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混凝土为什么会泛白?“元凶”居然是因为这

更新时间:2024-08-27 14:30:15 点击数:569


混凝土的外观质量,作为混凝土整体质量的直接反映,其表面色泽的均匀度与油亮程度,近年来在建筑承包商与业主的审视下,其重要性日益凸显,已成为一个不可忽视的经济考量因素。具体而言,人们对于混凝土外观的审美与品质要求正不断提升,期望其能展现出更加美观、专业的视觉效果。

在这一背景下,泛白现象作为混凝土表面最为普遍的问题之一,其普遍性不容忽视。据不完全统计数据显示,泛白现象在各类混凝土工程中的出现频率高达36%以上,成为了建筑工程领域中一个颇为棘手且难以彻底根除的“病症”。尽管这一现象通常不会对建筑结构的安全性构成直接威胁,引发质量事故,但其对建筑物整体美观度的损害以及对工程质量等级评定的潜在负面影响,却是无法忽视的。

因此,有效控制并减少混凝土表面的泛白现象,对于提升工程品质、满足业主及市场需求具有重要意义。本文砼家张博将深入探讨混凝土表面泛白析霜的机理,分析引起泛白的原因,并提出相应的预防措施。


混凝土表面泛白析霜的机理

混凝土表面泛白现象,通俗地称之为泛碱或起霜,其产生的机理颇为复杂。这一现象被广泛认为是在水泥的水化过程中,C3S和C2S这两种主要成分发生水化反应,生成C-S-H凝胶的同时,也伴随产生了大量的Ca(OH)2。值得注意的是,Ca(OH)2是一种极易溶解于水的物质,因此在水泥水化的初期阶段,它往往大量存在于混凝土的游离水中。这一特殊的化学过程为混凝土表面泛白现象的出现奠定了物质基础,并进一步影响了混凝土的性能和外观表现。

在混凝土凝结硬化的早期阶段,一个显著的现象是,随着混凝土逐渐干燥,其结构内部含有较高浓度氢氧化钙的游离水开始了一场独特的迁徙之旅。这些游离水沿着混凝土内部的毛细孔缓缓向外移动,仿佛是在寻找着某种补偿,以填补因表面水分蒸发而留下的空缺。在这场迁徙中,溶于游离水中的Ca(OH)2也随之被带到了混凝土的表面。

一旦到达表面,Ca(OH)2便与空气中的CO2和水分发生了一场化学反应,宛如一场精心策划的邂逅。这场反应的结果是一种不溶于水的白色沉淀——CaCO2的诞生,它牢牢地附着在混凝土的表面上,形成了一层独特的覆盖物。

这种在混凝土硬化过程中产生的泛碱现象,被形象地称为初次泛白。它不仅揭示了混凝土内部复杂的化学变化,还为我们提供了一个观察和理解混凝土行为的重要窗口。

在混凝土的硬化进程中,随着时间的推移,其硬化速度会逐渐放缓,这是一个不可逆转的自然过程。然而,在这个过程中,混凝土并非完全与外界环境隔绝。当雨雪等自然力量侵袭时,水分会趁机渗透进混凝土的某些部位,与其中残存的氢氧化钙发生接触并溶解它。

随着外界温度的升高,这些渗透进混凝土内部的水分开始蒸发,而溶于其中的氢氧化钙也随之被带到了混凝土的结构表面。这一过程中,氢氧化钙与空气中的二氧化碳和水分再次发生化学反应,生成了不溶于水的白色沉淀物——碳酸钙,形成了我们所说的二次泛白现象。

与初次泛白相比,二次泛白在表现形式上有所不同。它多数情况下并不会均匀分布在混凝土的整个表面,而是呈现出局部、不均匀的分布特点。这种泛白的出现与多种因素有关,包括水泥的品种、用量、混凝土的密实度、吸水率以及孔隙率等。特别是那些表面粗糙、易积水、内部疏松且吸水率大的部位,由于更容易受到外界水分的渗透和侵蚀,因此也更容易产生多次泛白现象。 


