建筑墻體泛堿原因及防治措施

楊 阿 麗

(臨汾市建筑施工管理局質(zhì)監(jiān)站，山西 臨汾 041000)

0 引言

建筑物在使用一段時(shí)間后，會(huì)在建筑外墻根部或樓道墻體上產(chǎn)生類似鹽類物質(zhì)的晶體；毛坯房屋裝潢使用一段時(shí)間后，墻面油漆及涂料會(huì)產(chǎn)生起鼓、開(kāi)裂、脫落等現(xiàn)象，影響建筑整體美觀，這種現(xiàn)象稱為泛堿現(xiàn)象。建筑墻體泛堿是墻體病害中的頑疾，即使有些建筑墻體表面涂抹水泥砂漿，但泛堿后也不可避免的出現(xiàn)砂漿粉化、脫落的現(xiàn)象[1]。如果墻體泛堿問(wèn)題持續(xù)出現(xiàn)且不能得到處理，則會(huì)直接危害建筑結(jié)構(gòu)的安全，也影響周圍活動(dòng)人群的人身財(cái)產(chǎn)安全[2]。

本文通過(guò)墻體泛堿問(wèn)題的機(jī)理探索，分析泛堿現(xiàn)象的原因和發(fā)生條件，在此基礎(chǔ)上，提出適宜的墻體泛堿防治措施，有益于形成墻體材料的系統(tǒng)性養(yǎng)護(hù)方案。

1 墻體泛堿形成機(jī)理

建筑物的墻體材料一般包括鋼筋混凝土、磚石砌塊、水泥砂漿等，均為導(dǎo)致墻體產(chǎn)生泛堿病害的重要影響因素。墻體材料在水分子高的空氣中被潤(rùn)濕，經(jīng)過(guò)大氣環(huán)境的調(diào)節(jié)，墻體材料又經(jīng)過(guò)一定的干燥期。正是在這樣干濕循環(huán)的空氣環(huán)境下，墻體材料內(nèi)部會(huì)稀釋出溶解度較小的可溶性鹽堿，隨著墻體表面水分子的移動(dòng)，鹽堿成分會(huì)在墻體表面堆積，就形成了泛堿現(xiàn)象。目前，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者通過(guò)借助X射線熒光光譜儀，針對(duì)泛堿現(xiàn)象中的化學(xué)組分展開(kāi)了定量與定性分析，發(fā)現(xiàn)泛堿物質(zhì)是一種外觀類似純堿Na2CO3且具有可溶性的鹽或堿，由Na2SO4,NaOH,Na2CO3,Ca(OH)2,CaCO3和CaSO4等組成，這些化學(xué)組分材料會(huì)直接對(duì)墻體材料造成侵蝕影響[3]。另外，根據(jù)泛堿現(xiàn)象發(fā)生時(shí)間上的區(qū)別，可以分為一次泛堿和二次泛堿。其中一次泛堿大部分發(fā)生在施工后幾天或幾周，原因?yàn)樗嗷脑谒不^(guò)程中，由于過(guò)量水分向墻體表面移動(dòng)，會(huì)造成一次泛堿；而二次泛堿則發(fā)生在施工幾個(gè)月或幾年后，外部水侵入基體材料并溶解材料中的可溶性鹽，并沉淀在壁面上。二次泛堿會(huì)加劇墻體表面的析白現(xiàn)象，呈現(xiàn)出不均勻、不規(guī)則的狀態(tài)[4]。

2 墻體泛堿影響因素分析

2.1 外部因素

1)建筑墻體泛堿一般會(huì)發(fā)生在氣溫暖和、空氣濕度較高的地方，墻體表面的空氣流通會(huì)使得墻體處于一種往復(fù)干濕循環(huán)和熱冷交替的狀態(tài)下。因此，華南地區(qū)墻體泛堿化的可能性遠(yuǎn)高于華北地區(qū)，而西南地區(qū)墻體泛堿化的可能性最大。通過(guò)對(duì)墻體泛堿發(fā)生的具體位置進(jìn)行匯總，容易受潮的部位是泛堿現(xiàn)象發(fā)生的重要區(qū)域，并且這些部位大多是冷熱空氣交匯的區(qū)域。

2)泛堿問(wèn)題是隨時(shí)可能出現(xiàn)的，是一種連續(xù)性的墻體病害問(wèn)題。但夏季或秋季期間，墻體泛堿的數(shù)量相對(duì)會(huì)少一些，是因?yàn)檫@個(gè)季節(jié)的氣溫相對(duì)高一些，會(huì)加速墻體表面的水分蒸發(fā)，切斷了泛堿物質(zhì)被水分子稀釋和傳送的可能，這種情況下泛堿物質(zhì)仍舊會(huì)存在墻體材料內(nèi)部，處于一種半封閉狀態(tài)，發(fā)生物化反應(yīng)的概率降低。而春冬季節(jié)，環(huán)境溫度一直處于較低的狀態(tài)，墻體內(nèi)部會(huì)積聚較多的水分子難以蒸發(fā)出去，給泛堿物質(zhì)提供了適宜的滋生環(huán)境，在一定程度上提高了泛堿現(xiàn)象發(fā)生的概率。

3)隨著全球氣候的不斷上升，酸雨的產(chǎn)生量也會(huì)增多。研究發(fā)現(xiàn)，酸雨發(fā)生頻率較高的地區(qū)，建筑物外墻產(chǎn)生的泛堿概率也增多。酸雨不斷滲入到墻體材料內(nèi)部，侵蝕材料造成材料的孔隙率增多，加劇了泛堿物質(zhì)遷移到墻體表面的速度。

2.2 內(nèi)部因素

1)水泥發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)不僅會(huì)產(chǎn)生大量硅酸鈣膠凝材料，而且還會(huì)生成許多Ca(OH)2，這些Ca(OH)2在建筑材料中以結(jié)晶體的結(jié)構(gòu)狀態(tài)呈現(xiàn)。被溶解稀釋的Ca(OH)2會(huì)通過(guò)墻體材料內(nèi)部的水分子流動(dòng)，沿毛細(xì)孔遷移并堆積到墻體表面。Ca(OH)2與空氣中的CO2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶于水的CaCO3，CaCO3呈現(xiàn)出白色沉淀狀態(tài)，也就是常說(shuō)的泛堿。伴隨著水泥開(kāi)發(fā)技術(shù)的提升，低堿水泥逐漸替代硅酸鹽水泥，水泥中的活性礦物成分在水化反應(yīng)過(guò)程中，消減掉一些Ca(OH)2，在提升膠凝材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，也削減了泛堿現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2)常見(jiàn)的建筑材料如混凝土板塊，磚石砌塊等，會(huì)在生產(chǎn)加工過(guò)程中摻入Na2SO4,Ca(HCOO)2等早強(qiáng)成分，這些外加劑主要是無(wú)機(jī)鹽成分組成，是泛堿現(xiàn)場(chǎng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)源。此外，在混凝土冬季施工過(guò)程中添加了一些防凍劑材料也具有同等危害。因此，在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，外加劑材料的選擇和使用劑量應(yīng)當(dāng)十分謹(jǐn)慎。

3)泛堿物質(zhì)從墻體材料內(nèi)部向墻體表面遷移的過(guò)程中，離不開(kāi)墻體內(nèi)部水分子的自由移動(dòng)和墻體結(jié)構(gòu)的中毛細(xì)空隙，一個(gè)提供了遷移傳輸?shù)奈锢硗ǖ溃粋€(gè)提供了遷移運(yùn)輸?shù)哪芰縿?dòng)力。

3 墻體泛堿的物理模型

墻體出現(xiàn)泛堿現(xiàn)象的物理過(guò)程由于在外界水分作用下，Ca(OH)2沿著墻體毛細(xì)通道向墻體表面逐漸遷移，其泛堿量由Ca(OH)2含量所決定。墻體泛堿的物理模型如圖1所示。

從圖1中可以看出，墻體材料中的混凝土和砂漿中存在部分Ca(OH)2，Ca(OH)2會(huì)與墻體材料中的水分子聚合，并電離分解出Ca2+與OH-，在自由水分子的傳輸流動(dòng)下，攜帶著這些離子成分沿毛細(xì)孔向外遷移，最終在壁面和壁面附近結(jié)晶沉淀，產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì)的墻面會(huì)產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，在一定程度下擴(kuò)充了毛細(xì)孔的大小，加劇了泛堿問(wèn)題產(chǎn)生；當(dāng)墻體材料中的水分子處于飽和狀態(tài)下，Ca(OH)2會(huì)以較快的速度滲透擴(kuò)散到墻體表面，這些Ca(OH)2會(huì)與空氣中的CO2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3，在溫度上升后，墻體內(nèi)部的水分會(huì)被蒸發(fā)干，這些堆積在墻體表面的CaCO3會(huì)呈現(xiàn)出白色沉淀物質(zhì)，這也是泛堿現(xiàn)象。

4 墻體泛堿的治理方法

泛堿現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)直接危害到墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，因此，需采用一些切實(shí)有效的防治措施對(duì)泛堿問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防和治理。關(guān)于泛堿問(wèn)題的預(yù)防，一般是要求在施工前，對(duì)選用材料的含堿成分進(jìn)行測(cè)定，嚴(yán)格控制堿含量在規(guī)范要求范圍內(nèi)。在施工過(guò)程中，可選用一些密實(shí)性材料作為主要的填充材料，提高整個(gè)墻體的密實(shí)度和抗?jié)B性能。與此同時(shí)，在陰涼面、樓梯、洞口、廚房、衛(wèi)生間等容易散布?jí)A液的潮濕場(chǎng)所，應(yīng)避免在雨天和低溫環(huán)境下施工。對(duì)于已經(jīng)存在泛堿現(xiàn)象的建筑物墻體，應(yīng)根據(jù)泛堿的時(shí)間和影響程度，及時(shí)治理墻體泛堿。以往治理方式是對(duì)泛堿墻體用經(jīng)水稀釋的酸性液體進(jìn)行噴刷，然后再利用清水沖洗干凈。這個(gè)原理是利用酸性溶液稀釋堿性物體，達(dá)到墻面表面堆積堿物質(zhì)的去除，是一種成本較低且操作簡(jiǎn)單的方法，但該方法不能從根本上切斷泛堿現(xiàn)象的根源，久而久之墻體材料還會(huì)積聚新的泛堿物質(zhì)。通過(guò)前文分析的墻體泛堿的影響因素，我們可以選擇一些新的治理方法，從根本上切斷泛堿產(chǎn)生途徑[5]。

根據(jù)墻體泛堿受損的影響程度，可選擇不同的方案進(jìn)行治理。對(duì)于表層泛堿程度較低的墻體，可以選擇通用的除堿劑對(duì)墻體進(jìn)行噴灑清理，在墻面干燥后，再刷一層透明的防水修復(fù)液處理即可。這種方式是通過(guò)對(duì)墻體外面進(jìn)行防水處理，使得墻面體系處于一個(gè)封閉狀態(tài)，這種情況下，水分子難以滲入墻體內(nèi)部，墻體材料中的堿成分也就很難遷移到墻面。若采用這種方法針對(duì)大面積泛堿墻體時(shí)，需要進(jìn)行小規(guī)模試驗(yàn)，避免因除堿劑噴灑劑量的過(guò)多或過(guò)少，造成墻體修復(fù)的不徹底和效果不佳。對(duì)于泛堿問(wèn)題較嚴(yán)重的墻體時(shí)，需要通過(guò)機(jī)械方法對(duì)起皮、脫落的墻體部位進(jìn)行打磨和鏟除，除去墻體材料中的損害部分，待破損墻體材料干燥后，使用密實(shí)性較高的砂漿或水泥進(jìn)行缺損部位填充，最后進(jìn)行墻體表面的外觀修復(fù)。

墻體泛堿的治理也不離開(kāi)日常的檢測(cè)管理，對(duì)于物業(yè)管理部門，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建筑物的外觀檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)管理。因此，應(yīng)制定一套合適的墻體病害監(jiān)管體系，應(yīng)安排專人管理和監(jiān)察，對(duì)于春冬季節(jié)要檢查墻體表層是否出現(xiàn)泛堿問(wèn)題，并進(jìn)行電子數(shù)據(jù)登記。在夏秋季節(jié)，要加強(qiáng)對(duì)泛堿墻體的重點(diǎn)檢查，避免因泛堿問(wèn)題帶來(lái)的墻體的二次自身病害，造成墻體結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。在檢測(cè)的基礎(chǔ)上，選擇合適的修復(fù)方法和修復(fù)時(shí)機(jī)，對(duì)重點(diǎn)關(guān)注的墻體進(jìn)行治理。

5 結(jié)語(yǔ)

墻體材料的泛堿是建筑施工過(guò)程中因材料選擇，施工方案欠缺，環(huán)境氣候等主要因素造成的墻體病害。由于墻體泛堿會(huì)引發(fā)墻體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等次生災(zāi)害，因此需根據(jù)墻體泛堿的嚴(yán)重程度選擇合適的治理方案。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)和推廣墻體泛堿預(yù)防和處置的新方法、新工藝、新手段。