近年來，隨著水基防水涂料產(chǎn)品性能、應(yīng)用經(jīng)驗的提高與積累，產(chǎn)品年增長率一直保持上升趨勢。盡管溶劑型聚氨酯防水涂料具有優(yōu)異的綜合性能，達(dá)到一級防水效果；但因產(chǎn)品組成中含有蒽、萘、酚、有機(jī)溶劑等有害物質(zhì)，其應(yīng)用范圍已受到了越來越多的限制。而水基建筑防水涂料以水為載體，安全環(huán)保，適應(yīng)多種異型截面建筑基層的防水工程。當(dāng)安全、環(huán)保成為人類生存與發(fā)展第一需要時，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展必以此為基本原則。水基防水涂料用水替代了溶劑型防水涂料中大量的有機(jī)溶劑，符合綠色低碳環(huán)保要求，隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷提高，將為建筑防水工程提供更堅實的保障。
1 防水機(jī)理
水基建筑防水涂料防水機(jī)理有涂膜防水與疏水防水兩種。
涂料施工后，隨著水的揮發(fā)，乳膠顆粒相互擠壓、凝結(jié)成致密的涂膜。這種利用涂膜來阻擋水分子滲透或水透過的方法稱為涂膜防水。盡管融合凝結(jié)而成的高分子涂膜分子間存有一定的間隙，但水分子受到氫鍵作用，通常是以締合態(tài)存在，締合后的水分子是難以通過涂膜的。
水基聚合物分子結(jié)構(gòu)自帶親水基團(tuán)，長時間浸水的聚合物涂膜會慢慢溶脹，影響防水效果；所以單獨的水基涂膜并不能完全擋住水。為了提高聚合物的疏水性，通常把疏水基團(tuán)引入聚合物的分子結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)聚合物自身的疏水性，使水分子與涂膜不相容，防止水分子滲透。這種利用疏水基團(tuán)阻擋水透過的方法稱為疏水防水。
2 研究現(xiàn)狀
環(huán)保型防水涂料在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用已占相當(dāng)?shù)谋壤�。他們在積極發(fā)展乳液型高固含聚合物改性瀝青及合成高分子防水涂料的同時，又開發(fā)了粉體水泥基無機(jī)滲透結(jié)晶型防水涂料。據(jù)報道：1942年，德國化學(xué)家Jensen為了解決水泥船的滲漏問題，發(fā)明了水泥滲透結(jié)晶型防水涂料，日本于1965年引入該體系。Jasperson等開發(fā)的水乳型丙烯酸聚合物及其防水涂料，乳液用量高于40%，主要用于屋面與外墻防水，有很高的彈性與延伸率、很好的耐久性；Meddaugh等研制了有機(jī)硅類水乳型防水涂料，采用的乳液以羥基封端的陰離子型聚二有機(jī)硅氧烷為基礎(chǔ)，涂膜彈性高，涂于砌筑墻表面，可抵抗外表面較大的水壓；Rodgers等開發(fā)了柔性雙組分聚合物改性水泥基防水涂料，涂膜有優(yōu)異的阻燃性、隔熱性、耐化學(xué)腐蝕性；美國亨瑞公司在開發(fā)應(yīng)用乳液瀝青防水涂料的基礎(chǔ)上，成功開發(fā)了能適應(yīng)潮濕基層或雨中施工的高固含改性氧化瀝青防水涂料。我國防水涂料始于20世紀(jì)60年代的乳化瀝青防水涂料，起初采用石灰分散乳化，但產(chǎn)品性能不佳，應(yīng)用效果不好；70年代開發(fā)了非離子、陰離子及陽離子膨潤土(石棉)改性的乳化瀝青防水涂料，該體系涂料黏度稠厚，適合厚層施工，可滿足一般屋面的防水，在當(dāng)時得到了推廣應(yīng)用；但由于防水層使用年限短、性能差、污染環(huán)境、影響施工人員身體健康，現(xiàn)已列入淘汰產(chǎn)品，用量越來越少；之后又開發(fā)了水乳型聚合物改性瀝青防水涂料：中期開發(fā)了氯丁橡膠改性法，末期開發(fā)了再生膠改性法，80年代后開發(fā)出了陽離子型氯丁橡膠改性法、SBS、丁腈膠改性法，2000年山西省建筑科學(xué)研究院研制了水基聚氨酯改性瀝青防水涂料。
