3.7　防水剂

3.7.1　概述

混凝土抗渗剂又称防水剂，抗渗剂的功能在于防止混凝土的渗水和漏水。混凝土之所以会发生渗漏，是因为混凝土内部存在着渗水通道。要防止混凝土渗漏就必须明白混凝土内部的这些渗水通道是如何形成的。众所周知，混凝土是由粗细集料、胶凝材料、外加剂和水拌和而成的。粗看起来，似乎混凝土是紧密无隙的，其实不然，由于物理和化学作用，在硬化后的混凝土内部存在着很多孔隙，根据产生的原因及其特征，这些孔隙可归纳为以下几种。

① 凝胶孔。这是水泥水化后生成的水化物之间的孔隙，但这类孔隙极小，直径为1.5～2nm。其渗透系数极小，约为7×10-14cm/s，实际上是不渗透的。而且这类孔隙中充满胶质，使毛细孔隙成为封闭性的，也就是说，这类孔隙属于闭孔。

② 施工搅拌时引入空气而造成的气孔。这种气孔一般也是闭孔，液体不容易渗透。

③ 水泥石本身及水泥石和集料接触面之间的毛细孔隙。这些毛细孔隙大多是互相连通的，即开孔。正是这种开孔的毛细孔隙构成渗漏的通道。

④ 为了满足施工的需要，混凝土实际加水量总要比理论需水量多得多，这些多加的水分在混凝土硬化过程中逐渐蒸发，导致在水泥石内部形成毛细孔隙，也成为混凝土渗漏的通道。

综上所述，混凝土产生渗漏的根本原因在于混凝土内存在的这些开孔，即互相连通的毛细孔隙。作为混凝土抗渗剂，其作用也就在于通过物理和化学怍用改变混凝土中孔隙的状态。减少孔隙的生成，堵塞和切断毛细孔隙，使开孔的毛细孔隙变为封闭的毛细孔隙，从而提高抗渗性能。

混凝土防水剂的种类很多，作用各不相同，大致可分为下列四种作用。

① 产生胶体或沉淀，阻塞和切断毛细孔隙。

② 起憎水作用，使产生的气泡彼此机械地分割开来，互不连通。

③ 改善工作性，减少用水量，从而减少由于水分蒸发而产生的毛细管通道。

④ 加入合成高分子材料（橡胶、树脂），使其在水泥石中的气泡壁上形成一层憎水薄膜。

常用的防水剂主要是指能起第一种作用的物质，即产生胶体或沉淀，阻塞和切断毛细管通道，从而发挥防水作用。

混凝土防水剂，其定义为：能降低混凝土在静水压力下的透水性的外加剂。它是用来改善混凝土的抗渗性，提高混凝土耐久性的外加剂。提高抗渗性能的方法很多，如20世纪50年代初期采用砂、石混合连续级配曲线配制的防水混凝土，效果不错，但工作量及材料浪费很大。随后又使用过适当增加砂率和水泥用量，控制水灰比的方法来提高混凝土的抗渗性，这就是所谓的“普通防水混凝土”。当混凝土中引入防水剂以后，提高混凝土耐久性和抗渗性的方法就更多了。如采用减水剂降低水灰比提高密实性，添加引气剂，以在混凝土中引入微小、密闭的空气泡来阻断毛细孔通道达到提高抗渗的目的。也可以采用具有膨胀作用的外加剂以防止混凝土的收缩开裂来防止混凝土的透水渗漏。这些方法都可以起到防水作用。

防水剂按照种类可分为无机防水剂、有机防水剂和复合型防水剂三类。其中无机防水剂包括氯盐防水剂、氯化铁防水剂、硅酸钠防水剂、无机铝盐防水剂。有机防水剂包括脂肪酸及其盐类、有机硅类（甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷等）、聚合物乳液（石蜡、地沥青、橡胶及水溶性树脂乳液等）。复合型防水剂主要有有机组分和无机组分共同组成的防水剂以及各种防水组分与引气剂、减水剂、调凝剂等外加剂复合而成的复合类防水剂。

