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    重點產業發展報告
    【原創】2020年度防水及修復材料與工程技術發展報告
    時間:2021-03-31    來源:防水分會    分享:
    據統計,2020年盡管新冠疫情肆虐,對國民經濟帶來嚴重影響,但對防水及修復材料與工程技術行業未構成顯著影響:截止2020年9月底,膨脹劑、抗裂防水劑、防水劑等混凝土摻入型防水材料的銷量約為240萬多噸,同比增長10%左右,利潤也同比有所增加。從事結構自防水及修復材料的施工企業產值、利潤也相應同比增長。

    1.行業現狀

    1.1新形勢、新政策下行業迎來新的機遇

    自2020年5月份以來黨中央、國務院提出了內循環為主的戰略,逐步形成以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局,“國內循環為主、國際國內互促的發展格局使得基建板塊成為內循環的重要抓手,伴隨著雄安新區建設、長江經濟帶發展、粵港澳大灣區建設、海南自貿試驗區建設等項目進一步落實,各地方基礎設施建設需求旺盛,加上老舊小區改造大面積開工等因素影響,建設工程防水及修復材料的市場需求巨大。

    據統計,2020年盡管新冠疫情肆虐,對國民經濟帶來嚴重影響,但對防水修復材料工程技術行業未構成顯著影響:截止2020年9月底,膨脹劑、抗裂防水劑、防水劑等混凝土摻入型防水材料的銷量約為240萬多噸,同比增長10%左右,利潤也同比有所增加。從事結構自防水及修復材料的施工企業產值、利潤也相應同比增長。

    1.2新型防水及修復材料發展迅速

    2020年一些新型防水及修復材料,如市場份額較大的多膨脹源膨脹劑、水化熱抑制型膨脹劑、抑溫抗裂防水劑、水泥基滲透結晶型防水劑及水泥基自修復材料等得到了眾多工程業主的認可。其中,有的新型材料已經制定了相應的配套技術規程,有的還沒有或者并不完善,甚至遇到了技術瓶頸需要突破。一方面,這些新材料、新技術缺乏技術發展方向的引領和整體市場的約束和管理;另一方面急需要有協會組織這些企業形成共識,共同推動防水及修復行業的發展和市場拓展,提升行業影響力和發展潛力。

    1.3行業標準加快配套

    防水及修復材料施工技術,尤其是無機防水及修復材料施工技術日漸趨于完善和體系化。建筑工程防水的根本在于混凝土結構自防水,而實現混凝土結構自防水離不開設計、施工、材料等各個環節的配合?;炷亮褲B影響因素眾多,不同類型的工程裂滲特點和原因也不盡相同,僅僅靠材料難以保證應用質量,必須要結合一套完善詳盡的施工體系,根據不同工程類型、結構類型,采取精準裂滲控制。2020年建材行業標準《地下工程混凝土結構自防水技術規范》、中國工程建設協會標準《剛性防水防護工程技術規程》《混凝土抑溫抗裂防水劑》《混凝土抑溫抗裂防水劑應用技術規程》等這些行業和團體標準都在編制中,相信相關防水修復行業的同行和專家在借鑒既有施工應用技術經驗的基礎上,考慮現場各種復雜條件及可能情況,會制定出完備的剛性防水及修復材料的產品和應用技術規程規范,從而引導行業健康高質發展。

    2 技術現狀

    2.1 混凝土結構自防水

    混凝土結構自防水技術是指通過混凝土配合比調整、摻加其他功能性外加劑改善混凝土的抗裂與抗滲性能,從而達到防水效果的一種防水技術。主要分為普通防水混凝土,補償收縮混凝土(膨脹混凝土),外加劑混凝土及纖維混凝土。

    1) 普通防水混凝土

    普通防水混凝土主要借助于采用較小的水灰比,適當提高水泥用量、砂率及灰砂比控制石子最大粒徑,加強養護等方法,減少混凝土孔隙率,改變孔隙特征,提高砂漿及其與粗骨料界面之間的密實性和抗滲性。普通防水混凝土一般抗滲壓力可達0.6MPa~2.5MPa,施工簡便,造價低廉,質量可靠,適用于地上和地下防水工程。

    2) 補償收縮混凝土

    補償收縮混凝土是采用膨脹水泥或者在普通混凝土中摻入適量的膨脹劑配制而成的一種微膨脹混凝土。補償收縮混凝土在養護期間產生的體積膨脹,在鋼筋或鄰位的約束下,可在混凝土中建立0.2MPa~0.7MPa的預壓應力,抵消混凝土結構在收縮過程中產生的全部或大部分的拉應力,從而使結構不裂或把裂縫控制在無害裂縫(一般裂縫寬度在0.1mm以下)范圍內。同時,由于膨脹水化產物的填孔作用,補償收縮混凝土的抗滲等級都大于S20,比普通混凝土高1~2倍。

