混凝土泛碱成因及其预防和治理方法

文摘 2025-01-25 07:04 河南

0引言

普通混凝土中的主要成分含硅酸盐，遇大气水分出现水化反应。（OH^-）与金属离子结合形成微溶于水的氢氧化物（化学性质为碱性）。随着气温的上升水分逐渐蒸发，混凝土的表面渐渐析出氢氧化物，遇空气中的CO₂生成一种白色沉淀物质，这一现象称为泛碱。特定条件下泛碱会长期顽固残留于混凝土表面上，破坏其外观色彩的均一性，对观瞻性较强的建筑物表观造成一定的损害。近些年来，随着施工技术和生产水平的不断提高，人们对混凝土制品的外观质量要求也越来越高。研制出减水剂，早强剂等类外掺剂以用于预防泛碱，减少混凝土泛碱现象的产生，有效提高混凝土外观质量。尽管泛碱在当前还无法完全消除，但可从泛碱的产生机理入手进行分析并采取相应措施，以实现对泛碱不同程度的防治及治理。

1混凝土泛碱形成原因

泛碱现象可能因混凝土原材料选取、混凝土配合比、施工工艺及后期养护、环境因素等过程中各种原因所产生。

1.1材料因素

混凝土原材料一般由粗细骨料、水泥、外加剂及水、掺合料组成，按比例配料，经拌和凝结而成的人工石材。而其中水泥、骨料、水等均有可能导致混凝土形成泛碱现象。原材料内的可溶性盐、碱含量过高，析碱量愈多泛碱现象越易出现在其表面。所以施工前应对物料的成份分析并控制可溶性物质含量。

水泥的成分一般为CaO，SiO₂等，在拌和后其中的金属阳离子易与水中的（OH^-）结合，待水分蒸发将其带至混凝土表面后析出产生泛碱现象。

拌和骨料中含可溶性盐也会对混凝土泛碱有影响。拌和水中的硫化物、氯化物及硫酸盐含量也会影响混凝土泛碱。

1.2混凝土配比

1）水灰比过大。水灰比过大的混凝土凝结硬化时，其内部析出到结构表面的游离水越多，发生泛碱的概率越大，程度越严重。

2）集料级配不良及砂率过小。拌和混凝土集料的级配不良及砂率过小也容易导致泛碱。尽量合理选择粗细骨料拌和，避免级配不良、砂率过小的拌和混凝土出现泛碱现象。

1.3施工工艺

浇筑混凝土时振捣不密实导致混凝土内部的孔隙较大，混凝土初凝阶段水泥水化反应生成的大量Ca（OH）₂，一并与混凝土内部的水分沿孔隙迁移至混凝土表面，与CO₂反应，生成CaCO₃沉淀（Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃+H₂O）并附着在混凝土表面，形成泛碱现象。

施工工人擅自加水导致混凝土含水量增加，待至混凝土初凝后，内部游离水较多，随着温度升高水中的Ca（OH）₂被带至混凝土表面，与空气中的CO₂反应。

混凝土终凝后应当覆盖薄膜保湿养护，增加养护次数，养护时间延长，以此来减少CaCO₃生成降低泛碱现象。

1.4环境因素

迎风、向阳面有利于水分的蒸发，同时，在混凝土干燥时，内部过剩的水分更易于向其表面迁移。导致带到它们表面的Ca（OH）₂相较于其他表面更多，泛碱现象更为严重。

冷热交替、温湿度变化及干湿循环等环境因素会加促可溶性物质随水分向混凝土表面迁移而形成泛碱现象。

随着时间的推移，混凝土的硬化速率逐渐降低，泛碱现象也随之终止。数月累年，受雨水或返潮天气影响，混凝土内部渗入水分，部分可溶物质随着水分再次被带到混凝土表面。外界温度上升，溶于其中的Ca（OH）₂再次反应生成CaCO₃，混凝土表面出现第二次泛碱。两者之间的泛碱有略微的差别，二次泛碱不会整个结构面都有，存在不规律性，只会不均匀的出现在局部表面。

2混凝土泛碱的危害

2.1影响外观质量

导致混凝土表面出现白色或灰色斑点影响其美观度。特别是彩色混凝土表面效果影响比较大，使之达不到设计效果。

2.2影响混凝土的耐久性

在自然环境中，受干燥、脱水等环境因素的作用下，混凝土泛碱后，易引起表层松脱、以及混凝土开裂。被渗透侵蚀后，盐碱等可溶性物质不断析出混凝土表面，导致混凝土空隙中酸碱值下降，锈蚀混凝土中的钢筋。

混凝土中的可溶性盐碱在毛细管中析出时，会产生结晶压力。压力产生的应力足以促使混凝土结构的开裂，破坏。当风化材料为Na₂SO₄或Ca（OH）₂时，体积减小，孔隙增大，密度降低，抗渗性变差。到了中、后期，大量的碱返流将使混凝土表层结构发生变化，导致空隙率大、结构松散、强度降低；抗渗、抗冻、抗碳化能力下降，破坏混凝土产品的耐久性。

泛碱会破坏混凝土表面的保护层，并可能导致混凝土中的部分元素被溶解，从而使混凝土的耐久性下降。

2.3影响粉刷质量

泛碱现象会降低饰面基层粘结力，饰面砖粘结不牢。混凝土表面可能会出现起鼓、龟裂、表面空鼓和脱落等现象，这对装饰工程的施工以及质量都有很大的影响，严重的话，甚至引起质量事故。增加了混凝土在使用过程中出现安全问题的风险，如墙体起壳或脱落的涂料层。

