鹽霜

鹽霜是指混凝土表面析出像霜一樣的結晶物的現象。鹽霜是一種複雜的物理、化學和物理化學過程。亦是混凝土風化形式之一。

基本介紹

• 中文名：鹽霜
• 外文名：salt rust
• 形成：複雜的物理、化學和物理化學過程

簡述

鹽霜影響製品的美觀，很早就被人們發現，但對製品力學性能和耐久性的危害卻沒有得到足夠的重視。其實，鹽霜導致製品溶出性腐蝕，且具有擴散性，損害結構工程的力學性能和耐久性。近年來，隨著大氣污染日趨嚴重，優質原料的不斷減少，以及混凝土添加劑的使用，可溶性鹽霜的趨勢逐日增強，應引起足夠的重視。

機理

鹽霜的條件：

(1)可溶性鹽或鹼的存在；

(2)有大量溶解可溶性鹽或鹼的水；

(3)具有溫濕度差或壓力差以及具有反覆乾濕循環和冷熱交替的外界環境；

(4)具有乾澡吸濕熱力學特性的毛細管(孔)；缺少其中任一條件，鹽霜一般不易形成。破壞其中之一，就可達到預防的目的。因此，可溶性鹽或鹼是鹽霜的內因，溫濕差、壓力差、乾燥循環和冷熱交替是鹽霜的外因，水是介質，毛細管(孔)是鹽霜的通道。

鹽霜過程：

混凝土主要由粘接介質和埋在其中骨料粒子或碎片所組成的複合材料。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同時具有毛細管-孔隙結構的特點，在外界條件作用下，可溶物Ca(OH)₂或Na₂SO_4；隨水遷移至製品表面，隨著水分的不斷蒸發，溶液濃度不斷增大，達到飽和後，製品表面就不斷析出白色的結晶物即鹽霜。鹽霜多數為CaCO₃，或Na₂SO₄晶體。CaCO₃由Ca(OH)₂和CO₂碳化而成，Na₂SO₄由Na₂SO₄·10H₂O脫水而成。

危害

1、影響美觀

隨著彩色混凝土製品的發展和套用，鹽霜問題已引起人們的注意，鹽霜使裝飾混凝土色澤暗淡失去光彩，圖案受損影響美觀，裝飾效果大大降低。

2、水化良好的波特蘭水泥漿體中，主要由比較難溶的鈣的水化物(水化矽酸鈣、氫氧化鈣和鈣礬石)所組成的固相，與PH值高的空隙中溶液呈穩定平衡狀態。混凝土的結構與其它材料相比其材料性質不是靜態的。這是因為結構中的水泥漿體和水泥漿體與骨料之間的過渡區隨時間不斷變化。在這一點上，混凝土與其它有生命的東西相似。從這一點來說，對於早期普通混凝土，由於鹽霜造成的空隙會得到自動癒合，如果不考慮美觀的話，只要其表面鹽霜比較均勻，不會影響混凝土的強度和耐久性，問題並不大。但完工後的混凝土，由於自然乾燥失水或某些部位不斷碳化，導致收縮開裂，空隙率增大，結構疏鬆。這樣，混凝土原有的密實性遭到破壞，滲透性能提高，製品內部毛細管與大氣相通，具備了乾燥吸濕熱力學特性的毛細管(孔)，為中、後期鹽霜創造了必要條件。

隨著可溶物Ca(OH)₂或Na₂SO_4；不斷遷移至製品表面，化學平衡： Ca(OH)₂+ Na₂SO₄=CaSO₄+2NaOH遭到破壞，使反應向左進行，造成混凝土溶出性腐蝕。這樣，空隙中溶液的鹼性減弱，pH值減小，打破了混凝土原有的穩定平衡狀態，水化產物穩定存在的環境遭到破壞，導致膠凝性組分化學分解。結果，鹽霜使製品表層變成沒有強度或強度極小的二氧化矽和氧化鋁凝膠，導致水泥漿體強度損失。混凝土損失原始石灰含量的114，其強度降低至原始強度的一半。粗略估計，石灰每損失1%，強度降低1%一2%。

如果鹽霜不是在表面析出而是在毛細管(孔)中析出，就會產生結晶壓力，結晶壓力引起的應力足以使混凝土開裂，結構遭到破壞。在一定溫度，溶液的結晶只能發生在溶質濃度C超過飽和濃度CS的時候。一般地，C/C5值(或過飽和度)越高，結晶壓力越大。

