泛碱现象成因及处理对策研究综述

缪贵福

摘   要：泛碱现象常出现在建筑施工、園林绿化、道路桥梁、石材等领域中，也是各个领域中一项质量通病，一旦发生泛碱现象便很难处理。因此，本文从泛碱现象成因机理出发，分别深挖对水泥基材料和石材出现泛碱现象的预防及处理措施。

关键词：泛碱现象  成因机理  预防措施  防治措施

中图分类号：TU521                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）05（a）-0013-03

Abstract： The phenomenon of pan-alkali often occurs in the fields of building construction， landscaping， roads and bridges， stone， etc. It is also a common quality problem in various fields. It is difficult to deal with the phenomenon of pan-alkali. Hence， this paper deeply discuss the prevention and treatment of alkali phenomenon of cement-base material and stone material respectively.

Key Words： Pan-alkali phenomenon; Genetic mechanism; Preventive measures; Control measures

近20年，水泥基材料和石材的泛碱问题一直制约它们在墙体建筑、园林景观以及桥梁建筑等多个领域的发展。泛碱俗称“泛白”、“盐霜”、“泛霜”、“析白”以及“起霜”等，指水泥基材料和石材长期暴露在各种恶劣自然环境下，经过干湿交替循环的不断侵蚀，在其表面生成不均匀的白色绒状或絮状的物质的现象。这些表面白霜实则是盐类的结晶体，这些结晶体会不断沉淀堆积建筑材料表面，也会存在建筑材料的微孔隙结构中，对建筑材料内部造成一定的结晶膨胀压力一直材料涨裂。建筑材料一旦发生泛碱现象，不仅使得墙体建筑物饰面鼓包、脱皮还会使得园林景观结构中装饰性石材出现“水印”和“霜白”，板缝及石材根部发霉异味，从而影响建筑材料的美观性能和使用寿命。所以泛碱现象不可忽视，并且遵循要“预防为主，处理为辅”的原则。

1  泛碱的类型

1.1 毛细现象（自然泛碱）

随着水分的不断蒸发，形成盐类结晶，或是与空气中的二氧化碳发生反应，在建筑物、地面、路面、桥面、石材等表面结晶，严重影响建筑物、地面、路面、桥面等表面的装饰效果，其表现形式有粉状、丝状、颗粒状等。

1.2 处理方式不合理会导致再一次泛碱（反应型泛碱）

存在于基材或粘贴材料中的碱性物质与空气中的水汽反应生成盐类物质，对其进行清洗处理可以采用酸性液体。也可能会产生新的不溶于水的物质，导致墙面结构发生破坏，形成许多孔隙，产生二次泛碱现象，通常表现为蜂窝状或流挂现象，较初次泛碱现象要更严重，而且更难以清洗。

1.3 结晶型泛碱

空气存在的二氧化碳、二氧化硫气体与氢氧化钙反应，形成新的碳酸钙和硫酸钙，流挂现象的出现是由于水分渗入、蒸发、结晶、析出往复循环。如果流挂物呈现出白色半透明块状结晶，并且表面结构非常致密，硬物刮去都没有痕迹，这就是结晶型泛碱，很难用清洗产品直接去除。

2  泛碱现象成因机理

2.1 水泥基材料泛碱机理

水泥基材料的“泛碱”实则是一种物理化学相互交叉的复杂动态过程。该过程的产物相主要是碳酸钙晶体CaCO3，还可能存在少量CaSO4、Mg（OH）2和Na2SO4等可溶性盐类结晶体[1-2]。这些微溶的碱土金属离子（Ca2+、Mg2+）和可溶的碱金属离子（Na+、K+）主要来源于原材料成分、水泥水化产物和掺入的外加剂。

泛碱的主要过程包括一次泛碱和二次泛碱。具体描述如下，离子迁移：水泥的主要成分是硅酸钙Ca（SiO3），水泥水化初期会生成C3S、C2S、大量的蓬松絮状的C-S-H凝胶和Ca（OH）2碱溶液。随着水化反应的继续进行，高浓度的Ca（OH）2碱溶液会通过混凝土的微裂缝和毛细孔等传输通道逃逸到混凝土外表面。蒸发结晶：随着水分的不断蒸发，碱溶液过饱和析出白色盐类固体（Ca（OH）2、CaSO4和Mg（OH）2等）。白华生成：Ca（OH）2在空气中不稳定，能够和空气中的CO2快速化学反应，在混凝土表面生成均匀较致密的CaCO3白色晶体，即盐霜[1，3-4]。具体化学反应式为

Ca（OH）2+CO2= CaCO3+H2O

这些盐霜会堵塞大部分的孔隙使得一次泛碱过程趋于稳定，离子迁移-蒸发结晶-白华生成概括了泛碱现象的一次泛碱过程，随后是二次泛碱，当混凝土遭受雨雪不断侵蚀时，水分会溶解表面部分盐霜打通原封闭的孔隙，化学反应式为

CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2

或是顺着水化后期干缩开裂的微裂缝再次渗入混凝土内部。在渗透压的作用下，水分大多以自由水形式定向扩散，稀释高浓度的混合碱溶液并能溶解部分残存的Ca2+。一旦混凝土表面温度湿度降下来，这些碱溶液会重复进行一次泛碱过程。然而，二次泛碱只是出现在混凝土的局部较粗糙或是易吸水的表面，且泛碱程度与水泥品种、配合比、吸水率、孔隙率、气候环境因素等密切相关[5]。二次泛碱过程类似一次泛碱机理。

