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12 2024 年第 1 期 中国非金属矿工业导刊 总第 163 期【综述】我国无机防水材料技术研究现状及发展趋势探讨杨辉(咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西 咸阳712021)【摘要】近年来，我国防水材料行业发展迅速，但是市场上大多都以有机防水材料为主，无机防水材料寥寥无几。文章讨论了国内无机防水材料的技术研究现状和发展趋势，旨在对无机防水材料的应用和发展提出方向。【关键词】防水材料；膨润土；水泥基；预水化【中图分类号】TB321 【文献标识码】A【文章编号】1007-9386(2024)01-0012-04Research Status and Development Trends of Inorganic Waterproof Materials Technology in ChinaYANG Hui(Xianyang Nonmetallic Mines Research and Design Institute Co.,Ltd.,Xianyang 712021,China)Abstract:In recent years,waterproof materials in China have developed rapidly,but most of them are mainly organic waterproof materials in the market,with few inorganic waterproof materials.The article discusses the current research status and development trends of inorganic waterproofing materials in China,aiming to propose directions for the application and development of inorganic waterproofing materials.Key words:waterproof materials;bentonite;cement-based;pre hydration防水材料是建筑构造防水、防渗性能的关键介质，在大型建筑工程、管廊工程、隧道工程、石油石化工程及环保工程等领域普遍使用。随着技术的进步，我国防水材料得到了长足的发展，传统性的防水材料被各类新型防水材料所取代，许多防水材料已经可以比肩国外。如何提升防水材料的性能，满足目前绿色环保、节能降碳的要求，成为行业关注的焦点。无机防水材料因其具有良好的环保性、稳定性和抗老化性，可应用于复杂环境的防水和防渗工程，但由于我国的无机防水材料仍处于初级阶段，存在许多短板和不足，没有形成体系，市场比较混乱，导致无机防水材料发展滞缓1。1我国无机防水材料现状目前我国的无机防水材料可分为水泥基防水材料和膨润土基防水材料。水泥基防水材料主要包含水泥基防水涂料(水泥基防水堵漏材料)，主要有聚【基金项目】中国建筑材料工业地质勘查中心(中国非金属矿工业有限公司)揭榜挂帅项目“膨润土资源优选及功能矿物材料产品制备技术研究”，“新型自愈性膨润土防渗材料制备关键技术及应用”；咸阳市重点研发计划项目(编号：L2022-ZDYF-GY-007)。【作者简介】杨辉(1990-)，高级工程师，主要从事非金属矿物功能材料、资源综合利用等方面的研究，E-mail：。【引文格式】杨辉.我国无机防水材料技术研究现状及发展趋势探讨 J.中国非金属矿工业导刊,2024(1):12-15.合物水泥防水涂料、水泥基渗透结晶型防水涂料2；膨润土基防水材料主要包含膨润土防水毯、预水化膨润土防水卷材。