越來越多的城市為了解決城市的交通壓力，修建地鐵，將城市的空中、地面、地下空間充分利用，更好的服務(wù)市民，對于地鐵來說，防水工作尤為重要，下面青島賽諾硬脂酸鋅小編為您分析新型地鐵防水材料研究現(xiàn)狀。

引言

我國從20世紀(jì)50年代就開始了對地鐵建設(shè)的籌備工作，到目前已經(jīng)經(jīng)歷了60余年的發(fā)展與進(jìn)步[1]。對地鐵隧道來說，其防水效果的好壞影響了整個地鐵隧道能否長期使用以及地鐵運(yùn)營過程中的維護(hù)維修成本等，因此地鐵防水建設(shè)越來越受到人們關(guān)注[2]。

地鐵隧道由于其結(jié)構(gòu)原因不得不面對地下水的侵蝕，因此擁有出色的防水性能就非常重要，不但能夠減少后期維修工作，降低維護(hù)成本，還有效地保護(hù)了隧道本身，保證隧道的堅(jiān)固性[3]。但是就目前國內(nèi)外的地鐵建設(shè)情況來看，滲漏水情況比較普遍，這種現(xiàn)狀不僅降低了地鐵的營運(yùn)效率，影響了旅客舒適度，還嚴(yán)重影響了交通安全[4]，因此亟需對防水材料進(jìn)行創(chuàng)新研究來保證地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水的情況減少發(fā)生甚至不再發(fā)生。

1   新型地鐵防水材料的發(fā)展現(xiàn)狀

地鐵隧道防水應(yīng)以“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、綜合治理”[5]的原則為基準(zhǔn)，針對不同的工程環(huán)境選擇更合理的防排水方法[6]。根據(jù)上述原則，在中國隧道排水方案的選擇應(yīng)符合“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則 [7]?！胺馈本褪峭ㄟ^使用防水混凝土以及防水層等手段防止地下水滲入隧道內(nèi)；“排”就是通過引流或機(jī)械排水等方式將隧道內(nèi)的水排出去，避免積水對施工或者材料造成影響；“截”是指使用挖排水溝、截水坑等方法減少地下水的流入，減弱防水和排水壓力；“堵”是指用注漿或者使用嵌體等方式切斷地下水流入的途徑，達(dá)到防水的目的[8]。目前，防水材料主要分為3種：1）剛性防水材料；2）防水卷材；3）防水涂料，這3種材料各有分工，相互結(jié)合以達(dá)到防護(hù)的目的[9]。

1.1   剛性防水材料

剛性防水材料是指以水泥和砂石為原料，通過調(diào)整原料用料比例，降低混合物的孔隙率，提高混合物的性能，或混有少許外加劑，如高分子材料，配制出的混合物能夠更密實(shí)，而且具有較好的抗?jié)B性[10]。目前應(yīng)用比較廣泛的剛性防水材料有自密實(shí)混凝土（SCC）和滲透結(jié)晶型防水材料（CCCW）。

1.1.1   自密實(shí)混凝土

自密實(shí)混凝土（SCC）是指能夠通過自身重力流動并且能夠壓實(shí)，在鋼筋較密以及其他不方便振搗的情況下也能得到性能穩(wěn)定均質(zhì)的混凝土，具有良好的抗?jié)B、抗裂能力以及良好的穩(wěn)定性、流變性和鋼筋通過性等性能[11]。SCC在日本已經(jīng)發(fā)展了20多年，在美國、加拿大和歐洲等地區(qū)也有超過10年的發(fā)展歷史[12]。SCC解決了鋼筋過密、斷面過深等施工問題，故被稱為近幾十年混凝土施工技術(shù)最具革命性的發(fā)展[13]。

在相同的水膠比和相同強(qiáng)度下，SCC具有和普通混凝土相同的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度 [14]。在1998年的深圳賽格廣場鋼管混凝土建筑工程中，中建二局采用了高拋免搗振自密實(shí)型混凝土材料，縮短了我國建筑行業(yè)的技術(shù)差距，建筑高度高達(dá)352.5 m[15]。晁鵬飛等[16]做了SCC的加載徐變試驗(yàn)和同條件對比收縮試驗(yàn)，得出SCC中干燥徐變所占徐變變形的比例較大。莊金平等[17] 研究了自密實(shí)混凝土和鋼筋局部黏結(jié)性能，得到自密實(shí)混凝土與鋼筋的黏結(jié)性能略好于普通混凝土和鋼筋的黏結(jié)性能。楊帆等[18]針對自密實(shí)混凝土與鋼筋黏結(jié)性能做了研究，試驗(yàn)結(jié)果得出C40自密實(shí)混凝土的受拉鋼筋基本錨固長度設(shè)計(jì)建議值。

1.1.2   CCCW新材料

CCCW也稱為水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，基材包括硅酸鹽水泥或者普通水泥和石英砂等，在加入特殊的活性化學(xué)物質(zhì)以及各種添加劑后得到該種材料[11]。它的作用機(jī)理是：溶于水后向混凝土內(nèi)部滲透，在混凝土中產(chǎn)生不溶性凝膠或結(jié)晶，提高混凝土的密實(shí)性，從而達(dá)到防水抗?jié)B的目的[19]。

