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混凝土泛碱、起白霜是怎么回事?一针见血说出原由!

各位砼友,今天我们来聊聊混凝土施工中一个常见但又容易被忽视的问题——泛碱。混凝土的外观质量直接影响其美观和质量等级的评定,而泛碱现象往往会让混凝土表面出现白色松软的物质,严重影响其外观。那么,混凝土泛碱究竟是怎么回事呢?让我们一探究竟!

01、混凝土产生泛碱的原因与机理

在混凝土凝结硬化进程中,其内部丰富的孔隙结构构成了水溶性组分迁移的“通道”。混凝土中的氢氧化钙(Ca(OH)₂)、钠盐(Na₂SO₄等)、钾盐(K₂SO₄等)等水溶性组分,会因浓度梯度与毛细管作用,随孔隙水从内部向表面迁移。随着表面水分蒸发,组分达到过饱和状态而沉淀,在建筑表面形成白色盐类堆积物,即泛碱。

混凝土表面泛碱俗称泛白或起霜。经多次化学分析,大部分泛碱物质为不溶于水的碳酸钙(CaCO₃),其形成源于氢氧化钙与空气中二氧化碳反应:Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O,偶尔也会发现少量其他盐类泛碱,如硫酸钠(Na₂SO₄·10H₂O)、硫酸钾(K₂SO₄)等。

通常,这些盐类会随雨雪等外界水分作用顺水而去,但在建筑拐角、凹陷等部位,因水流冲刷弱、水分易积聚,盐类不易去除,会逐渐积累,影响混凝土外观,出现白色斑块或条纹,破坏建筑美观,影响质量评定与验收。


影响混凝土泛碱及其严重性的因素主要有:

(1)水灰比因素:

水灰比过大时,拌合中多余水分以游离水形式存于混凝土内。硬化时游离水携带水溶性组分向表面迁移,水灰比越大,游离水越多,组分迁移量越大,泛碱可能性越高。如水灰比控制不严的工程常出现严重泛碱,优化水灰比可降低发生概率。

(2)水泥特性因素:

水泥中C₃A(铝酸三钙)含量影响泛碱。部分C₃A含量低的水泥水化速度慢,水化初期氢氧化钙等水化产物分布不均,局部浓度高,易在表面析出泛碱。此外,水泥细度、矿物组成等也会影响水化过程与产物分布,进而影响泛碱。

(3)外加剂因素:

外加剂虽能改善混凝土性能,但掺入过多可能改变孔隙结构与离子迁移特性,引入额外离子,增加可溶性物质含量,还可能影响水化进程与产物性质,提高泛碱概率。如某些减水剂过量使用,会使孔隙结构复杂,增加组分迁移通道,促进泛碱。

(4)配合比与集料配比因素:

砂率是混凝土配合比关键参数。砂率过低或级配不良的混凝土,内部孔隙结构不合理,粗集料间空隙不能被细集料充分填充,存在较多连通孔隙,为水溶性组分迁移提供便利,易出现泛碱。集料级配不良也会影响混凝土密实性与孔隙结构,增加组分迁移不确定性,影响泛碱严重程度。

(5)原材料成分因素:

混凝土原材料中可溶性盐和碱含量过高时,在一定条件下会随水分迁移析出。如水泥、砂、石等含较多硫酸盐、氯化物等可溶性盐类,或水泥碱含量过高,会增加混凝土中可溶性物质总量,析出碱量越多,泛碱可能性越大。因此,需严格控制原材料可溶性盐和碱含量,降低泛碱风险。


02、混凝土泛碱的预防措施

鉴于泛碱对混凝土外观质量的影响,采取有效的预防措施十分必要。以下是一些专业的预防方法:

(1)合理调控水灰比:

混凝土初凝时,析出至表面的水分量与泛碱严重程度正相关。水灰比大的混凝土,游离水含量高,会携带氢氧化钙等水溶性组分向表面迁移,水分蒸发后组分沉淀,泛碱几率和程度随之增加;而干硬性混凝土水灰比小,游离水少,泛碱现象较少。因此,在满足混凝土施工性能(如流动性、可塑性)要求的前提下,合理减少拌合用水量是降低泛碱风险的有效方法。可通过精确控制用水量、采用高效减水剂等措施,在保证工作性能的同时降低水灰比,减少游离水含量,抑制水溶性组分迁移,降低泛碱可能性。

(2)延长养护与添加混合凝胶材料:

