刚性防水材料包括防水混凝土、防水砂浆和水泥基防水涂料等，防水混凝土是地下工程最基本的防水材料，按所用材料不同分为普通防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土，由于混凝土本身的不均匀性，内部存在有许多微裂缝，如粘着裂缝、水泥石裂缝和骨料裂缝。
施工过程中由于水分蒸发和养护不及时也会产生裂缝，如收缩裂缝、膨胀裂缝、移动裂缝和结构裂缝等，尤其是大体积防水混凝土，控制不好更容易产生结构裂缝而引起渗漏。防水混凝土的关键技术是如何控制施工过程中不产生裂缝或把裂缝控制在允许范围内，而不是片面地强调提高水泥用量和增加混凝土的抗压强度。
近年来防水混凝土技术发展的关键是：以“混凝土结构自防水为主、防排结合”，重点是“防止混凝土开裂”，手段是“掺加优质粉煤灰、硅灰、减水剂、膨胀剂等掺合料和外加剂，在配方中使用纤维，增加混凝土的密实性和减少裂缝数量”。
具体的说就是：严格控制主体结构的抗压强度等级，在满足抗渗性能的前提下，优化混凝土配合比设计，减少水泥用量，增加优质粉煤灰或其他掺合料的比例，严格控制混凝土坍落度，同时注意在降低坍落度的同时加强拆模后的养护。
防水砂浆具有较强的粘结强度，经常被用于地下工程结构表面的防水。防水砂浆的品种很多，早期应用的是普通水泥砂浆，它是利用不同配比的素灰和砂浆分层交错地抹压在结构表面形成连续封闭的防水层，随着外加剂在水泥砂浆中的应用，普通水泥砂浆已被掺有各种外加剂、防水剂和聚合物乳液的防水砂浆所代替，施工程序不断简化，技术指标不断提高。
近两年，主要是发展聚合物（干粉）防水砂浆，如高分子益胶泥，QL-11A型和QL-11B型聚合物防水砂浆、PCM-480a聚合物防水砂浆、掺FS102防水剂的防水砂浆等，它们的共同特点是密实性好，抗水渗透能力强，且具有微膨胀性，抗裂性能也比以前的防水砂浆有所提高。
在刚性防水材料所用外加剂方面，也有较大发展，如2006年9月北京城建科技促进会评估了一种新型的FS101、FS102系列防水混凝土和防水砂浆用外加剂，这种外加剂主要成份是硫磺和砂子经1200℃高温煅烧提取的液态溶剂，与水自然溶合，分布均匀，掺量约为胶凝材料用量的0.2%。
FS101、FS102防水剂的主要特点是：对防水砂浆和防水混凝土的收缩裂缝有良好的控制能力；对混凝土结构超长板块可取消或减少后浇带和加强带的设置，并可连续浇筑混凝土；对施工条件无特殊要求，施工简单，无污染，环保安全。
这种外加剂的反应机理是：与水泥水化析出物发生化学反应，生成凝胶体和结晶体，填充混凝土细小孔隙，堵塞和切断毛细管通路，抑制水对混凝土的渗透，从而有效控制干缩裂缝的发生，提高混凝土或砂浆的抗渗性能。
要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部升温，防止结构出现温度裂缝，利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的方法之一。在大体积混凝土中掺入一定量的 粉煤灰后，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，减少水泥用量。
外加剂可以从以下几个方面来选择。UFA膨胀剂，它可以等量替换水泥，一方面保证混凝土的密实度，另一方面使混凝土内部产生压力，以抵消混凝土中产生的部分拉应力，加减水缓凝剂，并保证一定的坍落度，这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比，以达到减少水化热的目的。
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