2.2 石材泛碱机理

石材颜色纹理华丽，光澤度良好、硬度大、抗磨抗腐蚀性强等特性，所以主要应用于建筑装修、园林景观工程、甚至是桥梁建设。但是，石材内部的众多毛细管纹路导致毛细吸虹现象的发生，砂浆等粘结材料溶解的碱盐类物质便会通过水介质从石材的一侧传输到表面，待水分充分蒸发，CaCO3、Na2SO4和CaSO4等盐类物质结晶[6-9]。所以，石材泛碱机理与水泥基材料泛碱机理类似，值得关注的是，它们各自的碱盐类物质来源不同。石材内部结构及化学性质较稳定，石材泛碱的碱盐类物质主要来源于装修时嵌缝的砂浆或是其他含盐类粘结材料，而石材的作用是为碱盐类溶液提供了一个运输渠道。具体步骤：析出碱溶液-渗到石材表面-泛碱现象。可参考水泥基材料泛碱机理。这里不再赘述。

3  泛碱现象预防及处理措施

3.1 水泥基材料泛碱预防措施

水泥基材料广泛应用于墙体建筑、桥梁建筑和道路建设中，所以其泛碱现象影响颇受重视。笔者从两方面讨论如何积极有效地预防泛碱现象的发生。

（1）材料因素分析。

水泥碱成分含量较高且游离的氧化钙较多，可通过加入适量矿物质纳米级超细粉添加剂（粉煤灰、矿渣和硅灰等）、有机外加剂（硬脂酸盐、丙烯酸盐等）等以及具有吸附性的集料[10-12];施工用水尽可能的选用符合施工要求的杂质离子较少的自来水;骨料应符合级配优良、可溶性碱成分少、吸水率低等条件;不应使用碱金属及碱土金属的氧化物含量高的外加剂。纳米填充料的填充作用和晶核作用细化孔径，改善材料内部结构并固化了部分Ca（OH）2，且级配优良骨料降低孔隙率，目的是隔断以水为载体的碱溶液的渗入-渗出通道。纯净的自来水和优选的外加剂（减水剂）一方面可以减少用水量，改善碱溶液微循环，另一方面避免了引入的盐类离子促进Ca2+、Na+和K+的溶解并加快盐类析出[13]。

（2）施工工艺。

熊东亮[5]认为在满足施工浇筑的前提下，合理地减少拌合的用水量是预防盐霜析出的有效途径之一。因为水灰比越大，会加快运输载体的运输效率，尤其会加重一次泛碱损伤程度。除此之外，规范化浇捣步骤、改善养护环境如室内养护保证恒温恒湿环境，室外养护用塑料棚密封保湿、隔绝CO2等途径。

对于水泥基材料进表面施工处理如憎水化、封闭化处理或是做抹灰层、防潮层处理也是预防泛碱的方法。例如：张卫红[10]通过使用抗渗抗碱活性剂表面喷涂和内掺的方式来解决混凝土路面砖泛碱问题。

3.2 水泥基材料泛碱处理措施

如果以上预防措施仍不能阻止泛碱现象，以下有实用的泛碱处理办法：

（1）酸蚀法。

酸蚀清理是利用浓度10%盐酸稀释液溶蚀混凝土表面的盐霜，然后用压力水枪冲洗浮尘、微小颗粒及残留的弱酸层，必要时可再用浓度4%氨水稀溶液冲洗，确保混凝土面层不被酸侵蚀[2，14]。

（2）喷砂法。

喷砂清理是利用压缩机压缩空气使得磨料粒子以高速度冲击水泥基材表面，物理地去除盐霜的过程。这些有坚硬锋利棱角的磨料粒子粒径的选择根据混凝土表面的泛碱程度决定，处理些棘手的表面需要较大粒径的磨砂粒子[14]。另外，可选择湿喷砂法避免冲击混凝土产生的扬尘问题。

3.3 石材的泛碱预防措施

石材的铺装及使用如果出现泛碱现象，就会严重影响装修和园建景观工程的视觉景观效果，控制泛碱现象的关键是重在预防[15]。预防主要从以下两方面进行。

（1）切断可溶性盐类的来源。

石材施工嵌缝的砂浆可通过使用减水剂、减少水灰比等方法减缓可溶性盐类溶解析出。室内石材砖铺可采用有机粘接剂或用低碱材料勾缝[16]。

（2）切断水介质通道。

对于装饰性石材，往往需要人工使用防碱专用涂料处理石材表面，目的是堵住石材内部的孔隙，有效地切断水介质通道。或是直接对室内立面墙的石材用有机硅防水涂料或其他无色护面涂料进行防护处理[17-18]，不仅可以阻止碱性物质进入孔隙，防止水的侵蚀渗入，还不影响石材的美观装饰作用[16]。

3.4 石材的泛碱处理措施

石材的泛碱现象一旦出现，会连续反复的发生，所以要彻底清除。在泛碱现象发生后，笔者认为可以通过切断水源、利用泛碱清除剂或是毛刷铲刀人工清除其表面的白华，然后对其表面进行防水处理，将石材缝隙进行有效密封[16，18-20]。

曹新云[21]认为在施工过程中，采取防止泛碱现象发生的措施有运用防碱涂料、使用水泥沙浆抹灰处理、在墙体设置防潮层、改善水的质量。

4  结语

本文以“泛碱现象”为主题，从水泥基材料和石材两大建筑材料的泛碱起因机理出发，提出了对水泥基材料和石材泛碱现象的预防和处理措施，并明确“预防为主，处理为辅”的原则。严格把控材料质量关口，提出合理科学的施工工序以及工程事后维护工作都是防止泛碱的有效途径。这对建筑施工、园林绿化、道路桥梁等各个领域预治泛碱提供了一个前瞻性指导。

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