    常見的水化膨脹相有以下幾種:鈣礬石、氫氧化鈣、氫氧化鎂。

    3) 外加劑防水混凝土

    在混凝土拌合物中加入微量有機物(引氣劑、減水劑、憎水劑等)或無機鹽(如氯化鐵),以改善其和易性,提高混凝土的密實性和抗滲性。

    4) 纖維混凝土

    混凝土中摻入短而不連續的抗裂纖維,纖維在混凝土中可抑制細微裂縫,使其具有較好的抗裂性能。

    目前,混凝土結構本體自防水以補償收縮混凝土、外加劑防水混凝土為主體。

    2.2 混凝土結構表面涂刮抹噴防水

    一般使用樹脂涂料、聚合物水泥涂料、防水砂漿、滲透結晶型材料等涂抹于混凝土結構表面,以達到防水的目的。按照材料可分為以下幾類:

    1) 砂漿防水

    用作防水工程防水層的砂漿主要有以下三類:剛性多層抹面防水砂漿、摻防水劑的防水砂漿和聚合物水泥防水砂漿。

    2) 涂料防水

    防水涂料經固化后形成的防水薄膜具有一定的延伸性、彈塑性、抗裂性、抗滲性及耐候性,能起到防水、防滲和保護作用。

    按照防水涂料不同可分為以下幾類:JS防水涂料、高分子涂料、滲透結晶防水涂料、納米技術防水涂料、聚氨酯防水涂料。

    混凝土結構表面涂刮抹噴防水以聚合物水泥防水砂漿和JS防水涂料、滲透結晶防水涂料為主要形式。

    2.3 注漿灌漿

    利用機械的高壓動力(高壓灌注機),將水溶性聚氨酯化學灌漿材料注入混凝土裂縫中,當漿液遇到混凝土裂縫的水分會迅速分散、乳化、膨脹、固結,這樣固結的彈性體填充混凝土所有裂縫,將水流完全地堵塞在混凝土結構體之外。其水溶性聚氨酯化學灌漿材料是由過量的多元異氰酸酯和多羥基化合物預先制成含有游離異氰酸基團的低聚氨基甲酸預聚體。常用的多異氰酸酯有TDI、MDI、PAPI三種。多羥基化合物采用聚醚,它的官能團和分子量可以有多種。漿液灌入混凝土裂縫后,與滲漏水相遇發生化學反應,放出二氧化碳,并形成脲的衍生物。其特點有5方面:高度成品化、操作簡捷、可四季施工、無毒無污染、費用合理。

    3.行業發展方向

    3.1大幅度提高防水及修復內摻材料的產品性

    目前我國生產的防水及內摻材料的典型產品—膨脹劑技術水平較低,膨脹源大多是水化硫鋁酸鈣(鈣礬石),由各種CaO、Al2O3、SO3來源形成鈣礬石產生膨脹。CaO由硅酸鹽水泥水化提供,SO3由硬石膏提供,通過改變活性Al2O3來源,如鋁酸鈣(高鋁水泥熟料)、硫鋁酸鈣(硫鋁水泥熟料)、明礬石、高鋁燒矸石、煅燒高嶺土(地開石)、高鋁粉煤灰等,配制不同的品牌膨脹劑。很多企業基于成本考慮,大多采用價格較低的含Al2O3礦物原料,因此膨脹劑的膨脹能較小。對混凝土工程的抗裂作用效果不顯著。

    由于裝備和生產技術水平限制,膨脹能小一直是我國膨脹劑行業發展的軟肋,采用無熟料工藝生產的混凝土膨脹劑,雖然膨脹效果差,但是由于工藝簡單,成本低廉,成為市場銷售的主體。隨著市場逐步成熟,人們對工程裂縫這一耐久性問題日益重視,這種現象必將改變。工程技術人員一直渴望解決混凝土結構裂縫問題,苦于沒有立竿見影的好材料,這些年無論是混凝土膨脹劑,還是聚丙烯纖維等抗裂材料在工程中的廣泛應用,說明市場有巨大的需求,因此加強技術創新,進一步提升混凝土膨脹劑產品性能,切實解決工程裂縫問題,防水修復材料工程技術行業才能穩定發展。

    中國混凝土與水泥制品協會自2010年以來極力倡導以CaO為主要膨脹源的高性能膨脹劑。近10年以來,已經有中國建筑材料科學研究總院、天津豹鳴股份有限公司、鄭州建文特種建材有限公司、武漢三源特種建材有限公司、重慶三圣特種建材公司、石家莊功能建材公司等多家生產廠商開始進行生產,一些產品也相繼投入市場,取得了比較好的效果。