1.1 水泥基防水涂料水泥基防水涂料(水泥基防水堵漏材料)作为一种无机环保防水型材料，已逐渐成为各类混凝土结构防水工程的主要材料，被广泛应用于桥梁隧道工程、水利水电工程、地铁工程、建筑地下工程等的墙面保护、缝隙修补、结构增强等。(1)聚合物水泥防水涂料。聚合物水泥防水涂料也叫做 JS 防水涂料，是一种以水泥、聚合物乳液为主要成分，辅以砂和功能助剂的渗透型防水涂料，有单组分与双组分两种类别。JS 防水涂料具有“刚柔相济”的优异性能，不仅具备聚合物乳液的柔韧性能，还综合了水泥的刚硬强度，同时具有良好的耐水性、延伸性等优点，13并且可以在潮湿基层上施工，可以广泛的应用于墙体保护、缝隙修补、屋面防水等领域。JS 防水涂料通常以水为分散介质，不但避免了聚氨酯、沥青等溶剂涂料出现的危害人类健康、造成环境污染的情况，而且简单、易操作，属于环保类型的涂料产品，在国内占有重要的市场，深受行业的信赖。近些年，一些新型 JS 防水涂料也不断涌现，不断增强和延伸 JS 防水涂料的特性。吴昊等3采用低成本水性微纳米石墨材料制备了一种高疏水性聚合物水泥防水涂料，涂膜的抗渗性最高达 0.76 MPa，泡水和泡盐水一个月后,其与原试块几乎无异；邢宇菲等4采用硅烷偶联剂-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)改性 EVA 乳液聚合物水泥防水涂料中的填料重钙，提升了 EVA 乳液聚合物水泥防水涂料的拉伸强度,粘结强度,不透水性；陈岩等5发明了一种双组份聚合物水泥防水涂料，具有良好的耐碱性，可有效提高建筑防水涂料的物理力学性能,防止涂膜开裂；韩世彪等6发明了一种双组分聚合物水泥防水涂料及其制备方法和应用，制备的高聚合物水泥防水涂料抗老化性能提高 80%以上；高红刚等7发明了一种高耐水聚合物防水涂料及其制备方法，制备的高耐水聚合物防水涂料能应用在长期浸水区域降低防水膜吸水溶胀及防水失效等风险，具有不透水性和低吸水率，且能大规模生产应用，不会产生 VOC。(2)水泥基渗透结晶型防水涂料。水泥基渗透结晶型防水材料(简称 CCCW)是以硅酸盐水泥、精制砂为主要成分，掺入活性催化剂等辅料的防水材料。其中的活性催化剂还能够渗透到混凝土内部，沿着孔隙、微细裂纹等向内部扩展，并与水泥水化产物反应生成不溶于水的晶体，并沿着毛细通道持续反应，填塞内部孔隙和裂缝，从而增强混凝土内部结构的密实程度，达到防水的效果。CCCW 具有双重防水性能、自我修复性能、极强的抗渗性能、对混凝土的补强作用、防水效果持久、防腐耐老化、环保安全、施工简便等特点，深受工程建筑行业的普遍欢迎，大量应用于地铁建设、地下室装修、水利水电基站、桥梁隧道等国家基础工程领域。近年，CCCW 在建筑工程中的应用量日益增大，新型高性能的 CCCW 也层出不穷，很好地弥补了 CCCW 的一些不足。许渊等8采用高活性物质USP-2 制备的高性能水泥基渗透结晶型防水涂料，能明显消除水泥浆体的微裂缝，改善水泥浆体的结构致密性，砂浆 28d 去除涂层抗渗压力比高出 GB 18445-2012 标准要求指标近 1.5 倍；李崇智等9自制了水泥基渗透结晶型防水剂 IOC，其具有良好的力学性能和防水性能,其实验数据明显优于市场流通的防水剂 LLH；孙睿等10公开发明一种水泥基渗透结晶型防水涂料，其能够提高施工润滑性，提高保水性确保水泥水化用水，增加粘结力，提高凝固速度和硬度，制成更快成型；丁琴11发明了一种水泥基渗透结晶型防水涂料及其制备方法，其添加了纳米氧化石墨烯，并且层间接枝有异氰酸酯，其最大的抗渗压力可达到 1.71MPa。1.2 膨润土基防水材料膨润土作为一种以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，因其具有良好的遇水膨胀性，常被制作成膨润土防水毯、膨润土防水板、膨润土防水衬垫等，用于垃圾填埋场、危险废物填埋场、矿山尾矿处理、油槽防漏、地下建筑和景观工程、地铁、隧道、水利工程等的防水、防渗透12。(1)膨润土防水毯。