材料嚴格，但基層質量也是至關重要的，基體表面必須基本平整、清理干凈，不起皮、不起砂、無油污、無灰漿等雜物，基體應保持一定的濕潤，但不得有明水。

4.3 嚴格把控配合比和使用時間

配制漿料時應嚴格按照配合比進行稱重，充分攪拌，使漿料混合均勻，應有專業質檢人員進行檢查和記錄。配料必須一次成型，調成后不準再次加水或粉料，攪拌完成的漿料應在干燥、通風、陰涼的場所貯存，控制在20 分鐘內使用完成。

4.4 確保單位面積使用量和涂刷均勻

防水效果直接取決于活性化學物質最終滲入量和滲入深度，因此施工過程中應按單位面積控制材料用量，一般工程干粉使用量不小于0.8kg/m2，重要工程不小于1.2kg/m2，施工完成后應按施工總面積核算總用量。施工完成后，應檢查涂刷的完整性和均勻性，并對不符合要求的區域進行及時修補。

4.5 掌控養護方法和養護時間

終凝前的養護會造成混凝土表面的反應和結晶，減弱滲透能力和滲透深度，故應在終凝后采用干濕交替法進行養護，應避免大雨、大風、日曬、霜凍和泥漿的直接侵蝕，且不宜在環境溫度低于5℃的情況下進行施工。

結論：

水泥基滲透結晶型防水材料是一種施工簡便、防水性能優越、成本合理的環境友好型防水材料，因其與常規防水材料的作用機理和組成物質有著根本性的區別，決定了其具有更為獨特的耐高溫、耐氧化、耐紫外線、耐輻射性能，對于設計使用年限較長、戰略性地位更加重要、放射性物質控制嚴格的核電廠房的防水系統更適合使用水泥基滲透結晶型防水材料，可廣泛適用于核電廠房地下室、屋面及室內具有防水、防潮要求的房間。