90年代，隨著國外防水用丙烯酸乳液及其涂料在國內(nèi)的大力推廣，相繼出現(xiàn)了乳液型丙烯酸酯、硅橡膠、乙烯醋酸乙烯聚合或共聚的合成高分子單組分防水涂料及用合成高分子乳液與水泥、石英砂等組成的雙組分聚合物改性水泥基防水涂料。上海復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系研制的丙烯酸酯防水涂料，1991至1994年期間，在深圳火車新客站的篷面、復(fù)旦大學(xué)微分析中心樓的屋面、上海華富大廈等屋面上得到了應(yīng)用；成都健生化工有限公司研制生產(chǎn)了高性能新型綠色環(huán)保丙烯酸酯防水涂料；武漢現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)研究院成功研制開發(fā)的新型水泥基防水涂料，兼有VAE防水涂料的高耐滲性和丙烯酸乳液的耐候性、耐久性及有機(jī)硅的強(qiáng)基體滲透性諸多優(yōu)點，同時還解決了與水泥的相容性問題，摻加到水泥中可制成水泥防水砂漿。
90年代初，一些國外品牌的水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料開始進(jìn)入國內(nèi)市場；中期開始用國外引進(jìn)的活性滲透結(jié)晶母料自主生產(chǎn)水泥滲透結(jié)晶型防水涂料。許多科研院校開始著手活性母料的研發(fā)，特別是國家標(biāo)準(zhǔn)GB 18445－2001《水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料》的實施，極大地推動了該技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程，但我國的水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料還處于初期應(yīng)用階段，與美國、日本相比，性能還有待進(jìn)一步的提高。
綜上所述，水性防水涂料有水基與粉體兩種類型(如圖1所示)。
3 新型水性建筑防水涂料的特性
3.1 聚合物改性乳化瀝青防水涂料
聚合物改性乳化瀝青防水涂料以高分子改性乳化瀝青為成膜基料。涂膜在柔韌性、抗開裂性、拉伸強(qiáng)度、耐溫變性、耐老化性等方面比原有涂層有很大改觀。而外加水泥后，涂層的耐水性、耐久性、力學(xué)性能更加優(yōu)異。目前，用于改性的聚合物有丁苯橡膠、氯丁橡膠、SBS及再生橡膠等，改性后的涂層干性快、工期短、牢固強(qiáng)，對基層、瀝青混凝土面層具有雙向黏結(jié)性，適用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級防水，達(dá)到橋面、路面防水效果。
3.2 乳液型高分子防水涂料
3.2.1 單組分乳液型防水涂料
單組分乳液型防水涂料成膜粒子粒徑細(xì)、滲透性好、性能穩(wěn)定、施工方便、易成膜；涂裝后隨著水分的揮發(fā)，凝結(jié)成致密的彈性膜，阻隔水及水分子的滲透，可滿足建筑工程的防水需要，主要有：
(1)丙烯酸酯類防水涂料：采用均聚、共聚丙烯酸酯乳液為基料，涂層具有優(yōu)異的耐光性、耐候性，通過控制顏填料、助劑的規(guī)格型號與添加量，可做成不同延伸率、不同抗拉強(qiáng)度與低溫柔韌性的彩色防水涂層，可在潮濕無積水的表面施工，適應(yīng)多種基面的防水要求；亦可做成同時具備防水、隔熱、裝飾功能。
(2)乙烯醋酸乙烯共聚物防水涂料：該體系以乙烯-醋酸乙烯共聚乳液為成膜基料，含一定量的改性劑。性能類似于丙烯酸酯類，但耐熱性相對差些，熱老化后易變硬；隨著涂層強(qiáng)度的提高，延伸率降低、變脆。
(3)有機(jī)硅類防水涂料：以硅樹脂為成膜基料，施工后在基材表面形成一層不溶于水的網(wǎng)狀高分子有機(jī)硅膜。涂膜有斥水與呼吸功能，透氣不透水，具有抗污、耐候、抗老化性，含有涂膜防水與疏水防水雙重機(jī)理，能抵御外表面較大的水壓，適合砌筑墻面的防水。