3.7.2　无机防水剂

3.7.2.1　氯盐类防水剂

氯盐类防水剂指含氯离子且能显著改善混凝土抗渗性能的无机物，其中应用最为广泛的为氯化钙。

主要性能特点：氯化钙可以促进水泥水化反应，CaCl2与C3A反应生成水化氯铝酸钙和氧氯化钙固体，固相的早期生成有利于强度骨架的早期形成，且氢氧化钙的消耗有利于水泥熟料矿物的进一步水化，从而获得早期的防水效果。这种防水剂具有速凝、早强、耐压、防水、抗渗、抗冻等性能。但后期抗渗性会下降。此外氯化钙对钢筋有锈蚀作用，故需慎用，或可以与阻锈剂复合使用。

原材料用量及生产工艺：将500kg水放置在耐腐蚀的木质或陶瓷容器内30～60min，待水中可能有的氯气挥发后，再将预先打成直径约为30mm的氯化钙碎块460kg放入水中，用木棒充分搅拌直至氯化钙全部溶解为止（在此过程中溶液温度将逐渐上升），待溶液冷却到50～52℃时，再将40kg氯化铝全部加入，继续搅拌到全部溶解，即成1t氯化钙防水剂。

将配制的溶液稀释至5%～10%即可使用，其在混凝土中的掺量为胶凝材料用量的1.5%～3.0%，把它掺入到混凝土中能生成一种胶状悬浮颗粒，填充混凝土中微小孔隙和堵塞毛细通路，有效提高混凝土的密实性和不透水性。抗渗等级达到1.5～3.5MPa。

主要应用范围：适用于素混凝土，当掺入预应力钢筋混凝土中时需与阻锈剂配合使用。其具有显著的早强作用，可用于一般防水堵漏工程。

3.7.2.2　氯化铁防水剂

氯化铁防水剂是由氧化铁皮与工业盐酸经化学反应后，添加适量硫酸铝或者明矾配制而成的。它是一种新型的混凝土密实剂。氯化铁防水混凝土及砂浆具有抗渗性能好、抗压强度高、施工方便、成本低的优点。它宜用于水中结构、无筋混凝土以及少筋厚大混凝土工程及砂浆修补抹面工程。因此，它在人防工程、地下铁道、桥梁、隧道、水塔、水池、油罐、变电所、电缆沟道、水泥船等需防渗的建筑工程中都可广泛应用。

氯化铁防水剂具有制造简单、来源广泛、成本较低、效果良好等优点。用废盐酸加废铁皮、铁屑及硫铁矿渣，再加一部分工业硫酸铝即可制得。这类防水剂的作用原理主要有两方面：一是与水泥熟料中的铝酸三钙形成水化氯铝酸钙结晶，增加水泥石的密实性；二是生成氢氧化铁和氢氧化铝胶体，阻塞和切断毛细管通道，同时又与硅酸三钙水化生成的氢氧化钙作用生成水化铝酸钙及水化铁酸钙，进一步阻塞和切断毛细管通道。所以它不仅提高抗渗性能，而且也提高强度和抗冻性。此外，此类防水剂也有一定的塑化作用，能改善混凝土的工作性。

2FeCl3·6H2O+3Ca（OH）2+6H2O 2Fe（OH）3+3CaCl22O

4FeCl2·2H2O+4Ca（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3+4CaCl2·2H2O

