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浅谈水泥制品起霜及起砂的原因及防治
建筑物水泥制品表面易产生析霜及起砂的现象,是施工中经常出现的质量通病,既影响用户正常使用,又影响施工单位的信誉及经济效益。
白霜常出现在水泥制成的混凝土表面、抹平的地面或墙壁等部位。除去这层白霜后,会出现许多针尖大小的微孔,表面不光滑,影响建筑物的美观,降低混凝土的抗蚀性和使用寿命。这些白色的物质,俗称“起霜”或“反碱”,主要是一些无机盐类从溶液中析出的结晶体,它产生体积膨胀,造成结晶膨胀压力,导致装饰层与基层脱离。白霜的机械强度很低,也是导致装饰层与基层粘结不良的原因之一。起砂主要出现在墙面及地面,砂浆面层粗糙,光洁度差,颜色发白,不坚实。随着时间的推移,表面先有松散的水泥灰,用手摸时像干水泥面。砂粒逐步松动,露出松散的水泥颗粒及砂子。
1原因的分析
(1)起霜原因的分析
①配制混凝土的水泥含碱量很高,硅酸盐水泥熟料中CaO含量占62%一67%,在水泥硬化过程中水化生成凝胶的同时析出大量的Ca(0H):,这是一种极易溶解的物质。随着混凝土干燥,混凝土中的水分逐渐沿着内部的毛细也孔向外迁移,以补偿表面蒸发掉的水分,将溶于其中的Ca(0H):带出,与空气中的CO:和水发生化学反应,生成不溶于水的白色沉淀CaCO,留在混凝土表面。
②硅酸盐水泥以硅酸钙为主要成分,在生产水泥熟料所在的辅助原料(如硅质原料、粘土等)和燃料煤炭中,如含碱性氧化物超过规定,则在其拌成的水泥砂浆或混凝土后,其水化后所含的Na墨O。和K20分离出来,成为强碱性的NaOH和KOH,并与水泥中所含的CAS04和K2SO。,它们是水溶性盐类,随着水分迁移到表面,水分蒸发后留下硫酸钠或硫酸钾晶体。
③混凝土工程使用Na2SO。或以Na2SO。为主要组分的复合产品作为早强剂,增加了形成白霜的可溶性盐类,且硫酸钠在低温下溶解度较低,明显地增在了混凝土表面析出白霜的可能性。
④粘土砖、硅酸盐混凝土砌块、砂浆和混凝土等内部存在着大量孔隙具有渗透性。由于湿度梯度存在,外界介质进入其内部可能会与其内部组成发生作用,然后由于蒸发又会带出来一部分物质,加剧了白霜的产生。上述白色物质的析出,结晶在一定程度上右以提高基材表面的密实性,但由于雨水的循环作用,会将沉积在表面的结晶物冲走,而基材内部由于可溶性物质的溶出,增大了孔隙率降低了基材抗渗性,从而会使盐、碱的析出作用加剧。
(2)起砂原因的分析
①起砂的常见原因为施工过程中水灰比过大。水灰比的大小是直接影响砂浆强度的一个重要因素。水灰比过大,强度就低,地表、墙面就会粗糙,不耐磨,也就容易起砂;水除了与水泥发生水化作用外,还有多余的游离水分缓慢蒸发,致使水泥浆面层出现无数毛细孔,它降低了砂浆的密实性,减少了水泥砂浆面层的实际厚度,从而使强度下降,也易磨损跑砂。
②原材料的原因。起砂一般常见于矿渣水泥、火山灰质水泥和无熟料水泥,如石灰矿渣水泥、矿渣硫酸盐水泥、钢渣水泥等。因为这些水泥中熟料成分较少或没有熟料成分,因而在水化时其液相中的ca(OH)2浓度比硅酸盐水泥或普通水泥低,这些水泥浇制的混凝土和砂浆表面层的Ca(OH)2浓度甚至低到在碱性激发作用后不能使表面层硬化,在构件硬化后就会引起构件表面“起砂”,严重时还会导致构件“脱皮”。
③水泥水化时空气中的c02与凝胶中的ca(OH)2作用生成cacO3,从而使混凝土和砂浆表面碱度降低,使水泥不能很好的硬化:此外,混凝土和砂浆用水量过多而发生泌水现象,加之养护不当,成型后过早浇水也会引起“起砂”现象。
④已硬化的砂浆和混凝土经常受到风吹日晒、干湿循环和碳化作用等也会造成“起砂”。
2防治
(1)白霜的防治

