混凝土地面泛碱问题分析及解决方法 — 将难看的斑点降到最低

Bruce A. Suprenant 著

泛碱,就是混凝土表面有盐析出,这种现象会出现在地坪表面,形成新的色彩图案,很可能引起建筑师或业主不悦。这种情况产生的难看白斑,通常出现在有水流过混凝土的裂缝或接缝附近。控制泛碱的有效方法是有的,并且如果已经出现,也可将其消除。

泛碱过程

混凝土建筑会经历持续的润湿与干燥水分循环的过程。雨水、雪、地下水或凝结水进入混凝土,在这些水分通过混凝土时,水就会溶解可溶的化合物,并以溶液的形式,将这些化合物带到混凝土表面,当水在表面蒸发时,这些化合物则沉积在混凝土表面。有水存在、混凝土具有渗透性、以及大量的水溶性化合物,这些因素决定了会有多少泛碱出现,什么时候会停止泛碱。水温和硬度也会有一定的影响。

氢氧化钙,是一种水溶性的水泥水化产物,这是泛碱最常见的来源。一立方码的混凝土含有的氢氧化钙在100至150磅之间,混凝土中还含有其他碱,但这些可溶性的碱性化合物到达混凝土表面时,就会被雨水冲走(参考文献1)。

水也能将盐带进混凝土,后期这些水分蒸发时,带进的盐就会在混凝土表面沉积下来。盐的来源包括拌和用水(特别是使用海水时)、地下水、与混凝土接触的土壤、除冰盐和一些骨料。

控制泛碱

有三种控制泛碱的方法:减少流过混凝土的水量、减少混凝土配料中所含的盐量、或将可溶性化合物转化为难溶性的成分。

减少水流量:通过接缝或裂缝渗透的水通常会在混凝土表面形成沉积的盐(参看照片)。使用有效的止水剂和接缝密封系统,可以减少接缝部位的水流量,因此能将泛碱降低到最小程度。要阻止水流,可以采用修复裂缝或使用聚氨酯砂浆的方法。

良好的排水性能也有助于防止泛碱,因此,在有一定坡度的斜面,水也不会集聚。对于墙壁,要确保采用排水层和排水砖系统以发挥作用。

采用低的水灰比,并进行充分养护,可以减少流过混凝土孔隙的水量。当然,通过混凝土配比设计也能获得更高密度和更小吸水性的混凝土。据说采用防水剂或阻水剂也能减少透过混凝土的水分流动。

对于已经施工的现有混凝土,透明涂层或密封剂可以减少水分的吸收。这些方法都能够减少润湿与干燥循环引起的泛碱量。

减少盐含量:使用洁净的砂子和清洁无盐的水,可以减少泛碱的可能性。对于混凝土或砂浆中要使用的砂子,在使用之前可以对砂子进行冲洗,去除所含的可溶性碱性硫酸盐。还应检查水质情况,特别是井水和河水,在用水拌和或养护之前,对水质进行检查。

水泥含碱量或其他水泥性能与泛碱趋势之间,不可能有什么联系。一名德国研究人员发现,施工中采用不同水泥的混凝土,其泛碱的严重程度几乎完全相同。有些水泥看起来比其他水泥更容易泛碱,是因为那些水泥颜色较深(参考文献2)。

ASTM C 67中描述的泛碱试验(参考文献3)是针对砖和结构粘土瓦的,也可用于混凝土试样。在混凝土配比设计过程中,将1英寸厚的混凝土圆柱放置在蒸馏水中浸泡7天,干燥后,从10英尺的距离上观察混凝土圆柱的泛碱情况。

 

 

泛碱在裂缝或接缝部位最有可能发生,这些部位能让水透过混凝土。氢氧化钙从混凝土中析出,并与大气中的二氧化碳结合形成一层白色的、不溶性的碳酸钙沉积物。

使用火山灰:火山灰与氢氧化钙反应形成不溶性胶凝材料,这种材料降低了混凝土的渗透性,因为它减少了可溶性氢氧化钙的含量,并减缓水分通过气孔的运动。添加粉煤灰、矿渣、硅粉等,有助于最大程度地减少泛碱。另外,由于火山灰和氢氧化钙之间存在速度缓慢的反应,含有火山灰的混凝土中还是会发生泛碱,而且火山灰不会阻止裂缝漏水部位的泛碱。

去除泛碱

氢氧化钙在到达混凝土表面后只能维持很短时间的可溶性,当接触到大气中的二氧化碳时,它就转化为碳酸钙,而碳酸钙很难溶解。因此,有必要在盐分沉积时就设法立刻清除泛碱,方法还是用清水冲洗,这样就能够避免使用酸,而酸却会腐蚀混凝土,并损伤周围的材料(参考文献4)。

能有效去除泛碱的方法,是使用几种稀释的酸溶液:

  • 一份盐酸配9~19份水。
  • 一份磷酸配9份水。
  • 一份磷酸加一份醋酸配19份水。

首先用软管将混凝土表面用水喷湿到饱和,并将混凝土自身的酸蚀作用降到最低程度,然后试着在不显眼的地方先涂上一层酸,形成一种很好的去污工艺材料。在某一区域的泛碱一被清除,立刻用水彻底冲洗混凝土。

泛碱通常都是在雨季后出现在外墙表面,如果泛碱的来源是混凝土本身而并不是土壤、除冰盐、或其他持续的来源,则沉积物就可能在泛碱被连续几年清除后不再出现。但是,如果混凝土含有大量可溶性化合物,就可能需要去除出现的泛碱,然后再涂刷一层纸浆和水混合成的纸浆膏,待干燥后清除,并反复几次,这种处理将有助于吸出仍然残留在混凝土中的泛碱材料。

参考文献:

  1. W. Czernin,土建工程师水泥化学与物理, 化学出版物公司, 10010纽约第5大街212 号。
  2. P. Kresse, “泛碱及其预防” Betonwerk + Fertigteil- Technik, 1991年10月期第73页。
  3. ASTM C 67,“砖与结构粘土瓦的标准取样与测试方法” ASTM, 19103宾西法尼亚州费城Race大街1916号。
  4. “混凝土中某些特定污染的去除方法”混凝土施工, 1986年7月号,第655页。

 

Bruce A. Suprenant是一名咨询工程师,是博尔德科罗拉多大学副教授,也是“混凝土施工”的责任编辑。

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