Al2（SO4）3+3Ca（OH）2+mH2O2Al（OH）3+3CaSO4·mH2O

3CaSO4+3CaO·Al2O3·6H2O+75H2O3CaO·Al2O3·CaSO4·31H2O

生产工艺：氧化铁皮采用轧钢过程中脱落的氧化铁皮，其主要成分为氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁。氧化铁采用炼钢吹氧钢灰，即红色铁粉。盐酸的相对密度为1.15～1.19。硫酸铝采用主要成分硫酸铝含量＜5%的水合硫酸铝[Al2（SO4）3·18H2O]。配合比为氧化铁皮80、铁粉20、盐酸200、硫酸铝12。具体制作方法：将铁粉投入陶瓷缸中，加入所用盐酸的1/2，用空气压缩机或搅拌机搅拌15min，使反应充分进行。待铁粉全部溶解后再加入氧化铁皮和剩余的1/2盐酸。倒入陶瓷缸内，再用空气压缩机搅拌40～60min，然后静置，使其自然反应3～4h，直到溶液变成浓稠的深棕色，即形成氯化铁溶液，静置2～3h，导出清液，再静置一夜，放入占氯化铁溶液总重量5%的工业硫酸铝进行搅拌，待硫酸铝全部溶解，静置过夜后即为成品氯化铁防水剂。质量要求：相对密度＞1.4。有效成分比例：FeCl2∶FeCl3为（1∶1）～（1∶3）。有效成分含量≥400g/L。硫酸铝占氯化铁溶液的质量比为5%，pH值为1～2。

氯化铁防水剂可用来配制防水砂浆和防水混凝土。适用于工业与民用地下室、水池、水塔及设备基础等处的刚性防水剂，其他处于地下或潮湿环境下的砖砌体、混凝土及钢筋混凝土工程的防水及堵漏，也可用来配制防汽油渗透的砂浆及混凝土等。根据限制氯盐使用的规定，对于接触直流电源的工程、预应力钢筋混凝土及重要的薄壁结构禁止使用氯化铁防水混凝土。这种防水剂适宜用于水中结构、无筋或少筋大体积混凝土工程。

使用氯化铁防水剂的混凝土必须加强养护，蒸汽养护时最高温度不可超过50℃。温度过高或过低均可使抗渗性能下降，自然养护时，温度最好保持在10℃以上，浇筑8h后即可养护，24h后浇水养护14d。

表3-112和表3-113分别列出了氯化铁防水混凝土配制要求和掺氯化铁的防水混凝土的抗渗性。

3.7.2.3　无机铝盐防水剂

无机铝盐防水剂是以铝盐和碳酸钙为主要原料，辅以多种无机盐为配料，经化学反应而生得的黄色液体。它抗渗漏、抗冻、耐热、耐压、早强、速凝功能齐全。且本身无毒、无味、无污染。掺量为水泥用量的3%～5%。

无机铝盐掺入混凝土中，即与水泥水化后生成的Ca（OH）2产生化学反应，生成氢氧化铝、氢氧化铁等胶凝物质，同时与水泥中的水化铝酸钙作用，生成具有一定膨胀性的复盐硫铝酸钙晶体。这些胶体物质和晶体填充在水泥砂浆或混凝土结构的毛细孔及空隙中，阻塞了水分迁移的通道，提高了混凝土的密实性和防水抗渗能力。　　无机铝盐适用于混凝土、钢筋混凝土、结构刚性自防水表面防水层。可用于屋顶平面、厕卫间、建筑板缝、地下室、粮库屋面地面、隧道、下水道、水塔、桥梁、蓄水贮油池、堤坝灌浆、下水井设施及壁面防潮等新建和修旧的防水工程。

3.7.2.4　硅酸钠类防水剂

硅酸钠防水剂技术于20世纪40年代初由日本传入我国，新中国成立后，我国根据使用经验摸索生产，建立了防水剂厂，并在工程中大量使用。

硅酸钠类防水剂是以水玻璃为基料，辅以硫酸铜、硫酸铝钾、重铬酸钾、硫酸亚铁配制而成的油状液体。主要是利用硅酸钠与水泥水化产物氢氧化钙生成不溶性硅酸钙，堵塞水的通路，从而提高水密性。而其他一些硫酸盐类则起到促进水泥产生凝胶物质的作用，以增强水玻璃的水密性。

硅酸钠防水剂作为堵漏剂使用操作简单，堵漏迅速，是一种不可多得的材料，是人们所公认的。但其凝结时间过快、防水膜脆性大、抗变形能力低等缺点使其在大面积防水工程中的应用受到很大的限制。

