水灰比(w/c)較低、配合比良好的混凝土，經(jīng)過(guò)充分養(yǎng)護(hù)后可以成為耐久性?xún)?yōu)異的材料，其滲透性很低，具有對(duì)液態(tài)水滲透的抵抗力；盡管如此，這樣的混凝土也不總是能夠阻擋水從其內(nèi)部通過(guò)的。水能夠從混凝土內(nèi)部通過(guò)，有兩個(gè)主要因素：毛細(xì)孔吸附和靜水壓力。
毛細(xì)孔吸附是指水通過(guò)混凝土自身的孔和微觀裂紋進(jìn)行遷移的一種現(xiàn)象。微觀裂紋一般尺寸在0.004 mm左右，最大可至0.02 mm。微觀裂紋包括絕大部分的收縮裂紋和部分沉降裂縫。介觀裂紋尺寸一般在0.1 mm左右。宏觀裂紋更大，尺寸為0.15~0.3 mm 。Halvorsen認(rèn)為，受表面質(zhì)地和其他因素影響，人類(lèi)肉眼可以覺(jué)察到最細(xì)的裂紋為0.13 mm，這正好處于介觀裂紋和宏觀裂紋之間。
當(dāng)混凝土外表面受潮時(shí)(如雨水襲擊建筑物的豎向外墻時(shí))，就會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)孔吸附效應(yīng)。水通過(guò)混凝土?xí)r因壓力差異產(chǎn)生了靜水壓力。地窖或儲(chǔ)水池周邊的地下水、屋面積水等都會(huì)因?yàn)殪o水壓力而產(chǎn)生水的運(yùn)動(dòng)。
在已硬化混凝土上澆注新拌混凝土，則在混凝土中形成了冷接縫；其他的一些情形有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生冷接縫。
混凝土在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中會(huì)發(fā)生收縮現(xiàn)象，正因如此，當(dāng)在舊混凝土上澆注新混凝土?xí)r，新舊混凝土接縫部位在起初看起來(lái)是密實(shí)的；隨著養(yǎng)護(hù)的進(jìn)行，收縮使它們之間產(chǎn)生了空隙。收縮的程度與以下幾個(gè)重要因素相關(guān)：水泥用量、w/c比和骨料用量。例如，對(duì)于w/c比為0.5、骨料用量為70 %的混凝土而言，混凝土收縮大約為0.02 mm/mm。一塊25英尺(約7.62 m)長(zhǎng)的混凝土，按照上述的w/c比和骨料用量，收縮將達(dá)到6.1 mm。因此，冷接縫引起的縫隙是水入侵的一種重要通道。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，無(wú)論是防潮系統(tǒng)還是防水系統(tǒng)，它們都不能完全有效地阻止水通過(guò)冷接縫滲透。
以下是阻止水透過(guò)混凝土的兩個(gè)基本方法：混凝土自身不可或缺的外加劑(防滲劑)和用于混凝土表面的屏障型防水劑。
1、外加劑(防滲劑)
混凝土外加劑中的防滲劑(PRA)可以控制濕氣或水在混凝土中的運(yùn)動(dòng)。美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)(ACI)將它們分為三大類(lèi)：憎水性防水劑、細(xì)分散物和結(jié)晶外加劑。
憎水性防水劑是這類(lèi)防滲劑的最大群體。這個(gè)群體包含由長(zhǎng)鏈脂肪酸衍生物、植物油和石油副產(chǎn)品制備而成的材料。這些憎水性防水劑能沿著混凝土的孔隙生成憎水性膜，但是混凝土孔隙仍呈物理開(kāi)放狀態(tài)。這些產(chǎn)品對(duì)防潮工程非常實(shí)用，但是在靜水壓力下仍無(wú)法阻止水在混凝土中的遷移。
最常用的憎水性防水劑屬于硬脂酸類(lèi)物質(zhì)，如硬脂酸鈣，其作用機(jī)理：Ca(OH)2+RCOOH→Ca+COOR- +H2O
波特蘭水泥水化產(chǎn)生了氫氧化鈣，再與硬脂酸鹽反應(yīng)生成不溶性的硬脂酸鈣和水。憎水性防水劑也包含聚合物，這些聚合物與混凝土互穿，能夠在其內(nèi)部形成連續(xù)的疏水膜。聚合物外加劑可以堵塞混凝土的孔隙，但是它們不能在混凝土裂縫中起到“橋接裂縫”的作用，因此水仍可以從混凝土中滲透。石油基產(chǎn)品不與混凝土反應(yīng)，與聚合物外加劑一樣無(wú)法橋接裂縫，水能夠再次從混凝土內(nèi)部通過(guò)。
第2種PRA是細(xì)分散物。其中，一些呈化學(xué)惰性，一些具化學(xué)活性。這類(lèi)外加劑通過(guò)填充混凝土內(nèi)部孔隙，從而限制水的運(yùn)動(dòng)，例如滑石粉、膨潤(rùn)土、石灰、硅酸鹽物質(zhì)和硅溶膠。細(xì)分散材料提高了混凝土的密實(shí)度，填充混凝土內(nèi)部孔隙；然而它們僅限于防潮或者疏水，并不能完全堵住混凝土內(nèi)部滲水通道，它們只能用于無(wú)靜水壓力的情形下。
第3種混凝土PRA是結(jié)晶外加劑。BASF的Rheomac 300D和IPA的Ipanex就屬于結(jié)晶外加劑。這些外加劑像硬脂酸類(lèi)一樣，能夠與波特蘭水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)。結(jié)晶外加劑通常與水泥、砂一起被制成混合物產(chǎn)品。它能夠與水泥中的水和氫氧化鈣反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和堵塞孔隙的物質(zhì)。它在混凝土塑性狀態(tài)之后仍能繼續(xù)反應(yīng)。只要有水和氫氧化鈣存在(混凝土尚未完全碳化)，它們?cè)谑┕ざ嗄旰笕钥梢岳^續(xù)起到橋接微觀裂紋和堵塞混凝土毛細(xì)孔的作用。在某些靜水壓力下，這種外加劑可以抵抗水的滲透作用；但是它們無(wú)法橋接混凝土經(jīng)年累月后的介觀和宏觀裂紋。
2、用于混凝土表面的屏障型防水劑
用于混凝土表面的屏障型防水劑包含了與那些混凝土外加劑相似的化合物。屏障型防水劑由疏水材料如硬脂酸鹽、堵孔材料如膨潤(rùn)土、結(jié)晶外加劑如偏硅酸鈉(水玻璃體系)等組成。這些外加劑用于表面屏障和用于摻入混凝土內(nèi)部時(shí)，它們的性能是相近的。它們可以防潮，具有一定程度上的疏水作用；盡管如此，它們存在著相同的局限性――只能用于無(wú)靜水壓力存在的情形，同時(shí)橋接裂紋的能力很有限。
3、總結(jié)
一個(gè)成功的防水方案關(guān)鍵在于，要弄清楚其基礎(chǔ)是否處于靜水壓力下，然后再選擇合適的防水系統(tǒng)。
屏障型防水體系的成功同樣要求仔細(xì)閱讀產(chǎn)品的數(shù)據(jù)資料，以確定該系統(tǒng)解決方法是否適合。表面準(zhǔn)備工作是屏障型防水系統(tǒng)成功與否的一個(gè)關(guān)鍵因素。遵照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，嚴(yán)格控制表面處理過(guò)程、涂膜厚度、下道涂抹工序前的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，必要時(shí)還需進(jìn)行防紫外線保護(hù)。