①清水墙面或装饰要求较高的墙面,用粘土烧结砖砌筑时应尽量选择质量好,含碱量低的砖,事先可进行试验,使粘土砖吸水饱和后,放在阴凉外,自然干燥后看表面是否起霜。
②尽量选用碱金属氧化物含量低的水泥和不含可溶性盐的集料。
③掺入高活性混合材,如矿渣微粉等,以大量吸收Ca(OH):和碱。
④尽量不使用碱金属氧化物含量高的外加剂。对于表面装饰有较高要求的混凝土,Na2SO。
掺量以小于水泥重量的1%为宜。如果处于较易产生析白起霜的不利条件下,对表面有较高装饰要求的混凝土中以不掺Na2sO。为宜。
⑤砼或砂浆表面应振捣密实,加强抹面,最好在初凝前再次抹面,使表面由于水分蒸发产生的微裂缝闭合,水泥浆浮层密实,提高表层抗渗性,并应加强养护。如有条件最好在配制混凝土和砂浆时使用减水剂,以降低混凝土或砂浆中的孔隙率,改善孑L结构,提高抗渗性能。
(2)外掺一定防霜剂。

起砂的防治

为了避免或减轻表面“起砂”现象,最好采用质量较好的新制备的水泥,严格控制施工工艺,合理加强养护,并在凝结前后进行二次压面以提高其表面密实度。
3处理
(1)白霜的处理
①由能溶于水的碱金属盐类(如Na:s0。,K:SO。,K:CO,,Na2CO,等)组成的白霜,可直接用水冲刷除去。
②由CaCO,沉淀形成的白霜,无法用水立即洗掉,小面积可用细砂纸磨去,大面积起霜可采用喷砂法,用喷砂机向起霜表面喷射干燥细砂。
清水墙及彩色混凝土(及砂浆)表面均可采用这种方法。
③如上述方法无效,则可采用酸洗法。易起霜的建筑材料都是碱性的,用酸洗法会腐蚀建筑物表面,因此不到万不得已不宜采用这种方法。
酸的浓度应尽量低,一般用草酸或1:l的稀盐酸。清洗前先将建筑物表面润湿,使其表面孔隙吸水饱和(防止酸液进人孔中以引起可溶性盐的形成再引产生析霜现象,或渗入结构内部加速钢筋锈蚀),然后用稀酸清洗,除去白霜后,立即用清水彻底冲洗表面,防止酸液留在表面孔中。处理后最好再用有机硅对表面做憎水处理。
(2)起砂的处理起砂面积不大的情况下,常用以下两种办法处理:
①起砂部分用磨石水磨,直到露出坚硬、平整、光亮的基层表面。
清理面层,再用钢丝刷清除松动砂粒并冲洗干净,最后在湿润面层上(但不得积水),用纯水泥浆罩面、压光。其操作顺序是:清理基层充分冲洗湿润铺设纯水泥浆(或撒干水泥面)1~2mm压光2~3遍养护。如表面不光滑,还可以水磨一遍。
大面积起砂,可使用108胶水泥浆修补,具体操作方法和注意项如下:
a.用钢丝刷将起砂部分的浮砂清除掉,并用清水冲洗干净。如有裂缝或明显的凹痕时,先用水泥拌和少量的108胶制成的腻子嵌补。
b.用108胶加水(约一倍水)搅拌均匀后,涂刷表面,以增强108胶水泥浆与面层的粘结力。
c.108胶水泥浆应分层涂抹,每层涂抹约0.5mm厚为宜,一般应涂抹3~4遍,总厚度为2mm左右。底层胶浆的配合比可用水泥:108胶:水=1:0.25:0.35,搅拌均匀后涂抹于经过处理的地面上。操作时可用刮杆刮平,底层一般涂抹1~2遍。面层胶浆的配合比可用水泥;108胶:水=l:0.2:0.45,一般涂抹2~3遍。
d.当室内温度低于10℃时,108胶将变稠甚至结冻。旋工时应提高室温,使其自然融化后再行配置,不宜直接用火烤加温的方法。108胶水泥浆不宜在低温下施工。
e.108胶水掺入水泥(砂)浆厚,有缓凝和降低强度的作用。随着108胶掺量的增多,水泥(砂)浆粘结力也增加,但强度则逐渐下降。108胶水的合理掺量应控制在水泥重量的20%左右。另外,结块的水泥和颜料不得使用。
£涂抹后按照水泥制品的养护方法进行养护,2~3天后,用细砂轮轻轻将抹痕磨去,然后上蜡一遍,即可使用。
只要我们理解了起霜、起砂的形成机理,认真的做好预防工作,这类建筑质量通病就一定能够避免。