国内大体上有四种硅酸钠防水剂：二矾防水剂、三矾防水剂、四矾防水剂、五矾防水剂，其区别在于复配助剂种类多少和数量差别。

水玻璃为无定形含水硅凝胶在氢氧化钠溶液中的不稳定胶体，干燥后为包裹着水碱和无水芒硝的凝胶体。与饱和水泥滤液混合后，立即凝聚，形成带有网状裂纹的薄膜。而四矾防水剂是在四矾阳离子的保护下，硅凝胶聚集成较大颗粒的稳定胶体溶液，有少量斜钠钙石结晶体。防水剂遇到饱和水泥滤液后，缓慢凝聚成连续状凝胶薄膜，与水泥水化矿物共同填充在未水化的矿物之间。

但是，由于这类防水剂中含有大量可溶性Na2O，易被水溶解而失去防水作用。另外，硅酸钠不脱水硬化时，才能起到密实作用，一旦脱水硬化，产生体积收缩，反而降低密实性，同样起不到防水作用。而且，掺加这种防水剂会显著降低强度。由于这类防水剂对水泥有速凝作用，所以，一般用于地下混凝土防水结构的局部堵漏。市售的这类防水剂有天津新建厂生产的防水剂及上海建筑防水材料厂生产的快燥精等。

3.7.3　有机防水剂

3.7.3.1　有机硅类

有机硅类防水剂主要成分为甲基硅醇钠和氟硅醇钠，是一种分子量较小的水溶性聚合物，易被弱酸分解，形成不溶于水的、具有防水性能的甲基硅醚防水膜。防水膜包围在混凝土的组成粒子之间，具有憎水性能。而且本身无毒、无味、不挥发、不易燃，有良好的耐腐蚀性和耐候性。

按照有机硅防水剂的状态可分为水溶性有机硅建筑防水剂、溶剂型有机硅建筑防水剂、乳液型有机硅建筑防水剂和固体粉末状有机硅防水剂。

水溶性有机硅建筑防水剂的主要成分是甲基硅酸钠盐溶液，也可以是乙基硅酸钠溶液。它是用95%的甲基三氯硅烷（含5%的二甲基二氯硅烷）在大量水中水解，然后将所得沉淀物过滤并用大量水洗涤，得到湿的甲基硅酸。甲基硅酸再与氢氧化钠的水溶液混合，在90～95℃下加热2h，然后加水，过滤即制得甲基硅酸钠溶液。甲基硅酸钠易被弱酸分解，当遇到空气中的水和二氧化碳时，便分解成甲基硅酸，并很快地聚合生成具有防水性能的聚甲基硅醚。因而可在基材表面形成一层极薄的聚硅氧烷膜而具有拒水性，生成的硅酸钠则被水冲掉。甲基硅酸钠建筑防水剂的优点是价格便宜，使用方便；缺点是与二氧化碳反应速率较慢，需24h才能固化。由于施用的防水剂在一定时间内仍然是水溶性的，因此容易被雨水冲刷掉。此外，甲基硅酸钠对于含有铁盐的石灰石、大理石，会产生黄色的铁锈斑点。因此不能用于处理含有铁盐的大理石，也不能用于对已有憎水性的材料做进一步处理。

溶剂型有机硅建筑防水剂是充分缩合的聚甲基三乙氧基硅烷树脂。聚甲基三乙氧基硅烷树脂呈中性，使用时必须加入醇类溶剂。当施涂于基材表面时，溶剂很快挥发，于是在砖石的毛细孔上沉积一层极薄的薄膜，这层薄膜无色、无光，也没有黏性，看上去就像没有涂过东西一样。这是由于在水分存在的情况下，酯基发生水解，释放出醇类分子并生成硅醇，硅醇基的化学性质十分活泼，它与天然存在于混凝土和砖石表面的游离羟基发生化学反应，两个分子间通过缩水作用而使化学键连接起来，使砖石的表面接上一个具有拒水效能的烃基。溶剂型有机硅建筑防水剂受外界的影响比甲基硅酸钠小得多，因而适用的范围较广，防水效果也较好。