引起混凝土表面泛白原因及预防措施

1、拌制的混凝土出现泌水

拌制的混凝土在初凝阶段,若其结构表面渗出的水分过多,往往预示着泛白现象的严重性将随之增大。这一现象主要体现在以下几个方面:

(1)水灰比的控制是关键:

水灰比的控制对于混凝土的性能具有至关重要的影响。当水灰比设定过大时,意味着拌合物中的水分含量相对较高,这将导致拌合物内的游离水量增多。游离水量的增加不仅会降低混凝土的强度,还会增大混凝土泌水的可能性。泌水现象的出现,往往伴随着混凝土表面的泛白,这不仅影响了混凝土的美观度,还可能对其耐久性造成不利影响。

因此,在实际施工过程中,我们需要在满足施工操作要求的前提下,尽量减少拌和用水量,以降低水灰比。通过合理调整水灰比,我们可以有效控制混凝土的泌水现象,减少泛白的发生,从而提升混凝土的整体质量和性能。

(2)外加剂的掺量也需严格把控:

外加剂的掺量控制对于混凝土拌合物的性能至关重要。当外加剂掺量过大时,往往会导致混凝土拌合物出现泌水现象,这不仅影响了混凝土的工作性能,还可能对后续的施工质量和结构安全造成隐患。因此,在面对混凝土拌合物泌水问题时,一个有效的解决策略是适当减少外加剂的掺量,以确保混凝土拌合物的稳定性和施工质量。

(3)水泥的选择也至关重要:

水泥的特性对混凝土性能有着至关重要的影响。由于原材料的来源多样性、生产过程中的控制差异以及工艺条件的各不相同,不同厂家所生产的水泥在矿物成分含量上展现出了显著的差异。具体而言,对于C3A含量较高的水泥而言,其水化速度较快,对外加剂的吸附能力也相对较强。在相同的条件下,这类水泥能够有效避免外加剂的过量掺入,从而减少了因外加剂掺量过大而引发的泌水问题。相反,对于C3A含量较低的水泥,则需要在外加剂的掺量上进行适当的调整,以减少潜在的不良影响。因此,在实际应用中,必须充分考虑水泥的矿物成分特性,以确保混凝土的性能达到预期的要求。

(4)混凝土配合比及集料级配:

混凝土的配合比及集料级配对其性能有着至关重要的影响。特别是砂率的大小和集料的级配情况,直接关系到拌合物的稳定性和泌水现象的发生。如果砂率过小,意味着拌合物中细集料的含量不足,这会导致拌合物的粘聚性降低,容易出现泌水现象。同样,如果集料级配不良,即粗细集料的比例不合理,也会影响到拌合物的整体性能,增加泌水的风险。

因此,在进行混凝土配合比设计时,我们必须充分考虑砂率和集料级配的影响,确保拌合物的稳定性和减少泌水的可能性。通过合理的配合比和级配设计,我们可以有效避免泌水现象的发生,从而提升混凝土的质量和耐久性。

(5)外加剂调整:

在其他条件保持不变的情况下,搅拌站通常会倾向于通过调整外加剂的配方来适应原材料的变化,以满足不同标号混凝土的泵送需求。为了达到这一目标,搅拌站可能会在外加剂中适量添加保水、保塑以及引气组份。这样的调整策略不仅有利于提高混凝土的和易性,使得混凝土在搅拌、运输和泵送过程中更加顺畅,同时还有助于减少混凝土的泌水和沉降现象,从而进一步提升混凝土的工作性能和施工质量。


2、建筑材料内部可溶性盐和碱的含量偏高

建筑材料内部可溶性盐和碱的含量偏高,是导致混凝土表面泛白现象的重要因素之一。以下是对此现象的详细解析:

(1)水泥的碱金属氧化物含量:

水泥作为混凝土的核心组成部分,其性质对混凝土的整体性能有着至关重要的影响。特别是水泥中的碱金属氧化物含量,这是一个不容忽视的关键因素。当水泥中的碱金属氧化物含量较高时,意味着在一定条件下,水泥能够释放出的碱量也会相应增多。这种碱的析出,往往会导致拌制的混凝土表面出现泛白现象,从而影响混凝土的美观度和耐久性。