(4)硅橡膠防水涂料：以納米復(fù)合改性硅橡膠乳液為成膜基料，對基層滲透力強(qiáng)，形成的涂層附著性強(qiáng)，具有優(yōu)異的耐濕熱、耐久性，能適應(yīng)多種建筑基面的防水補(bǔ)漏。
3.2.2 聚合物改性水泥基防水涂料
聚合物改性水泥基防水涂料由液、粉兩相組成。液料由水性聚合物乳液、顏填料、助劑、水等材料配制而成，聚合物乳液可采用苯丙、純丙、EVA、石油瀝青、改性瀝青類乳液；粉料以水泥為主，適當(dāng)搭配石英砂、絹云母、粉煤灰、重質(zhì)碳酸鈣等填料。GB/T 23445－2009《聚合物水泥防水涂料》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中有Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型3種型號。Ⅰ型以有機(jī)聚合物為主，Ⅱ型、Ⅲ型以無機(jī)水泥為主；Ⅰ型產(chǎn)品的彈性、延伸率、抗開裂性比Ⅱ型、Ⅲ型好；反之，Ⅱ型、Ⅲ型產(chǎn)品的硬度、抗拉強(qiáng)度、透氣性比Ⅰ型好。如市面的JS防水涂料、K11防水涂料。
3.3 水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料
3.3.1 水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料
該體系是通過用活性母料改性硅酸鹽水泥配制成的剛性粉體防水涂料。產(chǎn)品組成中的活性組分，在水的作用下，能迅速滲透到水泥結(jié)構(gòu)的空隙中，與金屬離子結(jié)合生成不溶于水的纖維狀結(jié)晶體，充實毛細(xì)管空隙，形成密實的防水涂層。此涂層不僅增加了混凝土的密實度、強(qiáng)度，而且涂層的表面張力接近混凝土，與混凝土的黏結(jié)性特別好，不存在涂層與基材的剝離問題，同時還具有自我修復(fù)功能�？捎糜谟�，也可用于背水面。
3.3.2 水泥基整體結(jié)晶型防水涂料
水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料是剛性結(jié)構(gòu)，在應(yīng)力作用下，涂層有出現(xiàn)開裂的可能。該體系在原有基礎(chǔ)上，通過添加具有保水功能的活性柔性物質(zhì)，延緩?fù)繉铀俣龋档屯繉邮湛s率，使彈性結(jié)晶體充滿水泥水化后的毛細(xì)管通道及裂隙中，堵塞滲水通道，減少細(xì)微裂縫的出現(xiàn)，增強(qiáng)涂層的均勻密實度與抗裂能力，解決水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料因養(yǎng)護(hù)不好或受基層應(yīng)力作用產(chǎn)生的開裂問題。
4 結(jié)語
乳液型涂料是通過乳膠顆粒相互擠壓、融合而形成的連續(xù)膜，涂層分子間的作用力不及化學(xué)鍵牢固，涂膜致密度也比不上反應(yīng)型涂層；且水性聚合物分子結(jié)構(gòu)自帶親水基團(tuán)，長期與水接觸，涂層會緩慢吸水溶脹，影響涂層的抗?jié)B水性。水泥滲透結(jié)晶型防水涂料涂膜為剛性，水泥水化過程中產(chǎn)生毛細(xì)管通道及裂隙，將減弱涂層的防水效果；涂層受基層應(yīng)力作用也有產(chǎn)生裂隙的可能。
建筑物因溫差、地基沉降、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工質(zhì)量影響而產(chǎn)生的開裂現(xiàn)象時有報道，新舊建筑物的漏水、滲水問題已是建筑行業(yè)的主要質(zhì)量問題之一。面對基材的開裂、水基涂層自身缺陷、消費(fèi)者裝飾需求的日益提高，未來防水涂料在大力推廣發(fā)展節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品、提升涂層抗?jié)B水性、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長率、低溫柔韌性、耐久性等性能的同時，將向隔熱、保溫、防腐、裝飾等系列化功能性方向發(fā)展。