    中國建筑材料科學研究總院、江蘇蘇博特新材料股份有限公司等單位相繼研發了水化熱抑制型膨脹劑,該材料具有優良的膨脹特性,其性能指標完全達到現行國家標準《混凝土膨脹劑》GB23439-2017中Ⅱ型高膨脹能產品的性能指標,并能夠在水化期間干預C3S的水化誘導期和加速期,大幅度降低硅酸鹽體系膠凝材料的水化熱。對補償混凝土的冷縮和干縮,解決鋼筋混凝土結構裂縫,提高工程耐久性具有非常重要的意義。

    南京工業大學、武漢三源特種建材有限公司、江蘇蘇博特新材料股份有限公司等單位積極開發輕燒MgO膨脹劑用于工業與民用建筑工程的抗裂防水,2015年以MgO為主要膨脹源的膨脹劑產品已投入市場,主要應用于用于大體積混凝土或混凝土內部溫度高于40℃的環境。并已經發布了《混凝土用氧化鎂膨脹劑》(CBMF 19-2017),《混凝土用氧化鎂膨脹劑應用技術規程》(T/CECS 540-2018)2項標準,指導產品的生產和工程應用。

    中國建筑材料科學研究總院、浙江省金華市欣生沸石開發有限公司、天津豹鳴股份有限公司、武漢三源特種建材有限公司等單位開發的混凝土抑溫抗裂防水劑在產品生產、工程應用等方面已獲得一定的進展,取得了比較好的效果。中國工程建設協會標準《混凝土抑溫抗裂防水劑》《混凝土抑溫抗裂防水劑應用技術規程》也在積極制定中。

    3.2以剛性防水為主體系的建立與防水理念的轉變

    在經歷近幾十年的快速建設期過后,建筑工程逐漸暴露出大量嚴重的防水質量和耐久性問題。人們逐漸意識到防水壽命對防水功能及建筑物耐久性的影響,國家及行業對建筑結構防水壽命的要求也在不斷提高,建設部《建筑與市政工程防水通用規范》(二次征求意見稿)明確提出:防水工程由原來的5年保修期,向15~25年甚至要求與結構同壽命的設計使用年限轉變。眾所周知,實現與結構同壽命的關鍵在于混凝土結構自防水。

    未來防水及修復行業的發展趨勢是:防水企業從目前的“只賣材料”或“只做施工”逐步向“防水系統總承包”轉型,由“重視柔性防水,忽略剛性防水”向“剛柔共濟,以剛性為主,柔性為輔”的防水理念轉變,目標是做不漏的建筑防水。

    武漢三源特種建材有限公司、天津豹鳴股份有限公司為代表的“補償收縮混凝土剛性防水體系”、浙江省金華市欣生沸石開發有限公司開發的“JX剛性防水技術”J、北京龍陽偉業科技股份有限公司的“FS防水劑防水技術”以及“滲透結晶材料剛性防水技術”等技術路線都是“剛柔共濟,以剛性為主,柔性為輔”,經營模式采取“防水系統總承包”,這些技術代表著防水及修復行業的未來發展方向。

    3.3防水及修復材料的宣傳定位

    混凝土防水及修復材料的宣傳應該回到其解決收縮裂縫的本初,突出宣傳其防止收縮裂縫的作用。防水雖然是混凝土防水修復材料的一個功能,但是由于現在混凝土的水膠比已經降低很多,結構混凝土的水膠比一般都不超過0.45,混凝土抗滲性已經很好了,很容易達到設計要求的P8或P10指標。所以要淡化其防水劑作用的宣傳,不要給用戶留下混凝土防水修復材料就是抗滲劑的印象,否則混凝土工程師采用低水膠比技術解決了混凝土的抗滲問題后,很可能摒棄混凝土防水修復材料,造成不必要的麻煩。在宣傳混凝土防水修復材料的結構自防水作用時,要按照中國建筑材料科學研究總院游寶坤教授提出的“防滲的前提是抗裂”進行宣傳,把混凝土防水修復材料的作用重點放在抗裂上。

    4. 展望

    改革開放以來,防水及修復材料生產企業近年來逐年增多,尤其是有機防水材料得到了迅猛發展。剛性防水,尤其是混凝土結構自防水則被忽視。伴隨而來的是逐年增加的滲漏概率,甚至有報道某地產經理曾言國內新建工程項目中沒有不漏的地下室。從事防水的行業專家、工程業主、設計施工人員及防水材料生產銷售企業慢慢意識到,剛性防水尤其是混凝土結構自防水才是防水的根本?;诔杀炯百|量工期上的優勢,很多房地產開發企業及大量的公建項目都選擇采用剛性防水。此外,相比于柔性防水的紅海競爭市場,剛性防水市場競爭少,發展空間大。眾多防水修復材料生產企業看到商機,紛紛投入研發、生產及銷售,剛性防水劑修復材料生產企業數量每年都以幾倍的速度在增長。剛性防水修復材料與工程技術的發展在某種程度上決定了未來建筑防水質量的發展。目前國家、行業、市場上都對剛性防水及修復材料的發展寄予厚望,市場需求巨大。

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