此外,水泥的含碱量还会对外加剂的作用产生显著影响。外加剂在混凝土中扮演着改善性能、提高工作性的重要角色,但如果水泥的含碱量过高,可能会削弱外加剂的效果,甚至产生不利的化学反应。

因此,在选用水泥时,我们必须谨慎考虑其含碱量。为了降低混凝土表面泛白的风险,并确保外加剂能够充分发挥作用,我们应尽量选用低碱水泥。

(2)集料中可溶性盐含量:

集料中可溶性盐含量的高低,是影响混凝土表面是否出现泛白现象的一个重要因素。可溶性盐含量过高,往往会导致混凝土在使用过程中,表面逐渐泛白,这不仅影响美观,还可能对混凝土的耐久性和使用性能造成不利影响。因此,在条件允许的情况下,对集料的选择应更加严格,通过有效的检测和筛选手段,严格控制其可溶性盐的含量,以确保混凝土的质量和性能达到预期要求。

(3)外加剂的含碱量:

萘系混凝土外加剂是当前应用最为广泛的一种,其中低浓度产品占据主导地位。这类外加剂中NaSO的含量相对较高,这在一定程度上增加了混凝土中的可溶性物质含量,进而增大了混凝土表面出现泛白现象的可能性。为了减少这种泛白现象以及防止碱-集料反应的发生,应尽量降低外加剂中的含碱量。这一措施不仅对防止碱-集料反应有着积极的影响,还有助于提升外加剂的使用效果,使其能够更好地发挥在混凝土中的作用,从而进一步提高混凝土的性能和质量。

(4)掺合料的作用:

在混凝土配制过程中,巧妙地添加适量的活性硅质掺合料,能够显著提升混凝土的性能。这是由于,当水泥进行水化反应时,其中的SiO会与水泥的主要矿物成分C3S和C2S水化后产生的Ca(OH)发生二次反应,生成C-S-H凝胶。这种凝胶的形成不仅增强了混凝土的结构强度,还促进了与水泥中的强碱NaOH和KOH的反应,从而有效地降低了混凝土中的游离碱含量。这样的化学优化意味着,即使混凝土硬化并干燥后,水分渗透到基材内部,可供析出的盐或碱的量也会大大减少。因此,选用高质量的矿物掺合料对于预防混凝土表面出现泛白现象具有显著效果,这是提高建筑材料耐久性和美观性的重要策略。

3、混凝土本身具有渗透性

混凝土拌合物在施工过程中,由于其特定的施工要求,其水灰比通常设定得大于水泥水化所需的理论值。这种设定导致拌合物中存在过量的水分。在混凝土浇筑和振捣的过程中,这部分过量的水分容易发生泌水现象,即水分从拌合物中析出。泌水现象不仅会在混凝土内部形成疏水通道,还可能停留在混凝土内部,特别是聚集在粗集料的下方。在混凝土硬化的后期阶段,这些聚集的水分会被蒸发掉,从而在混凝土内部形成空隙。

此外,水泥在水化过程中,其水化物体积会发生缩小,这种缩小同样会在混凝土内部产生孔隙或缝隙。这些孔隙和缝隙的存在,使得混凝土具有一定的渗透性。因此,在混凝土施工和硬化过程中,需要特别注意控制水灰比和振捣过程,以减少泌水和孔隙的形成,从而提高混凝土的密实性和抗渗性。以下是提高混凝土抗渗性的措施:

(1)掺外加剂:

掺入外加剂是改善混凝土性能的一种有效手段。通过合理地掺入外加剂,可以显著降低混凝土的水灰比,减少多余的水分,从而使得混凝土的密实性得到大幅度的提升。此外,在外加剂中掺入一定比例的引气组份,可以进一步改善混凝土的和易性,有效防止泌水和沉降现象的发生。这种引气组份的掺入,还能使集料与水泥石界面上的大毛细孔显著减少,同时在混凝土的空隙内产生大量微小气泡。这些微小气泡多汇集在毛细管的通路上,切断了毛细管,从而大大提高了混凝土的抗渗性,使得混凝土更加耐久、可靠。