滲透結(jié)晶型防水材料在發(fā)達(dá)國家得到應(yīng)用與發(fā)展，到目前為止，這種材料已經(jīng)發(fā)展了50多年[20]。黃昌華[21]介紹了CCCW的產(chǎn)品性能，并結(jié)合藍(lán)月灣居住小區(qū)二期地下室防水工程實(shí)例說明了CCCW的防水效果和經(jīng)濟(jì)效果。蔡國偉等[22]研究了CCCW在隧道滲漏處理中的應(yīng)用，證明該隧道采用CCCW等剛?cè)峤Y(jié)合的方式進(jìn)行整治是成功的。王朝強(qiáng)等[23]研究了CCCW的主要組成成分和防水機(jī)理，研究了在活性化學(xué)絡(luò)合劑不同時(shí)，不同的灰砂比對CCCW抗?jié)B壓力的影響。何原野等[24]研究了水泥基滲透結(jié)晶型防水材料對C30混凝土吸水性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥基滲透結(jié)晶型防水材料具有較好的防水效果。沈川越等[25]研究滲透型防水材料對混凝土抗氯離子滲透性能的影響，結(jié)果表明，水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的抗氯離子滲透性能優(yōu)于水性滲透型無機(jī)防水劑。

1.2   防水卷材

防水卷材在工程實(shí)際應(yīng)用中非常重要，主要分為兩大類：瀝青類防水卷材與合成高分子防水卷材[26]。

1.2.1   瀝青類防水卷材

瀝青類防水卷材包括普通瀝青紙?zhí)ビ蜌址浪聿暮途酆衔锔男詾r青防水卷材，其中傳統(tǒng)的普通瀝青紙?zhí)ビ蜌址浪聿挠捎谛阅茌^差以及防水膜會造成污染等原因，使用逐漸減少并退出歷史舞臺[27]。

聚合物改性瀝青防水卷材主要包括以APP和SBS作為改性材料的防水卷材，以聚酯胎和玻璃纖維胎為主[28]。在中國，該防水卷材得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，目前能夠達(dá)到年產(chǎn)2億 m2，目前改性瀝青防水卷材的施工，主要采用火焰槍熱熔法和利用冷瑪蹄脂黏結(jié)的施工方法，部分工程采用冷自粘卷材施工。

曾三海等[29]通過試驗(yàn)表明通過熱熔鋪貼的方法施工后再進(jìn)行耐熱性試驗(yàn)時(shí)，該材料加熱面產(chǎn)生嚴(yán)重的下滑情況，同時(shí)伴有熔化滴落現(xiàn)象；低溫時(shí)加熱面彎折會產(chǎn)生裂縫；施工后材料的拉伸強(qiáng)度略有提高，但是延伸率下降。

楊陽等[30]結(jié)合RWB-801鐵路橋涵專用聚合物改性瀝青防水材料，研究了在生產(chǎn)這種材料時(shí)不同基材的選擇對材料性能的影響以及應(yīng)用情況。

1.2.2   高分子防水卷材

高分子防水卷材主要包括三元乙丙橡膠、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚乙烯-橡膠共混物和聚乙烯丙綸等防水卷材[31]。早期中國生產(chǎn)三元乙丙橡膠防水卷材的生產(chǎn)線主要依靠進(jìn)口，年生產(chǎn)能力保持在1 600萬 m2左右，應(yīng)用范圍非常廣泛，很多體育場館和隧道工程都有應(yīng)用。當(dāng)然，并非所有的防水卷材都需要進(jìn)口，其中已經(jīng)研制了很長時(shí)間的聚氯乙烯防水卷材年生產(chǎn)能力約1 200萬 m2。氯化聚乙烯（CPE）防水卷材也是一種應(yīng)用比較廣泛的防水材料，包括以玻璃布增強(qiáng)的卷材、無胎體卷材和氯化聚乙烯-橡膠共混卷材，全國生產(chǎn)能力約為1 500萬 m2[32]。

1.3   防水涂料

隨著人們對環(huán)境保護(hù)越來越重視，傳統(tǒng)的溶劑型防水涂料逐漸淡出人們的視線，新型環(huán)保的防水涂料如聚丙烯酸酯、聚氨酯和聚脲防水涂料在中國得以迅猛發(fā)展[33]。

1.3.1   聚丙烯酸酯

目前通常對聚丙烯酸酯類材料進(jìn)行改性處理后再投入使用，因?yàn)楦男院蟮木郾┧狨ゾ哂懈叩男詢r(jià)比和更優(yōu)異的性能[33]。劉萬鵬等[34]將環(huán)氧樹脂與丙烯酸酯乳液改性與聚合，通過環(huán)氧樹脂用量變化來研究產(chǎn)物性能的變化，成功使改性后材料的吸水率由10.1%下降為4.5%。郭文錄等[35]對苯丙乳液改性方法做了研究，其生成的改性苯丙乳液吸水率為6%、涂膜硬度提升了60%。