乳液型有机硅建筑防水剂是由有机高分子乳液（如丙烯酸、纯丙、苯丙等聚合物乳液）与反应性有机硅乳液（反应性硅橡胶或活性硅油）共聚而成的一类新型建筑涂料。有机高分子乳液能形成透明膜，对基材具有良好的粘接性，但耐热性和耐候性较差，而反应性有机硅乳液中含有交联剂及催化剂等成分，失水后能在常温下进行交联反应，形成网状结构的聚硅氧烷弹性膜，具有优异的耐高低温性、憎水性、延伸性。但对某些填料的粘接性差，将两种乳液进行复配或改性，可使两者性能互补。采用此防水剂处理过的基材具有良好的憎水性，能有效地阻止水分的侵入，并保持墙体原有的透气性能。

固体粉末状有机硅防水剂是采用易溶于水的保护胶体和抗结块剂通过喷雾干燥将硅烷包裹后获得的粉末状硅烷基产品。当砂浆加水拌和后，防水剂的保护胶体外壳迅速溶解于水并释放出包裹的硅烷使其再分散到拌和水中。在水泥水化后的高碱性环境下，硅烷中亲水的有机官能团水解形成高反应活性的硅烷醇基团，硅烷醇基团继续与水泥水化产物中的羟基基团进行不可逆反应形成化学结合，从而使通过交联作用连接在一起的硅烷牢固地固定在水泥砂浆中孔壁的表面。由于憎水的有机官能团朝向孔壁的外侧，使得孔隙的表面获得了憎水性，由此为砂浆带来了整体的憎水效果。

目前，国内市场上常见的有机硅防水涂料的活性组分多为甲基（乙基）硅树脂预聚物，由于甲、乙基团链段较短，其防水层的耐化学试剂、防污以及防水寿命等性能都有所欠缺。通过改变有机硅防水剂化学结构，引入长链烷基，可以显著提高有机硅防水剂的防水性、防污性和防水寿命。在国内，更多的应用还是直接将长链烷基硅烷作为防水剂用，存在的缺陷有：硅烷挥发，造成原材料的损失和污染环境；长链烷基硅烷水解慢，较难形成高度交联的防水层，从而影响其防水性能。为此，一些跨国公司通过将硅烷水解缩聚成聚硅氧烷，开发了一系列性能优异的含有长链烷基的有机硅防水剂，很好地克服了上述缺陷。

当烷基为长链烷基时，其吸水率比小于甲基硅防水剂，这表明长链烷基的引入，提高了硅树脂防水剂的憎水性能。一般认为，长链烷基的引入，有机硅树脂保护基团碳链的增长，增加了膜层的厚度，有利于憎水膜中相邻烷基的敛集作用，更能充分发挥相邻烷基之间的疏水化作用，使水分子向膜层内部扩散造成困难，从而可以很好地提高其防水性能。随着碳链的增长，烷基为十二烷基或十六烷基时，其吸水率比反而较烷基为丙基和辛基时有所增大，憎水性能反而降低。主要原因在于，碳链的增长，除了具备上面所述的长链烷基的优势外，同时带来聚硅氧烷在基材中的渗透能力下降以及和基材的结合困难等问题，造成了憎水性能降低。因此，在通过水解硅烷制备有机硅防水剂这条路线时，烷基链长度最佳选择碳原子数在3～8个，该烷基硅防水剂具有较优的防水性能。