3混凝土泛碱预防措施

在建筑外观美学需求不断提升的同时，建筑外观的美学价值也越来越受到重视，为提高混凝土的表观美感，提升外观品质，混凝土表面泛碱问题的防治逐渐受到人们的重视。尽管目前尚无能够彻底阻断含Ca（OH）₂水分从内部向外渗漏的产品或者措施，但仍可采用一些方法与措施来降低泛碱现象。

3.1合理选用混凝土拌和材料

1）水泥。选用含可溶性物质低的水泥可以有效减少泛碱现象发生；部分C₃A（指水泥中的铝酸三钙含量，水泥的主要成分之一，C₃A水化硬化非常迅速）含量低的水泥水化速度慢。

2）控制骨料的含泥量。在选择骨料时应该尽量选用含泥量低、有机质含量少的材料，选择少含或不含可溶性盐的粗细骨料以降低泛碱现象发生的可能性。这是因为含泥量和有机质含量高的骨料容易在混凝土中形成微小孔隙从而为Ca（OH）₂等物质的迁移提供途径，导致泛碱现象的发生［。因此控制骨料的含泥量和有机质含量是减少泛碱现象的重要措施之一。

3）拌和用水。拌和用水选用纯净水或饮用水等以达到改善泛碱现象的效果。

3.2合理的混凝土配合比

1）控制水灰比,减少混凝土单位用水量。混凝土初凝时，结构表面析水愈多，泛碱越严重，这表明水灰比大的混凝土更易产生泛碱，因此减少拌和用水，在满足施工要求的基础上，通过控制水灰比减少混凝土中的多余水分从而降低泛碱的发生几率和程度。

2）减少水泥用量。选用合理的砂率和级配良好的粗细集料，控制水灰比，在保证混凝土强度、和易性的同时，减少水泥用量。

3）掺入外加剂或活性材料。如丙烯酸等有机外加剂与Ca（OH）₂发生化学反应形成稳定成分，或超细粉煤灰、粒化矿渣等可以被集料吸附留在混凝土内部的具有吸附性的活性材料，从而阻止Ca（OH）₂随水分迁移至混凝土表面以达到预防。也可以添加防水性外加剂在混凝土拌和物中，达到硬化后防水的目的。喷涂防水物质在硬化后的混凝土表面形成一层憎水薄膜，抑制可溶性物质的析出。

3.3加强混凝土的施工工艺

1）混凝土拌和。混凝土拌和采用强制式搅拌机拌和，严格按混凝土配合比及投料顺序投料，保证拌和时间，使混凝土搅拌均匀。

2）混凝土浇筑振捣。对浇筑工人进行培训，提高工人技能，采用机械振捣，对混凝土细致振捣，严格控制混凝土浇筑工艺，针对钢筋密集等难以浇筑部位，采取有效措施，制定施工方案，保证混凝土浇筑密实。

3）加强混凝土养护。通过延长养护时间，使混凝土干燥时间延长，增加混凝土内部Ca（OH）₂的反应时间和几率，让CaCO₃生成在混凝土内部。使Ca（OH）₂在未析出前就反应，减少泛碱的发生和严重程度。

对室外大体积混凝土泛碱的预防部位，可以在上面覆盖薄膜、草袋等，保证足够的湿度和养护时间进行养护，也能有效减少泛碱的形成。

4混凝土泛碱后的治理措施

一般出现泛碱现象影响建筑物质量外观时，可以通过刮除法、喷砂法、酸洗法、打磨法、防碱涂料等方式对泛碱部位进行有效改善。

4.1刮除法

适用于泛碱现象面积较小、程度较轻的情况。采取人工使用钢片刮除的方式，刮去混凝土表面的泛碱，裸露出未泛碱的混凝土即可。

4.2喷砂法

当泛碱现象的量较大时，对泛碱混凝土可以采取喷砂法进行处理。喷砂机装上细粒砂子进行喷砂，直至露出新的混凝土表面，这种方法能够有效去除泛碱现象并使混凝土表面恢复原状。

4.3酸洗法

在喷砂法作用不显著时，可以选择酸洗法处理泛碱现象。先对泛碱部位表面用清水充分湿润，这有利于酸碱中和反应的充分进行。也可以防止稀盐酸通过混凝土孔隙进入内部对钢筋造成腐蚀。而后使用1:10稀盐酸进行清洗。

4.4打磨法

使用磨光机对混凝土表面进行打磨，去除表面白色物质露出内部混凝土颜色，打磨后应立即用水冲洗干净并采取适当的养护措施以防再次出现泛碱现象。

4.5涂刷防碱涂料

在混凝土表面涂刷具有防潮、防水性能的涂料如防水涂料、防潮涂料等以增强混凝土表面的抗渗性能和耐久性预防泛碱现象的发生。

5结束语

混凝土的物料、混凝土吸水率、密实度以及表面孔隙度、温度和天气等因素均与泛碱的产生有关，通常而言，表面粗糙、内部疏松且容易吸收水分的地方更容易产生泛碱现象。尽管泛碱现象容易产生，但可以根据形成机理合理制定预防对策及在产生泛碱现象后选择合适的治理措施改善、减少泛碱现象，不仅解决了混凝土表面出现白色或灰色斑点影响其美观度等问题，提高了混凝土的外观质量，同时保证了混凝土产品的耐久性，降低了在使用过程中出现墙体起壳或脱落的涂料层等安全问题的风险，在实际施工中取得了较大的效果。

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