膨润土防水毯根据其生产工艺的不同又可以分为针刺法膨润土防水毯、针刺覆膜法膨润土防水毯以及胶粘法膨润土防水毯。针刺法膨润土防水毯是经针刺工艺把膨润土颗粒固定在土工布和塑料编织布之间而制成的毯状防水材料；针刺覆膜法膨润土防水毯是在针刺膨润土防水毯的非织造土工布的外表面上复合一层高密度聚乙烯土工膜；胶粘法膨润土防水毯是用胶粘剂把膨润土颗粒粘结到高密度聚乙烯板上，压缩生产的一种膨润土防水毯防水毯13。作为一种无机的天然环保型防水材料，近年膨润土防渗材料在水利方面的应用较多。刘红艳14将针刺法钠基膨润土防水毯用于大坝渗流，采用水平截渗方案，能够很好地起到防渗作用，并且投资低，施工简便、耐久性好、绿色环保；周作娟15将钠基膨润土防水毯应用于滹沱河生态修复，起到了良好的防渗效果；宋波等16将膨润土防水毯 G75 兰海高速太石交旅融合项目一期湖体水岸工程，极大地保护和节约水资源，提升水资源的有效利用率；申洪杨辉：我国无机防水材料技术研究现状及发展趋势探讨14波等17将膨润土防水毯应用于强岩溶生态景观湖，采用铺设钠基膨润土防水毯这一水平防渗方案，防渗堵漏效果和生态环保效益显著，可为强岩溶地区生态河湖治理和环境友好型生态景观建设提供参考。因为膨润土防水毯的生产技术和工艺已经比较成熟，所以研究领域的关注度比较低，近些年，随着技术的发展和市场的需求，也有一些多功能的膨润土防水毯新技术新产品的专利。苏州鱼得水电气科技有限公司发明了一种抗渗膨润土防水毯的加工工艺，加入了沸石、明胶、改性纤维等材料，制备出一种具有优异的抗渗性能抗渗膨润土防水毯18；尹水中等19发明了一种带有金属加强层的膨润土防水毯，在防水毯本体的外侧安装有一层加强层，大大提高了防水毯本体的防水密封性能；郭扬等20发明了一种钠基膨润土防水毯，通过设置有辅助结构，使膨润土防水毯收卷后更为方便的进行运输与储存，提高膨润土防水毯的便捷性；龚佳林21发明了一种耐污水天然钠基膨润土防水毯，设有 HDPE 膜、离子交换树脂层、硅藻土、聚异丁烯橡胶层，各层之间设有无纺纤维布，整个防水毯耐酸耐碱，还可以对污水进行简单的过滤净化；李朋等22发明了一种高强度多层钠基膨润土防水毯，包括橡胶软体层，可以有效提高防水毯的强度和稳定性，并且不易撕裂和破损，能够延长使用周期，节约成本。(2)预水化膨润土防水卷材。预水化膨润土防水卷材也是利用膨润土遇水发生水合作用膨胀的性能，与膨润土防水毯不同的是先将膨润土进行预水化然后再形成防水卷材，避免了膨润土防水毯漏土、难以搭接、防渗效果差的问题。目前，国内还没有预水化膨润土防水卷材的生产企业，但是国外的产品在香港机场、上海金茂大厦等均有使用，效果很好。国内中国非金属矿工业有限公司、咸阳非金属矿研究设计院有限公司等在预水化膨润土防水卷材研究较多。刘玉芹等23发明了一种预水化型膨润土防水毯，该防水毯由面布、预水化型膨润土和底布组成，特别适合应用于建筑、地铁等地下工程的防渗施工以及池塘、湖泊、水库的防渗，施工环境为海水或者垃圾填埋场等渗滤液性质复杂条件下的防渗施工，也可以用作在平坦或有坡度的屋面或屋顶材料；刘小红24发明了一种膨润土无机体系前处理型防水毯，包括顶布、前处理膨润土片/膜和底布，采用无机体系流延法制备前处理膨润土片/膜安全无毒，生产效率高；杨辉25发明了一种预水化膨润土防渗材料的制备方法，采用真空捏合机、挤出设备、覆膜设备等进行耐腐蚀的高性能膨润土防渗材料的生产，生产的预水化膨润土防渗材料渗透系数可达到 5.010-11m/s；刘玉芹26对比分析了胶粘法、针刺法、针刺覆膜法、预水化型等防渗材料的优缺点及应用情况，研究了预水化型膨润土防渗材料的最佳制备工艺条件；廖敏等27探究改性和混炼工艺对预水化膨润土防水毯(DPH-GCL)防渗效果的影响，确定了适宜的 DPH-GCL 制备工艺；刘枫等28以湖北某地的钙基膨润土为原料，经过人工改性处理，添加海藻酸钠作为粘结剂，并在多种化学药剂和工业用水的参与下充分搅拌均匀，在高温高压密闭的环境中充分反应，将反应后的物料通过真空挤出机制成致密薄片状产品，覆膜打卷最终制成新型膨润土防水卷材，其可拓展到海水、油类和渗透液复杂情况下的防水防渗，而且其性能明显优于普通膨润土防水毯；刘学贵等29以吉林省刘房子地区天然膨润土为主要原料，采用水溶液聚合法，在室温条件下，通过改性聚丙烯酰胺对膨润土进行直接插层改性，制备了一种新型聚丙烯酰胺改性膨润土防渗材料，具有良好的防渗性能。