防水寿命是防水剂另一个重要的性能指标。硅树脂网状结构中的硅氧键在碱性条件下，缓慢水解，网状结构被破坏而流失，从而逐渐失去了防水保护的功能。因而硅树脂防水层的耐碱性能直接影响着防水剂的防水寿命。由甲基硅防水剂处理过的混凝土基材，在碱性水溶液中浸泡4d后其硅树脂的网状结构破坏严重，防水性能急剧下降，这也是目前市售甲基硅防水剂防水寿命较短的主要原因。而当烷基为丙基或辛基的有机硅防水剂处理过的基材时，在碱中浸泡4d，其吸水率比未经碱性水溶液浸泡时变化不大，丙基硅树脂和辛基硅树脂具有高的耐碱性能，而且显著高于甲基硅树脂。其主要原因是烷基链的长度增大，疏水层厚度增加，一定程度上保护了硅树脂的硅氧键免受OH-的进攻；另外，硅氧键断裂后的产物，在水中不溶，留在基材中，仍具有防水功能。长链烷基的硅树脂具有高的耐碱性能，防水剂具有较长时间的防水保护功能。

有机硅建筑防水剂的使用方法：有机硅建筑防水剂在处理建筑物表面时采用喷涂或刷涂均可。一般而言，在混凝土、灰土、混凝土预制件等表面较粗糙的场合，用喷涂较好；石块、大理石等表面平滑的场合可以用刷涂。无论喷涂或刷涂，对有机硅建筑防水剂的使用浓度与使用量都是十分重要的。使用浓度较低、使用量太少时，防水性能较差；使用浓度太高、使用量太多时，表面上要产生白点。一般建议防水剂内有机硅的质量分数为2%～3%。屋瓦、外墙、瓷片、地砖等用浸渍方法处理，浸渍液里有机硅的含量为1%～5%，浸渍时间一般不少于1min。

3.7.3.2　金属皂类防水剂

金属皂类防水剂分为可溶性金属皂类防水剂和不溶型金属皂类防水剂两类。

可溶性金属皂类防水剂是以硬脂酸、氨水、氢氧化钾、碳酸钠、氟化钠和水等，按一定比例混合加热皂化配制而成，是水泥砂浆或混凝土防水工程应用较早的一种防水剂。由于其防水效果不甚理想，故目前应用较少。但该类防水剂具有生产工艺简单、成本低等优点，因此，如果通过适当的途径，提高其防水效果，该类防水剂仍会拥有较好的市场前景。金属皂类防水剂的防水机理，主要是由于皂液在水泥水化产物的颗粒、集料以及未水化完全的水泥颗粒间形成憎水吸附层，并形成不溶性物质，填充微小空隙、堵塞毛细管通路，从而起到防水的作用。加入皂类防水剂后，凝结时间延长，各龄期抗压强度降低。这是由于加入皂类防水剂后，在水泥颗粒表面形成吸附膜，阻碍水泥的水化，同时增大了水泥颗粒间距离，故凝结时间延长，强度降低。但该类防水剂在浸水状态下长期使用，有效组分易被水浸出，防水效果降低，增大浓度后，虽有一定的改善，但砂浆和混凝土的强度显著降低。

可溶性金属皂类防水剂的配制：按配方称取一定量的各试剂和水，首先将一半用量的水加热至50～60℃，依次加入碳酸钠、氢氧化钾和氟化钠，搅拌溶解，并保持恒温，将加热熔化后的硬脂酸慢慢加入，并迅速搅拌均匀，再将剩余的一半水徐徐加入，拌匀制成皂液，待皂液冷却至30℃以下时，加入一定量的氨水搅拌均匀，然后用0.6mm筛孔的筛子过滤，将过滤好的滤液装入塑料瓶中密闭保存备用。

不溶性金属皂类防水剂可分为油酸型防水剂和沥青质防水剂两种：油酸型防水剂一方面使毛细管孔道的壁上产生憎水效应；另一方面起到填塞水泥石孔隙的作用，沥青质金属皂类防水剂由低标号石油沥青和石灰组成，沥青中的有机酸与氢氧化钙作用生成有机酸钙皂，起到阻塞毛细管通道的作用，其余未被皂化的沥青分子表面也吸附氢氧化钙微粒，形成一种表面活性的防水物质。这类防水剂没有塑化作用，拌和水量略有增加，并稍有促凝作用。