(2)加强施工管理:

为了有效提升施工质量,必须强化施工管理措施。在混凝土施工过程中,应确保振捣操作充分且密实,这样可以有效阻止外部水分轻易渗透到构件内部,从而降低泛白现象的风险。同时,加强抹面工艺也是至关重要的一步。建议在混凝土初凝前再进行一次细致的抹面操作,这样可以使由于水分蒸发而产生的微裂缝得以闭合,使水泥浆浮层更加密实。通过这些措施,可以显著提高混凝土表层的抗渗性能,进一步有效预防泛白现象的出现,确保混凝土构件的质量和耐久性。

(3)喷防水涂料:

对于追求高品质混凝土外观的工程而言,进一步提升混凝土表面的保护是至关重要的。为实现这一目标,我们推荐在混凝土表层喷涂一层透明的防水涂料。这种特殊涂料不仅能有效填充混凝土表面的微小孔隙,使其更加密实,还能显著提高混凝土的抗渗透性能。通过这一措施,我们可以确保混凝土在面对水分、污渍和其他外部因素的侵蚀时,表现出更强的抵抗力,从而长期保持其优雅而坚固的外观。

4、养护不及时、方法不当或养护时间不够

混凝土终凝后的养护工作至关重要,它能够有效减缓干燥蒸发的速度,对混凝土的长期性能有着深远的影响。当水分从混凝土表面缓缓向内部渗透时,空气中的二氧化碳也随之进入混凝土内部,与溶解在水中的氢氧化钙发生化学反应,生成稳定的碳酸钙沉淀。这一化学反应不仅增强了混凝土的结构强度,还提高了其耐久性。

然而,如果忽视了终凝后的及时养护,混凝土在硬化干燥过程中,水分会由内向外发生迁移,这一过程中会将混凝土内部的可溶性物质携带到表面。随着表面水分的蒸发,这些白色的可溶性物质会残留在混凝土表面,形成泛白现象。泛白不仅影响了混凝土的美观度,还可能降低其表面的硬度和耐磨性,因此,必须重视混凝土的终凝养护工作,以确保其长期性能和外观质量。以下是关于养护的具体措施:

(1)及时养护:

在混凝土结构强度尚未完全达到并稳定至干燥状态之前,不应过早地中止其养护和覆盖措施。为了确保混凝土能够充分发展其强度并具备良好的耐久性,一般来说,施工完成后应进行至少14天的保温保湿养护。这一养护期对于混凝土的性能发展至关重要,它有助于减少因过早干燥而引起的裂缝、强度损失等潜在问题,从而确保混凝土结构达到预期的强度和稳定性。

(2)养护方法:

实践观察发现,混凝土试块在置于室外环境后,其表面在硬化后的第二天仍然呈现出油亮的状态,然而到了第三天,却开始出现泛白的现象。相比之下,那些得到了及时养护的混凝土试块则并未出现泛白的情况。进一步分析发现,工地上混凝土试块泛白严重的主要原因,大多是由于试块被露天摆放,没有得到必要的养护措施所导致的。这一观察结果强调了养护措施对于保持混凝土试块外观和质量的重要性。


总的来说,混凝土表面泛白现象的成因颇为复杂,涉及多种因素如气候条件、温度与湿度的变化,以及使用的外加剂种类等。这些因素并非孤立存在,而是相互交织、互为影响,共同作用于混凝土表面。为了有效应对这一问题,我们必须综合考虑当地的原材料条件以及具体工作实践,因地制宜地制定切实可行的预防措施。只有这样,我们才能显著减少混凝土表面的泛白现象,进而满足现代社会对于混凝土外观质量的严苛要求。这不仅是对建筑美观的追求,更是对工艺精益求精的体现。



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