2无机防水材料发展趋势虽然目前市场上有机防水材料仍是主流，但是因有机防水材料存在耐久性差、易老化、污染环境等问题，无机防水材料以其卓越的耐候性、耐腐蚀性和耐老化性成为一种先进的防水材料。同时，随着近年来我国政策要求和人们环境保护意识越来越强，对环境友好型材料和环保型材料的需求越来越迫切，防水材料势必向着绿色、环保、低碳、标准、精细的方向发展，而无机防水材料作为环保型材料，也越来得到各应用领域的青睐，未来的发展也势必将从以下几个方面出发。(1)绿色环保型无机防水材料。随着人们绿色环保意识的增强，环保型无机防水将成为市场的主流。未来无机防水材料发展的一个重要方向将是持续研发更多低碳、环保型无机防水材料，例如将水泥基防水涂料、预水化膨润土防渗材料等材料中的聚合物有机分子采用无毒无害、性能更好的无机材料进行替代，这样不但可以降低水泥基防水涂料的成本，还可以减少碳排放和对环 2024 年第 1 期 中国非金属矿工业导刊 总第 163 期15境的污染，增强水泥基防水涂料、预水化膨润土防渗材料的防水、防渗性能。(2)功能集成型无机防水材料。为了更好地适应市场的需求，无机防水材料不能只是简单地起到防水、防渗的作用，在一些复杂条件下还需要无机防水材料具有耐酸、耐碱、耐盐性，耐腐蚀性，耐候性，耐磨性等，膨润土基防水材料因其采用天然的膨润土矿物材料，在复杂环境下的应用具有一定的优势，也是未来无机防水材料发展的一个重要方向。然而其他无机材料的添加，则更能提升无机防水材料的特性。李宏伟等30公开了一种无机溶胶型混凝土防水防护材料，通过硅溶胶的加入，提升了材料的耐高温和防火性能；配合硅灰，提升了材料结构强度；金属硅粉的使用，提升了材料的耐腐蚀的能力。(3)标准精细型无机防水材料。数字化、标准化的出现，极大地助力无机防水材料的发展，也助推无机防水材料向标准化和精细化的方向发展。在一些大型预制化的建筑构件中，标准化的无机防水材料不但能够减少资源的浪费、提高施工效率，而且精细化的链接可以使得防水效果更好。柯俊刚31将水基柔性防水材料在隧道防排水工程标准化施工中的应用，大大降低了劳动强度，提高了施工效率，提升了隧道工程的安全性。(4)新型智能化防水技术。材料的发展也必须紧跟应用技术的发展。随着物联网、5G 等新技术的蓬勃发展，新型的智能化防水技术也必将在防水行业得到广泛应用。在一些大型的复杂工程领域，可以通过新型智能化防水系统的传感器、监测仪器等实时监测建构筑物的防水状态，并且通过自动预警和报警，对工程项目存在的渗水问题进行预测。新型的智能化防水技术不仅可以提高防水工程的可靠性和安全性，还可以减少人工巡检和维护成本，为建构筑物的长期使用和管理提供可靠、便捷的手段，也为无机防水材料的发展提供了新的方向。3结语我国防水材料的应用由来已久，在距今 2000 多年前古代的墓葬中就发现采用白泥膏(膨润土)作防渗。随着科学技术的发展，未来无机防水材料的发展应当不断践行低碳化、绿色化、智造化、功能化、标准化的理念，不断提升无机防水材料的环保性、功能性，创新产品结构，优化防水性能，加强膨润土基防水材料的研发，借助新型智能化防水技术，拓宽无机防水材料的应用领域，为工程建设项目的安全提供有力保障，实现高质量防水工程。【参考文献】1 樊之谊.我国防水材料现状及发展趋势探讨 J.工程技术研究,2021(8):148-149.2 庞文武,陈炳耀,毛秋燕,等.防水涂料的现状与发展趋势 J.山东工业技术,2018(2):58,60.3 吴昊,邓跃全,杨威,等.水性微纳米石墨聚合物水泥防水涂料的制备 J.化工矿物与加工,2022,51(3):41-44.4 邢宇菲,江玉民,闵建彬.