上海建筑防水材料厂生产的以可溶性氨钠皂为主要成分的避水浆和以不溶性钙皂（油酸钙）为主要成分的防水粉及沥青质防水粉都属于金属皂类防水剂。

3.7.3.3　乳液类防水剂

石蜡、地沥青、橡胶乳液和树脂乳液类防水剂，若充满于水泥石的毛细孔中，由于其憎水作用而使混凝土的抗渗性能提高。橡胶乳液和树脂乳液防水剂，在混凝土中会形成高分子薄膜，因此较显著地提高混凝土的抗渗性，并且还能提高混凝土的抗冲击性、耐腐蚀性和延伸性。乳液类防水剂为水性有机聚合物，可自由流动，并填充在水泥石空间骨架的孔隙及其与集料之间的孔隙、裂纹等处，与水泥石和集料紧密结合，而且聚合物的硬化和水泥的水化同时进行，减少了基体与集料之间的微裂纹，两者结合在一起形成聚合物与水泥石互相填充的复合材料，即聚合物混凝土，从而提高了自身密实性和抗渗性，有效地改善和提高了混凝土的各项性能，形成较高强度和弹性的防水材料。并且由于乳液类防水剂的流动性较好，在保持坍落度不变的情况下，可使水灰比降低，大大减少了拌和用水量，从而减少了混凝土中游离水的数量和相应减少水分蒸发后留下的毛细孔体积，提高混凝土的密实性和不透水性，并有利于提高强度。乳液类防水剂不仅有效地封闭了水泥石中的孔隙，还由于其轻微的引气作用，改变了混凝土的孔隙特征，使开口孔转变为闭口孔，减少了渗水通道，使得混凝土的抗渗性和抗冻性显著提高。综合以上三点作用可知，乳液类防水剂可以减少毛细孔体积，特别是开口孔体积，从而改变混凝土中的孔结构，抑制孔隙间的连通，并能填充水泥石与集料间的空隙与裂纹，与水泥石胶结成复合材料，提高混凝土自身的密实性和抗渗性，是一种性能优良的防水剂。

3.7.3.4　复合型防水剂

复合型防水剂是指有机材料与无机材料组合使用的一种混合型防水剂。混凝土作为多孔体，内部孔隙的分布及连通状态将直接影响到混凝土的抗渗性，复合型混凝土防水剂应用了提高混凝土密实度、减少有害孔数量、补偿收缩等防水机理。当前，市场上的防水剂多数是复合的，兼有无机的细分散固体和有机憎水材料，所以既能切断毛细孔，又使毛细管壁憎水，结果既提高抗渗性，又减小吸水率。有的复合型防水剂还加入减水剂、引气剂、保塑剂等，因此具有提高混凝土拌和物的流动度，又能控制坍落度经时损失，还具有抗冻性的效果，在提高了混凝土强度的同时，也使混凝土耐久性、安全性和使用期延长，体现高性能防水混凝土外加剂的发展趋势。

一般情况下，在混凝土中掺入减水剂或引气剂都能提高混凝土的抗渗性，假如掺加减水剂是为了保持流动性不变而减小水灰比，则混凝土的强度得以提高，毛细孔道大量减少，当然抗渗性也得以较大提高。如掺加减水剂保持水灰比不变，而同时减少水和水泥用量，则强度基本保持不变。在这种情况下，抗渗性也有提高，但提高幅度不大。掺加引气剂在混凝土中引入无数细小空气泡，切断了毛细管通路，所以能提高抗渗性和抗冻性。但减水剂或引气剂单独不能作为防水剂使用，而防水剂中可以会有它们的组分。其配制防水混凝土的防水机理主要在以下五个方面。