养护对混凝土性能发展和泛碱控制至关重要。延长养护时间可使混凝土干燥过程更缓慢,为内部水化反应提供更充分条件。空气中的二氧化碳会渗透进混凝土与氢氧化钙反应生成碳酸钙,延长养护时间能增加该反应几率和时间,使更多氢氧化钙在内部转化为碳酸钙,减少向表面迁移析出,降低泛碱程度。

同时,在混凝土中添加粉煤灰、矿渣粉等具有火山灰活性的混合凝胶材料,可使其与氢氧化钙发生二次水化反应,在氢氧化钙未析出前就生成胶凝性水化产物,减少游离氢氧化钙含量。此外,混合凝胶材料还能改善混凝土孔隙结构,使其更密实,降低水溶性组分迁移通道,提高抗泛碱能力。

(3)添加细集料堵塞孔隙:

混凝土孔隙结构是水溶性组分迁移通道,孔隙特征影响泛碱程度。添加细集料可堵塞孔隙,减少迁移通道,降低泛碱风险。

气相法二氧化硅比表面积大、填充性能优异,能填充微小孔隙,使孔隙结构更致密;偏高岭土火山灰活性和填充性能高,可与氢氧化钙反应生成胶凝性产物并填充孔隙;石灰石粉也有一定填充作用,能改善孔隙结构。添加这些细集料可有效堵塞孔隙,抑制水溶性组分迁移,降低泛碱发生概率。

(4)添加反应性二氧化硅:

氢氧化钙是导致泛碱的主要物质,降低其析出量是预防泛碱关键。反应性二氧化硅化学活性高,能与氢氧化钙提前反应。在混凝土搅拌时将其均匀分散,使其与氢氧化钙充分接触,随水化反应进行生成水化硅酸钙等胶凝性产物。这些产物可填充孔隙、改善微观结构,降低析出氢氧化钙量,减少水溶性组分迁移,有效减少泛碱产生,同时还能提高混凝土耐久性和抗渗性。

03、混凝土泛碱的治理策略


建筑工程中,混凝土泛碱产生的白色盐类堆积物严重影响建筑物外观,甚至可能威胁耐久性。故出现泛碱时,在条件允许下需及时治理。目前常见治理方法有三种:

(1)人工刮除法:

当混凝土表面泛碱面积小、程度轻时,人工刮除法简便有效。此法利用有一定厚度与刚度的钢片,由施工人员手动刮除表面泛碱物质,露出内部混凝土。操作时需把控力度与方向,防止损伤混凝土内部结构。

该方法优点是操作简单、成本低、对环境影响小。但局限性明显,对于大面积或严重泛碱情况,工作效率低,且难以保证刮除均匀彻底。所以,人工刮除法更适用于小面积、轻度泛碱的治理。

(2)喷砂法:

若混凝土泛碱量大、面积广,喷砂法效率更高。该方法采用普通喷砂机,装上细颗粒砂子作为磨料,对泛碱混凝土表面喷砂。高速喷射的砂子冲击磨削泛碱物质,直至露出新混凝土表面。

喷砂法处理效率高、效果显著,能快速去除大面积泛碱物质,处理后表面较平整。不过,也存在一些问题。喷砂会产生大量粉尘,影响施工人员健康和环境,需做好防尘措施。喷砂可能使混凝土表面粗糙,影响美观。且喷砂机操作需技能和经验,否则易损伤混凝土结构。因此,使用喷砂法要严格控制喷砂参数,确保效果与安全。

(3)酸洗法:

特殊情况下,如混凝土表面有特殊装饰或喷砂法不可行,可选用酸洗法。该方法利用稀盐酸与泛碱物质反应去除泛碱,常用 1:10(盐酸:水)的稀盐酸溶液清洗。

酸洗前需用水充分湿润泛碱部位表面,这既利于盐酸与泛碱充分反应,提高清洗效果,又能在反应时形成水膜,防止盐酸通过孔隙进入内部腐蚀钢筋。酸洗时要严格控制盐酸浓度和清洗时间,避免过度腐蚀混凝土表面。清洗后及时用清水冲洗,去除残留盐酸和反应产物,并对表面适当养护。

酸洗法能处理难以通过物理方法去除的泛碱物质,处理后表面较洁净。但也有风险和局限,盐酸有腐蚀性,威胁施工人员安全,可能污染环境。且酸洗可能改变混凝土表面化学性质,影响与后续涂层或装饰材料的粘结性能。所以,使用酸洗法要严格遵守规程,做好安全防护,并对处理后表面全面检测评估。

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