硅烷偶联剂改性重钙对聚合物水泥防水涂料性能的影响研究 J.中国建筑防水,2023(2):5-8.5 陈岩,冯黎喆,葛峰.一种双组份聚合物水泥防水涂料及其制备方法和应用:CN202210913677.9P.2022-07-29.6 韩世彪,杜邵赛.一种抗老化聚合物水泥防水涂料及其制备方法.CN202211340234.1P.2022-10-29.7 高红刚,黄伯纯,蔡悦真.一种高耐水聚合物水泥防水涂料及其制备方法:CN202210747992.9P.2022-06-15.8 许渊,李超,王威.高性能水泥基渗透结晶型防水涂料的研制 J.中国建筑防水,2022(3):5-7,18.9 李崇智,牛振山,吴慧华,等.新型水泥基渗透结晶型防水剂的制备及性能 J.材料导报,2021,35(z1):216-219.10 孙睿,孙天思.一种水泥基渗透结晶型防水涂料.CN201910160573.3 P.2022-09-13.11丁琴.一种水泥基渗透结晶型防水涂料及其制备方法:CN202210414875.0 P.2022-12-13.12 宗培新.膨润土防水毯应用技术及开发利用现状 J.中国建材,2005(8):48-50.13 郭争争,管俊芳,陈菲,等.膨润土防水毯应用进展 J.硅酸盐通报,2018,37(11):3449-3453.14 刘红艳.针刺法钠基膨润土防水毯在塘坝工程中的应用 J.陕西水利,2021(7):221-222.15 周作娟.新型防渗材料钠基膨润土防水毯(GCL)在滹沱河生态修复三期工程(灵寿县)中的应用 J.河北水利,2023(1):42-43.16 宋波,尉国强.膨润土防水毯在太石交旅融合项目湖体防渗中的技术应用 J.工程建设与设计,2023(3):189-191.17 申洪波,晏长军.强岩溶生态景观湖区膨润土防水毯防渗应用实践 J.水科学与工程技术,2022(4):26-29.18 不公告发明人.抗渗膨润土防水毯的加工工艺.CN202010696708.0 P.2022-08-12.19 尹水中,李丽芳,李晏平等.一种带有金属加强层的膨润土防水毯:CN202221354607.6P.2023-01-20.20 郭扬,程斌,雷珊珊.一种钠基膨润土防水毯:CN202122196095.7P.CN216001675U2023-11-07.21 龚佳林.一种耐工业污水天然钠基膨润土防水毯:CN202110098630.7P.2021-01-25.22 李朋,李小飞,周世建.一种高强度多层钠基膨润土防水毯:CN202020879125.7P.2021-05-28.23 刘玉芹,舒锋,王志强,等.一种预水化型膨润土防水毯及其制备方法:CN201210489746.4P.2015-05-20.24 刘小红.一种膨润土无机体系前处理型防水毯及其制备方法:CN201910137366.6P.2019-02-25.25 杨辉.预水化膨润土防渗材料的制备方法及应用:CN202010638298.4P.2020-07-06.26 刘玉芹.预水化型膨润土防渗材料制备工艺及性能评价指标探讨 J.中国非金属矿工业导刊,2020(4):15-17.27 廖敏,管俊芳,郑长文,等.预水化膨润土防水毯的制备及防渗机理研究 J.金属矿山,2022(7):219-224.28 刘枫,邓桦,郑玉琴,等.一种新型膨润土防水卷材的研制及其性能 J.新型建筑材料,2013(10):80-82.29 刘学贵,刘长风,高品一,等.聚丙烯酰胺改性膨润土防渗材料的制备及其表征 J.新型建筑材料,2012(4):10-13.30 李宏伟,苏怀武,郭成超,等.无机溶胶型混凝土防水防护材料及其制备方法:CN202210593090.4P.2022-05-28.31 柯俊刚.水基柔性防水材料在隧道防排水工程标准化施工中的应用 J.门窗,2021(19):195-196.【收稿日期】2023-11-08杨辉：我国无机防水材料技术研究现状及发展趋势探讨