（1）减水塑化作用

复合防水剂含有减水组分。这种减水组分合理配合掺入混凝土中，吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面相同符号的电荷，在电性斥力作用下，促使水泥加水初期所形成的絮凝状结构解体，释放出其中的游离水，这样在保持用水量不变情况下可增大混凝土流动性，或者在保持混凝土和易性的条件下，达到减水的作用。从而保证复合防水剂能够配制大流态、经时坍落度损失小的泵送混凝土。复合防水剂的减水效果是由分散水泥粒子得到的，其机理与高性能减水剂或流化剂没有本质的差别。水泥粒子的分散是由于防水剂中承担分散作用的成分吸附在水泥粒子表面而产生的静电斥力、高分子吸附层的相互作用产生的立体斥力及由于水分子的浸润作用而引起的。由于吸附分散剂在水泥表面产生了带电层（双电层）的场合，说明是相邻的两个粒子间产生静电斥力作用，使水泥粒子分散并防止其再凝聚，由于这种分散作用使混凝土流化。减水塑化作用可改善和易性，降低水灰比，减少混凝土中的各种孔隙，特别是使孔径大于200nm的毛细孔、气孔等渗水通道减少，即混凝土的总孔隙和孔径分布都得到改善，同时使孔径尺寸减小，因此，该防水剂能使混凝土水密性提高。

（2）引气抗渗作用

复合防水剂中含有的引气分子组分，在一端是溶于水的亲水化学基团，另一端为疏水的憎水基团。这些分子倾向于整齐地排列在气-液界面，亲水基团在水中而憎水基团面向空气，因而降低了水的表面张力。同时具有憎水作用的表面活性物质，在搅拌时会在混凝土拌和物中产生大量微小、稳定、均匀、封闭的气泡，使混凝土的和易性显著改善，硬化混凝土的内部结构也得到改善，由于气泡起了阻断水的渗透作用，混凝土拌和物中自由水的蒸发路线变得曲折、细小、分散，因而改变了毛细管的数量和特征，减少了混凝土的渗水通道；由于水泥保水能力的提高，泌水大为减少，混凝土内部的渗水通道进一步减少；另外，由于气泡的阻隔作用，减少了由于沉降作用所引起的混凝土内部的不均匀缺陷，也减少了集料周围黏结不良的现象和沉降孔隙。气泡的上述作用，都有利于提高混凝土的抗渗性。此外，引气组分还使水泥颗粒憎水化，从而使混凝土中的毛细管壁憎水，阻碍了混凝土的吸水作用和渗水作用，这也有利于提高混凝土的抗渗性能。由于混凝土中形成的一些细小的圆形封闭气泡，可进一步提高混凝土的流动性，减少拌和物的离析和泌水，提高混凝土的均匀性，并能较好地抵抗因干湿交替和温度变化造成的膨胀收缩而形成的裂缝，改善了混凝土的耐久性（抗渗性、抗冻性）。混凝土的抗渗性是混凝土耐久性的首道防线，抗渗性好，反映混凝土结构致密程度高。混凝土的密实性是决定抗冻、抗侵蚀和钢筋锈蚀的主要因素。可以说，混凝土结构致密是优良耐久性的保证，是防水混凝土朝着高性能化方向发展的趋势。

（3）保水保塑作用

复合防水剂中含有保水、保塑作用组分，其作用是使水泥水化初期胶粒质点上的带电量大幅度增加，从而进一步提高水泥-水悬浮体系的稳定性，使颗粒沉降速度减慢，因此，显著改善了新拌混凝土的保水性和黏聚性，所配制的混凝土具有大流动度而不离析、可泵性好的特性。由于WG高效复合防水剂可显著降低混凝土的泌水性，改善黏聚性和保水性，减少了沉降缝隙，提高了水泥石与集料的胶结能力，使材料的抗渗性能和力学性能均获得改善。

（4）高分子聚合物增密堵渗作用

复合防水剂所特有的非离子型水溶性高分子聚合物与水泥水化反应形成大量的保水胶体膜堵塞混凝土毛细通道，阻断渗水通道，减少了泌水，提高混凝土密实性，使结构材料的自防水能力增强。

（5）憎水组分的憎水作用

憎水组分是一种具有很强憎水性的有机化合物，可提高气孔和毛细孔内表面的憎水能力，进一步提高抗渗性能。