(一)泛堿(霜)原因
泛堿是混凝土中可溶性堿隨著水分遷移到混凝土表面,在水分蒸發(fā)后留下“白霜”或白色絨毛狀的物質(zhì)。一般情況下,背光面和背風(fēng)面出現(xiàn)泛堿的可能性要比迎風(fēng)面和朝陽(yáng)面小得多或者根本就不出現(xiàn)泛堿。這是因?yàn)槌?yáng)面和迎風(fēng)面有利于水份的蒸發(fā),混凝土干燥過程中,內(nèi)部的多余水份向混凝土表面移動(dòng)時(shí),必然首先大量地向熱量大、蒸發(fā)快的表面移動(dòng),因而被帶到這些表面的氫氧化鈣就比其它表面上的氫氧化鈣多,泛堿也就比其它表面嚴(yán)重。
(1)泛堿條件
混凝土中可溶性堿或鹽是返堿的內(nèi)因條件,一般來源于水泥、外加劑以及水泥水化產(chǎn)物,其成分一般為Ca(OH)2、Na2SO4、K2SO4、NaOH和KOH等。溫濕度變化或壓力變化以及干濕循環(huán)和冷熱交替時(shí)返堿的外因,水是載體。
(2)泛堿過程
混凝土中水泥水化反應(yīng)生成大量膠凝物質(zhì)的同時(shí),也生成大量的Ca(OH)2。在混凝土硬化的初期階段,Ca(OH)2溶解于水中,沿著混凝土內(nèi)部的微小孔隙向混凝土的表面移動(dòng),移動(dòng)到表面后,Ca(OH)2與空氣中的CO2反應(yīng)生成不溶于水的白色CaCO3留在混凝土的表面。其化學(xué)反應(yīng)式為:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
混凝土硬化后,在雨雪作用下,外部的水分也會(huì)滲到混凝土的內(nèi)部,會(huì)造成部分Ca(OH)2溶解帶到帶到混凝土的表面。這種泛堿的產(chǎn)生與混凝土的密實(shí)度、吸水率、表面孔隙度有關(guān),表面粗糙、內(nèi)部疏松易吸水的地方,容易產(chǎn)生這種泛堿。
(二)泛堿的破壞作用
(1)影響外觀感質(zhì)量
混凝土結(jié)構(gòu)表面返堿對(duì)裝飾混凝土的色彩變化,圖案受損且難以修補(bǔ)。尤其是清水河彩色混凝土,表面效果受到影響,達(dá)不到設(shè)計(jì)效果。
(2)影響力學(xué)性和耐久性
混凝土返堿后,在自然環(huán)境干燥失水或碳化的作用下,容易引起混凝土開裂,表面疏松掉皮。在滲透侵蝕作用下,混凝土內(nèi)部毛細(xì)管與外界大氣連通,可溶性物質(zhì)即鹽堿類不斷遷移至混凝土表面,造成混凝土溶出性的腐蝕。同時(shí)使混凝土空隙中溶液的堿性減弱,pH值減小,打破了混凝土原有的穩(wěn)定平衡狀態(tài),水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的環(huán)境受到破壞,導(dǎo)致膠凝性組份化學(xué)分解。其泛堿使混凝土制品表層變成沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度極低的二氧化硅和氧化鋁凝膠,水泥漿體強(qiáng)度損失。
混凝土可溶性鹽堿在毛細(xì)管中析出,就會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶壓力,其壓力產(chǎn)生的應(yīng)力足以促使混凝土開裂,結(jié)構(gòu)遭到破壞。如果泛堿物質(zhì)為Na2SO4或Ca(OH)2,則體積將縮小造成空隙增多,密度下降進(jìn)而抗?jié)B透性能劣化。混凝土中后期嚴(yán)重返堿,將破壞混凝土表層的組織結(jié)構(gòu),使空隙率大、結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度降低,導(dǎo)致抗?jié)B、抗凍、抗碳化降低,破壞了混凝土制品的耐久性。
(三)泛堿的防治
混凝土返堿既影響外觀又破壞力學(xué)性能和耐久性,必須采取有效方法防治。按照返堿必備的條件,只要缺少其中任一條件或破壞其中之一時(shí),鹽堿一般不會(huì)形成,即可達(dá)到防治。
(1)控制可溶性物質(zhì)
混凝土工程施工前應(yīng)該對(duì)原材料進(jìn)行成份分析,控制可溶性物質(zhì)K+、Na+的含量:要選用含鈉、鉀低的水泥;選擇少含或不含可溶性的粗細(xì)骨料;選用SO42-含量低的純凈水或飲用水作拌合用水。
(2)減少用水量
在初期水化過程中,遷移到混凝土表面的水分越多,產(chǎn)生鹽堿的嚴(yán)重性就越大;混凝土中水分越多,干燥后留下的毛細(xì)孔越大。因此,在滿足混凝土施工的前提下,盡量減少混凝土的用水量是預(yù)防泛堿的必要措施。
(3)采用化學(xué)抑制
Ca(OH)2是形成鹽堿的可溶性物質(zhì),通過摻入外加劑或活性材料,如硬脂酸鹽、丙烯酸鹽等有機(jī)外加劑以及自然界的硅藻土、?;V渣、超細(xì)粉煤灰、硅灰和具有吸附性的集料,可以使Ca(OH)2與其它組合成穩(wěn)定成份,或被集料吸附,不再遷移至混凝土外表面,進(jìn)而達(dá)到預(yù)防泛堿的目的。
(4)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)
提高混凝土周圍的空氣溫度,使空氣中的CO2從混凝土的微孔中進(jìn)入內(nèi)部,并與處在溶解狀態(tài)的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng),生成CaCO3,停留在混凝土內(nèi)部,從而達(dá)到預(yù)防泛堿的目的。
(5)提高致密性
使用高效減水劑和礦物摻合料,降低水膠比,提高混凝土的密實(shí)性,減少混凝土內(nèi)孔隙和阻斷毛細(xì)孔直徑,切斷可溶性物質(zhì)的遷出通道,阻止鹽堿的形成。
(6)防水處理
在混凝土拌合物中添加防水性外加劑,達(dá)到硬化后防水的目的。也可以在混凝土硬化后在其表面噴涂防水物質(zhì),堵塞毛細(xì)口,形成一層憎水薄膜,使可溶性物質(zhì)不能析出。
(四)泛堿的治理
對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的返堿,只要影響外色彩,就應(yīng)進(jìn)行處理,方法是:對(duì)可溶于水的鹽堿類,直接用干凈水沖洗干凈;對(duì)于不易溶于水的鹽霜,如CaCO3等,可用鋼刷或砂紙擦磨掉,也可用1:10(鹽酸:水)的稀鹽酸清洗,即清洗前用水濕潤(rùn)表面,再用鹽酸清洗約10~20?秒后及時(shí)用大量清水清洗表面就去除了泛堿。即使不進(jìn)行人工清除,隨著時(shí)間的推移,返堿也會(huì)自行消滅,這個(gè)過程一般需要兩、三年的時(shí)間,時(shí)間的長(zhǎng)短與混凝土所處的環(huán)境有關(guān)。
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