在干混砂漿工業(yè)中，泛堿造成水泥基材料褪色而影響美觀性的現(xiàn)象是一個(gè)大家普遍關(guān)心的問題。
1. 引言泛堿是由于鹽分沉積在礦物建筑材料如混凝土、砂漿或磚墻的表面引起的。在建筑行業(yè)這是一個(gè)大家所熟知的問題，早在19世紀(jì)人們就已經(jīng)大量描述了砌筑墻體的泛堿現(xiàn)象(Ritchie，1960)。目前，泛堿對(duì)于裝飾砂漿如彩色抹灰砂漿和瓷磚填縫劑而言依然是一個(gè)令人頭痛的問題。
泛堿通常不會(huì)造成砂漿明顯的破壞，而主要是影響產(chǎn)品的感官質(zhì)量(見圖1)。泛堿經(jīng)常在建筑物投入使用后的很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生，此時(shí)正是工人、建筑師和業(yè)主對(duì)新建筑物外觀質(zhì)量最關(guān)心的時(shí)候。特別是當(dāng)彩色砂漿的顏色較深時(shí)，表面形成的白斑會(huì)引起對(duì)比度強(qiáng)烈的不規(guī)則斑痕。
泛堿在大部分情況下是由于多孔建筑材料中的水溶性組份隨孔隙水遷移到表面引起的。當(dāng)傳輸媒質(zhì)蒸發(fā)時(shí)，溶解在水中的組份沉淀后就會(huì)在材料表面形成鹽的堆積物。
泛堿的形成與環(huán)境有關(guān)，很難完全消除。一些處理方法如酸洗只能暫時(shí)解決問題，泛堿在經(jīng)過一段時(shí)間后常常再次出現(xiàn)。表1列出了礦物建筑材料最常見的泛堿形式。
我們的研究集中在CaCO3形成方面，因?yàn)樗茄b飾砂漿表面如彩色抹灰、填縫劑或飾面層產(chǎn)生泛堿最典型的原因。
盡管大家對(duì)泛堿的主要擔(dān)心來自于裝飾表面的美觀性，但其它類型的砂漿如瓷磚膠或自流平墊層砂漿也會(huì)出現(xiàn)同樣的問題，因?yàn)樾纬蒀aCO3薄殼即碳化的原理是一樣的。如果碳化反應(yīng)發(fā)生在最初階段，就會(huì)影響到硬化砂漿的表面性能以及最終的劃傷硬度或粘結(jié)性能。
表1：泛堿物質(zhì)的化學(xué)組成和來源（Henning 和
| 化學(xué)組成 | 來 源 |
| Ca(OH)2 | 從混凝土和砂漿中析出。 |
| CaSO4 . 2H2O | 堿性硫酸鹽與石灰類物質(zhì)反應(yīng)；SO2與空氣中的濕氣反應(yīng)形成H2SO3。 |
| MgSO4 . nH2O | 如果使用海水作為拌合水。 |
| CaCl2. nH2O | 如果在混凝土或砂漿中作為抗凍劑使用。 |
| MgCl2 . nH2O | 如果使用海水作為拌合水。 |
| CaCO3 | Ca(OH)2 與空氣中的CO2反應(yīng)。 |
| KCl, NaCl | 來自除冰鹽。 |
| Ca(NO3)2. nH2O | 如果含N的有機(jī)物分解并進(jìn)一步與Ca2+反應(yīng)。 |
2. 泛堿的典型形成機(jī)理當(dāng)鹽分溶解在孔隙水中并遷移到砂漿表面沉淀下來時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)泛堿現(xiàn)象。砂漿中的孔隙一定不會(huì)完全被水充滿，即使附著在孔壁上的水膜層較薄也足以使圖2所示的反應(yīng)發(fā)生。
在波特蘭水泥基材料中CaCO3是形成泛堿的最典型相。波特蘭水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣溶解于附著在孔壁上的水膜層中形成Ca2+和OH-。大氣中的CO2氣體擴(kuò)散到孔隙中，并溶解在上述同一水膜層中，部分形成碳酸(H2CO3)。隨后發(fā)生的炭化即氫氧化鈣和碳酸之間的中和反應(yīng)形成了幾乎不溶解的CaCO3(圖2)沉淀。
溫度、濕度和風(fēng)對(duì)泛堿有顯著影響。一般來說泛堿是季節(jié)性問題(Ritchie，1960)，大部分情況下在冬季出現(xiàn)，因?yàn)樵诖思竟?jié) (i) 水的蒸發(fā)速度變慢使鹽分可以遷移到砂漿的表面以及 (ii) 低溫使水在砂漿表面產(chǎn)生冷凝。