魏麗敏等[36]用有機(jī)硅改性醋苯丙乳液，當(dāng)有機(jī)硅含量為4%時(shí)，吸水率為6.5%，拉伸強(qiáng)度為5.4 MPa，比傳統(tǒng)乳液具有更優(yōu)良的性能，性價(jià)比高。牟寶亮等[37]以有機(jī)硅乳液為基礎(chǔ)，加入丙烯酸酯共聚物乳液，試驗(yàn)研究結(jié)果表明，為了使合成的共聚物乳液具有更好的穩(wěn)定性，需要使硅氧烷單體中D4物質(zhì)的量要比VD4多十倍以上，其中硅氧烷用量越多，該共聚物性能越好。

1.3.2   聚氨酯防水涂料

聚氨酯防水涂料分為傳統(tǒng)油溶性型聚氨酯和水性聚氨酯，傳統(tǒng)聚氨酯中含有有機(jī)溶劑對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，其中游離的多異氰酸酯刺激性較強(qiáng)，會導(dǎo)致人們身體不適，甚至引發(fā)疾病[38]。因此，性能良好、無污染的水性聚氨酯越來越受到人們的重視。然而目前親水性基團(tuán)通常被引入到水性聚氨酯的制備當(dāng)中，導(dǎo)致其耐水性變差[39]。為了提高改性聚氨酯的耐水性和耐候性，目前常用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等進(jìn)行復(fù)合改性[40]。

孫學(xué)武等[41]采用輻射法制備水性聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液，形成含雙鍵的不飽和聚氨酯后其采用輻射法，并非使用傳統(tǒng)的化學(xué)聚合法，提高了材料拉伸強(qiáng)度的同時(shí)減少了材料的吸水率，這為制備聚氨酯丙烯酸酯（PUA）復(fù)合乳液提供了新的思路。李昊等[42]利用大分子不飽和單體法合成的復(fù)合乳液，大大提高了材料的拉伸強(qiáng)度以及斷裂伸長率。董偉等[43]制備出了性能更加優(yōu)異的改性水性聚氨酯，通過機(jī)械共混法得到的材料拉伸強(qiáng)度達(dá)到29.57 MPa，斷裂伸長率為354.1%，各項(xiàng)性能均有了進(jìn)一步的提高。

1.3.3   噴涂聚脲彈性體

作為近年來迅速發(fā)展的新型防護(hù)材料，聚脲彈性體材料在很多重要工程中發(fā)揮著重要作用，目前已經(jīng)能將該材料應(yīng)用于工程中重防腐、減震降噪以及防水等方面，應(yīng)用前景廣闊。

噴涂聚脲技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾個方面：1）具有優(yōu)越的物理性能，能夠很好地適應(yīng)不同環(huán)境；

2）反應(yīng)快，不會產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，一次施工即可達(dá)到需要厚度，極大地減少了施工工期；3）對溫度、濕度不敏感，能很好地適應(yīng)各種環(huán)境，即使在-28 ℃的環(huán)境中也可正常固化；4）高固含量、高耐候性，對環(huán)境無污染；5）擁有良好的耐候性、熱穩(wěn)定性以及附著力[44]。

張伶俐等[45]結(jié)合珠海長隆海洋王國水池防水工程，對噴涂聚脲彈性體技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用做了介紹，同時(shí)分析了施工過程中遇到的突出問題并且提出相應(yīng)的解決方案。

林賽等[46]結(jié)合犁地坪水庫工程中遇到的混凝土面板壩面板產(chǎn)生裂縫，對使用噴涂聚脲彈性體技術(shù)處理這種問題做了相應(yīng)的介紹，在使用該技術(shù)對裂縫處理后，即使水庫運(yùn)行4 a但同樣保持著優(yōu)異的防滲、防腐、耐磨和耐老化性能。

李海楊[47]研究了聚脲技術(shù)在港珠澳大橋中的應(yīng)用。聚脲材料在惡劣的海洋環(huán)境下很好地保護(hù)了橋梁混凝土，確保橋梁混凝土耐久性的同時(shí)減少混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕。

黃微波[48]結(jié)合京津城際鐵路工程對聚脲防護(hù)材料的成功應(yīng)用，對北京到上海高速鐵路上實(shí)施聚脲防護(hù)工程進(jìn)行了分析，同時(shí)對聚脲材料施工過程中遇到的問題提出了改良措施。

作為新一代的多功能防護(hù)材料，聚脲材料具有著突出的物理性能、耐候性以及無污染等優(yōu)點(diǎn)，相信隨著對材料的更深入研究以及施工方法和施工設(shè)備的進(jìn)步，該材料能夠得到更加廣泛的應(yīng)用。

2   結(jié)語

這幾大類的防水材料應(yīng)嚴(yán)格遵守“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則進(jìn)行選擇[48]。而隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步深入，對高效無污染的涂料開發(fā)愈發(fā)重視，對新型防護(hù)材料性能的要求越來越高，聚脲這種具有出色的防護(hù)性能以及綠色環(huán)保等特點(diǎn)的材料將會擁有更加廣闊的發(fā)展空間與應(yīng)用前景[49]。

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作者：賽諾新材             來源：hbshjj.cn。