如果鹽霜為Na₂SO₄，從石膏轉變為氫氧化鈣，體積縮小為原來的1/2，如果鹽霜為Ca(OH)₂體積縮小則更大。由於體積的縮小，造成孔隙增多，緻密度下降，提高了滲透性能，混凝土進一步碳化。如果混凝土中後期嚴重鹽霜，將破壞製品表層的組織機構，使空隙率增大，結構疏鬆，強度降低，導致抗磨性、抗滲性、抗凍性、抗碳化性降低，有可能為提供鹼骨科反應所需的水創造了條件。這樣，造成了惡性循環。因此，鹽霜破壞製品的耐久性。

總之，混凝土鹽霜既影響美觀又破壞力學性能和耐久性。

鹽霜的預防

控制可溶物

製品生產或施工前應對原材料進行成分分析，控制可溶物含量，特別是K+、Na+的含量;儘量選用含鈉、鉀低的水泥;選用不含可溶性鹽類的粗細集料;選用SO₄^2-含量低的純淨水或可飲用水作攪拌水，避免使用海水；選用可溶性鹽類少的顏料；限量使用含鈉、鉀的外加劑，如Na₂SO₄、NaOH、NaNO₃等。這些是預防鹽霜的關鍵。

減少用水量

混凝土在初期硬化過程中，移動到混凝土表面的水分越多，產生鹽霜的嚴重性就越大。製品中水分越多，乾燥後留下的毛細管(孔)越大。乾硬性混凝土就不易產生鹽霜。因此，在滿足混凝土澆築和搗振要求的前提下，儘量減少混凝土的用水量是預防鹽霜的必要手段之一。

化學抑制

Ca(OH)₂是形成鹽霜的可溶物之一，研究人員想通過摻入外加劑或活性材料，如硬脂酸鹽、丙烯酸鹽等有機外加劑，以及自然界硅藻土、粒化礦渣、超細粉煤灰、矽灰、碳酸銼和具有吸附性的集料。使Ca(OH)₂與其化合成穩定成分，或被集料吸附。不再遷移至混凝土表面，進而達到預防鹽霜的目的。

加強養護

防止鹽霜的一個方法，就是讓Ca(OH)₂在還沒有這到混凝土表面之前就與CO：發生反應，在混凝土內部生成CaCO₃，這樣混凝土乾燥過程中蒸發的只是水分，Ca(OH)₂就不會被帶到混凝土表面。這就決定於良好的養護條件。實際上，只要人為地提高混凝土周圍的空氣溫度，使混凝土乾燥速度放慢，基本上就可以達到這個目的。混凝土乾燥速度旋漫以後，空氣中的CO₂就有足夠的機會從混凝土的微小孔隙進入其內部，並與處在溶解狀態的Ca(OH)₂發生反應。

提高密實度

鹽霜往往產生在制品不密實和填充差即孔隙率大的部位，孔結構包括孔隙率、孔半徑、孔分布、孔類型的最佳化將有力改善蒸發凝結性能。提高製品的密實度有利於最佳化孔結構，是根除水侵入的關鍵，即阻止了水的侵蝕，又提高了低抗碳化和抗滲性的能力，是防止鹽霜的重要措施。對於混凝土，採用合理配合比和合適的成型制度，儘量減少製品內孔隙，減小毛細管(孔)的直徑，保證內部結構緻密和表面光滑密實，防止毛細水的形成，切斷可溶物的遷移通道，阻止鹽霜的形成。如儘可能採用低WIC和使用高效減水劑以及引氣劑或引氣水泥，並搗振、加壓。

防水處理

防水處理就是使混凝土氣孔體系憎水化、封閉化，阻止乾燥吸濕，是預防鹽霜的重要措施之一。防水處理措施有表面與整體處理兩類。

表面處理就是在成型後的混凝土表面摻加或噴塗能形成防水層的物質，堵塞毛細管(孔)口，並形成一層憎水薄膜，與大氣隔離，使可溶物不能析出。整體處理就是在混凝土中摻加防水性物質，使混凝土內壁上以及表面現象均勻分布防水薄膜，這到防水目的。整體處理後再加表面處理，可以進一步防止水和大氣對製品的影響，從而達到預防鹽霜的目的。如果能利用以上各種方法，採取協同預防的措施，防止鹽霜的效果更好。