泛堿基本上可以分為兩種類型(Bensted，2000)，即初次泛堿和二次泛堿。
初次泛堿
施工數(shù)天或數(shù)周后在砂漿的凝結(jié)和硬化過程中發(fā)生，原因或者是由于砂漿中多余水分向外面的遷移或者是由于苛刻的氣候條件(低溫、高濕)引起了如上所述的碳化反應(yīng)(圖2)。
二次泛堿
可以在施工數(shù)年后發(fā)生，原因是由于砂漿與水接觸如濕氣冷凝或者水的滲透，處于干濕循環(huán)狀態(tài)下的砂漿就是一個(gè)例子。二次泛堿所發(fā)生的反應(yīng)與初次泛堿是一樣的，但它所產(chǎn)生的斑痕常常比后者更加不均勻(Bensted，2000)。
3. 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試泛堿的方法可以找到測(cè)試磚類材料泛堿危險(xiǎn)性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(ASTM C 67或CSA A82.2)，但對(duì)彩色砂漿還沒有類似的標(biāo)準(zhǔn)。這說明泛堿試驗(yàn)在建筑工業(yè)中很難有統(tǒng)一的方法。筆者所知的所有關(guān)于泛堿的測(cè)試基本上采用以下三個(gè)方法進(jìn)行：
(1) 將砂漿表面潤濕(如噴水)然后干燥來模擬室外雨水、飛濺水或霧的冷凝水的影響。試驗(yàn)過程可以在水箱或室外通過多次干濕循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。
圖3：產(chǎn)生CaCO3泛堿的彩色砂漿表面的反射光顯微照片。
注意在圖中大孔隙的邊緣形成了大量的CaCO3沉淀物。在該孔隙的外緣沒有
圖4：產(chǎn)生泛堿的砂漿表面的掃描電鏡顯微照片。
菱形礦物為典型的方解石晶體，是最常見的CaCO3(Cc)。
(2) 將砂漿樣品的下半部分浸入到水中(參見Ritchie，1960)或放置在吸了水的海綿上(參見Constantinou等，2001)使毛細(xì)水透過多孔的砂漿。當(dāng)孔隙水到達(dá)砂漿表面時(shí)會(huì)蒸發(fā)并產(chǎn)生溶解組份的沉淀。
(3) 將砂漿樣品置于一個(gè)“雙室氣候箱”內(nèi)。樣品兩側(cè)不同的氣候條件(溫度和濕度)會(huì)引起冷凝、毛細(xì)水流動(dòng)和蒸發(fā)。Elotex易來泰實(shí)驗(yàn)室泛堿試驗(yàn)就是基于這一原理設(shè)計(jì)的(見圖5)。本測(cè)試是將鏝抹好的新鮮砂漿置于試驗(yàn)設(shè)備上來檢驗(yàn)其初次泛堿行為(詳情見第四節(jié))。從出現(xiàn)泛堿問題的報(bào)告中可以了解到施工期間和施工之后的低溫和高濕度是形成初次泛堿的臨界氣候條件。因此，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室對(duì)泛堿的測(cè)試就是在這樣的條件下進(jìn)行的。
4. Elotex
試驗(yàn)時(shí)將干砂漿與水拌和，將其鏝抹在多孔瓷磚上，然后立即放置在試驗(yàn)裝置上。試驗(yàn)裝置內(nèi)部的氣候條件是溫暖和潮濕的，整個(gè)裝置存放在低溫室內(nèi)。通過這樣的試驗(yàn)，可以在幾天內(nèi)檢測(cè)到泛堿形成的可能性。試驗(yàn)結(jié)果是可重復(fù)的。
將按表2所示配方制備的彩色砂漿在多孔瓷磚上批涂2 mm后，然后立即放置在試驗(yàn)裝置上(如圖5所示)。7天后用肉眼和光學(xué)顯微鏡檢查試件(如圖6所示)。空白砂漿(未摻添加劑)出現(xiàn)了明顯的泛堿;而摻加了0.2% Elotex ERA100的彩色砂漿沒有出現(xiàn)泛堿。
表2：彩色砂漿的測(cè)試配方，配比為占干砂漿的比例。
| 彩色砂漿參數(shù)配方 | |
| 白色波特蘭水泥 | 27.95 |
| 石英砂 | 70.00 |
| 鐵紅（顏料） | 2.00 |
| 纖維素醚 | 0.05 |
| 水（每100份干砂漿） | 18.00 |
泛堿的形成機(jī)理和預(yù)防措施 最新評(píng)論:
