盐霜对混凝土的危害与预防

1 前言

　　盐霜是指混凝土表面析出象霜一样的结晶物的现象。盐霜是一种复杂的物理、化学和物理化学过程。亦是混凝土风化形式之一。盐霜影响制品的美观，很早就被人们发现，但对制品力学性能和耐久性的危害却没有得到足够的重视。其实，盐霜导致制品溶出性腐蚀，且具有扩散性，损害结构工程的力学性能和耐久性。近年来，随着大气污染日趋严重，优质原料的不断减少，以及外加剂的使用，可溶性盐霜的趋势逐日增强，应引起足够的重视。而对混凝土的盐霜，既要认识到它的危害性，又要加强对它的预防，本文将分析讨论盐霜对混凝土的危害性，提出预防措施。

2 盐霜机理

2.1 盐霜的条件

　　(1)可溶性盐或碱的存在;

　　(2)有大量溶解可溶性盐或碱的水;

　　(3)具有温湿度差或压力差以及具有反复干湿循环和冷热交替的外界环境;

　　(4)具有干澡吸湿热力学特性的毛细管(孔);缺少其中任一条件，盐霜一般不易形成。破坏其中之一，就可达到预防的目的。因此，可溶性盐或碱是盐霜的内因，温湿差、压力差、干燥循环和冷热交替是盐霜的外因，水是介质，毛细管(孔)是盐霜的通道。

2.2 盐霜过程

　　混凝土主要由粘接介质和埋在其中骨料粒子或碎片所组成的复合材料。粘接物是由水硬性水泥和水的混合物所形成的。混凝土中含有大量的Ca (OH)₂同时具有毛细管—孔隙结构的特点，在外界条件作用下，可溶物Ca(OH)₂或Na₂SO₄;随水迁移至制品表面，随着水分的不断蒸发，溶液浓度不断增大，达到饱和后，制品表面就不断析出白色的结晶物即盐霜。盐霜多数为CaCO₃，或Na₂SO₄晶体。CaCO₃由Ca(OH)₂和CO_2:碳化而成，Na₂SO₄;由Na₂SO₄·10H₂O脱水而成。

3 盐霜的危害

3.1影响美观

　　随着彩色混凝土制品的发展和应用，盐霜问题已引起人们的注意，盐霜使装饰混凝土色泽暗淡失去光彩，图案受损影响美观，装饰效果大大降低。

3.2 破坏力学性能和耐久性

　　在水化良好的波特兰水泥浆体中，主要由比较难溶的钙的水化物(水化硅酸钙、氢氧化钙和钙矾石)所组成的固相，与PH值高的空隙中溶液呈稳定平衡状态。混凝土的结构与其它材料相比其材料性质不是静态的。这是因为结构中的水泥浆体和水泥浆体与骨料之间的过渡区随时间不断变化。在这一点上，混凝土与其它有生命的东西相似。从这一点来说，对于早期普通混凝土，由于盐霜造成的空隙会得到自动愈合，如果不考虑美观的话，只要其表面盐霜比较均匀，不会影响混凝土的强度和耐久性，问题并不大。但完工后的混凝土，由于自然干燥失水或某些部位不断碳化，导致收缩开裂，空隙率增大，结构疏松。这样，混凝土原有的密实性遭到破坏，渗透性能提高，制品内部毛细管与大气相通，具备了干燥吸湿热力学特性的毛细管(孔)，为中、后期盐霜创造了必要条件。

　　随着可溶物Ca(OH)₂或Na₂SO₄;不断迁移至制品表面，化学平衡: Ca(OH)₂+ Na₂SO₄ CaSO₄+2NaOH遭到破坏，使反应向左进行，造成混凝土溶出性腐蚀。这样，空隙中溶液的碱性减弱，PH值减小，打破了混凝土原有的稳定平衡状态，水化产物稳定存在的环境遭到破坏，导致胶凝性组分化学分解。结果，盐霜使制品表层变成没有强度或强度极小的二氧化硅和氧化铝凝胶，导致水泥浆体强度损失。混凝土损失原始石灰含量的114，其强度降低至原始强度的一半。粗略估计，石灰每损失1%，强度降低1%一2%。

　　如果盐霜不是在表面析出而是在毛细管(孔)中析出，就会产生结晶压力，结晶压力引起的应力足以使混凝土开裂，结构遭到破坏。在一定温度，溶液的结晶只能发生在溶质浓度C超过饱和浓度C_S的时候。一般地，C/C5值(或过饱和度)越高，结晶压力越大。

　　如果盐霜为Na₂SO₄仇，从石膏转变为氢氧化钙，体积缩小为原来的1/2，如果盐霜为Ca (OH)₂体积缩小则更大。由于体积的缩小，造成孔隙增多，致密度下降，提高了渗透性能，混凝土进一步碳化。如果混凝土中后期严重盐霜，将破坏制品表层的组织机构，使空隙率增大，结构疏松，强度降低，导致抗磨性、抗渗性、抗冻性、抗碳化性降低，有可能为提供碱骨科反应所需的水创造了条件。这样，造成了恶性循环。因此，盐霜破坏制品的耐久性。

　　总之，混凝土盐霜既影响美观又破坏力学性能和耐久性。

4 盐霜的预防

4.1 控制可溶物

　　制品生产或施工前应对原材料进行成分分析，控制可溶物含量，特别是K⁺、Na⁺的含量;尽量选用含钠、钾低的水泥;选用不含可溶性盐类的粗细集料;选用SO₄²含量低的纯净水或可饮用水作搅拌水，避免使用海水;选用可溶性盐类少的颜料;限量使用含钠、钾的外加剂，如Na₂SO₄、NaOH、NaNO₃等。这些是预防盐霜的关键。

4.2 减少用水量

　　混凝土在初期硬化过程中，移动到混凝土表面的水分越多，产生盐霜的严重性就越大。制品中水分越多，干燥后留下的毛细管(孔)越大。干硬性混凝土就不易产生盐霜。因此，在满足混凝土浇筑和捣振要求的前提下，尽量减少混凝土的用水量是预防盐霜的必要手段之一。

4.3 化学抑制

　　Ca (OH) ₂是形成盐霜的可溶物之一，研究人员想通过掺入外加剂或活性材料，如硬脂酸盐、丙烯酸盐等有机外加剂，以及自然界硅藻土、粒化矿渣、超细粉煤灰、硅灰、碳酸锉和具有吸附性的集料。使Ca (OH)₂与其化合成稳定成分，或被集料吸附。不再迁移至混凝土表面，进而达到预防盐霜的目的。

4.4 加强养护

　　防止盐霜的一个方法，就是让Ca (OH)₂在还没有这到混凝土表面之前就与CO:发生反应，在混凝土内部生成Ca-CO₃，这样混凝土干燥过程中蒸发的只是水分，Ca (OH)₂就不会被带到混凝土表面。这就决定于良好的养护条件。实际上，只要人为地提高混凝土周围的空气温度，使混凝土干燥速度放慢，基本上就可以达到这个目的。混凝土干燥速度旋漫以后，空气中的CO₂就有足够的机会从混凝土的微小孔隙进入其内部，并与处在溶解状态的Ca(OH) ₂发生反应生

　　CaCO₃伪留在混凝土内部。卿昆凝土制品放在密闭的养护室里，养护效果最佳。也可把混凝土制品放在封闭的塑料棚里或用布、草袋盖上养护。不过，这时特别注意防止塑料棚里的凝聚水滴落到混凝土制品上。否则，有可能导致严重的盐霜。

4.5 提高密实度

　　盐霜往往产生在制品不密实和填充差即孔隙率大的部位，孔结构包括孔隙率、孔半径、孔分布、孔类型的优化将有力改善蒸发凝结性能。提高制品的密实度有利于优化孔结构，是根除水侵入的关键，即阻止了水的侵蚀，又提高了低抗碳化和抗渗性的能力，是防止盐霜的重要措施。对于混凝土，采用合理配合比和合适的成型制度，尽量减少制品内孔隙，减小毛细管(孔)的直径，保证内部结构致密和表面光滑密实，防止毛细水的形成，切断可溶物的迁移通道，阻止盐霜的形成。如尽可能采用低WIC和使用高效减水剂以及引气剂或引气水泥，并捣振、加压。

4.6 防水处理

　　防水处理就是使混凝土气孔体系憎水化、封闭化，阻止干燥吸湿，是预防盐霜的重要措施之一。防水处理措施有表面与整体处理两类。

　　表面处理就是在成型后的混凝土表面掺加或喷涂能形成防水层的物质，堵塞毛细管(孔)口，并形成一层憎水薄膜，与大气隔离，使可溶物不能析出。整体处理就是在混凝土中掺加防水性物质，使混凝土内壁上以及表面现象均匀分布防水薄膜，这到防水目的。整体处理后再加表面处理，可以进一步防止水和大气对制品的影响，从而达到预防盐霜的目的。如果能利用以上各种方法，采取协同预防的措施，防止盐霜的效果更好。

5 结束语

　　混凝土盐霜即影响美观又破坏力学性能和耐久性，应引起足够的重视。预防盐霜已是一个具有重要意义，不容忽视的问题。国外已有关于预防水泥装饰混凝土出现盐霜的专利，其中包括与空气隔绝的透明涂料和彩色涂料，它们可以防止渗出物外流和空气中有害气体的渗入，但要求这些涂料必需具有良好的耐久性。针对盐霜的条件和破坏作用，有效地研制预防盐霜的外掺剂以及加强对盐霜影响混凝土性能的研究，应成为生产企业，施工和科研单位的重要课题。