蔣建森，姚翔，沈萬玉，田朋飛，王從章

（1.阜陽市重點(diǎn)工程建設(shè)管理局，安徽 阜陽 236000）

（2.安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司，安徽 巢湖 238076）

0 前言

泛堿是混凝土較為常見的病害現(xiàn)象之一，其引發(fā)因素較多，多與膠凝材料特性、混凝土密實(shí)度、大氣濕度和水環(huán)境有關(guān)。對(duì)于不同工程部位的混凝土，泛堿原因不盡相同，對(duì)于泛堿的主要原因以及影響后果需對(duì)癥下藥。

1 工程概況

工程項(xiàng)目位于浙江省，總建筑面積144805.5m2，其中地下43271.45m3。該項(xiàng)目采用筏板基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)為地下室2層，主樓地上43層，為框架核心筒結(jié)構(gòu)，裙樓地上6層，為框架結(jié)構(gòu)。地下室頂板以下混凝土強(qiáng)度等級(jí)為：柱采用C45，梁板墻采用C35。工程于2016年10月開始地下室施工，2017年3月地下工程完工。完工后發(fā)現(xiàn)裙樓地下二層個(gè)別柱子表面有嚴(yán)重泛堿析晶現(xiàn)象。

2 泛堿狀況

圖1 地下室柱子泛堿析晶外觀圖

泛堿現(xiàn)象出現(xiàn)在裙樓地下負(fù)二層的個(gè)別柱子，尤為嚴(yán)重的有兩根。柱子表面多處有大量白色結(jié)晶物質(zhì)，結(jié)晶物質(zhì)多從“點(diǎn)”滲出，向下擴(kuò)散分布，表面及周圍潮濕有大量水分。部分滲出點(diǎn)為螺栓孔。析出的晶體質(zhì)地堅(jiān)硬，表面光滑，有一定光澤，緊緊附著在混凝土表面，須用堅(jiān)硬的工具刮除。柱子泛堿圖如圖1所示。

3 原因分析

首先，將白色物質(zhì)刮除，觀察混凝土表面，發(fā)現(xiàn)多有孔洞或裂縫，孔洞或裂縫處有水冒出，形成小氣泡。擦除水分后，仍然可以觀察有水滲出。刮除滲出點(diǎn)附近白色晶體后的混凝土外觀如下：

圖2 刮除白色結(jié)晶物質(zhì)后外觀圖

圖 2（a）可以看出滲出點(diǎn)為一條裂縫，圖 2（b）可以看出滲出點(diǎn)為孔洞，圖2（c）可以看出滲出點(diǎn)為一小塊疏松多孔的缺陷，該缺陷處不密實(shí)，有水不斷滲出。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)圖可知，發(fā)生泛堿析晶現(xiàn)象的柱子上方均為地下一層的集水坑，如圖1（c），在施工過程中，集水坑內(nèi)始終有水。由于柱子和集水坑混凝土部不密實(shí)，形成了一定數(shù)量的內(nèi)部連通通道，集水坑內(nèi)的水通過這些內(nèi)部通道滲出柱子表面，并沿柱子流下來，這也是能觀察到不斷有水及氣泡逸出的根本原因。將白色結(jié)晶物質(zhì)刮除收集并自然風(fēng)干后，送往南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做了礦物分析和化合物分析，結(jié)果如表1所示。

白色結(jié)晶物質(zhì)的xrf熒光分析結(jié)果 表1

圖3 白色結(jié)晶物質(zhì)的XRD圖譜

由圖3可知，白色結(jié)晶物質(zhì)為較純凈的方解石（CaCO3），未發(fā)現(xiàn)其他晶體的衍射峰。由表1可知，結(jié)晶物質(zhì)含有大量的鈣（Ca）元素，結(jié)合圖3，其燒失成分必為碳（C）元素。此外還有少量的硅（Si）元素，其來源于刮除白色物質(zhì)時(shí)不小心帶入的水泥石，水泥石中含有水化硅酸鈣凝膠，凝膠引入了硅（Si）元素，但數(shù)量極少。

由水泥化學(xué)知識(shí)可知，水泥的熟料礦物在水化反應(yīng)過程中，生成兩種主要產(chǎn)物：Ca（OH）2和水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠，Ca（OH）2多以晶體形式存在，但仍有大量的Ca2+和OH-存在于混凝土的空隙溶液中。當(dāng)集水坑內(nèi)的水進(jìn)入內(nèi)部通道并滲出時(shí)，將Ca2+和OH-帶到柱子表面，在潮濕及接觸空氣的條件下，和CO2反應(yīng)生成白色的方解石（CaCO3）并附著于混凝土。由于集水坑及柱子混凝土內(nèi)部通道多，水充足，所以在柱子多處發(fā)生泛堿析晶現(xiàn)象，并且繼續(xù)發(fā)展，直至生成厚厚的析晶層。

4 后果分析

①泛堿析晶過程中，水泥石內(nèi)部的Ca2+不斷流失，構(gòu)成強(qiáng)度的Ca（OH）2晶體和C-S-H凝膠不斷分解消耗，造成水泥石疏松多孔，密實(shí)度下降，混凝土強(qiáng)度降低。而內(nèi)部通道越來越多，又增加了水的滲出速度，進(jìn)一步加劇泛堿析晶。

②Ca2+的大量流失降低了混凝土體系的堿度，而鋼筋表面鈍化膜在高堿性環(huán)境下才可以穩(wěn)定存在，因此堿度的降低使鋼筋鈍化膜易于破壞，從而使內(nèi)部通道經(jīng)過的鋼筋遭受銹蝕。鋼筋的銹蝕是膨脹性反應(yīng)，會(huì)使鋼筋和混凝土脫離，降低柱子承載力，給結(jié)構(gòu)帶來安全隱患。

③析出的晶體會(huì)降低混凝土和裝飾材料的粘結(jié)強(qiáng)度，使裝飾材料脫落。

5 處理建議

該項(xiàng)目裙樓地下二層發(fā)生泛堿析晶現(xiàn)象的幾根柱子上方均為集水坑，在后期項(xiàng)目運(yùn)營使用階段，集水坑內(nèi)絕大部分時(shí)間都有水，這意味著柱子的泛堿析晶條件一直具備。為了避免后期不利影響，尤其是柱子內(nèi)部鋼筋銹脹，須將集水坑里的水完全抽除，然后對(duì)柱子進(jìn)行注漿補(bǔ)漏處理。

6 案例啟示

傳統(tǒng)意義上的混凝土泛堿，是指當(dāng)混凝土中的水足夠多時(shí)，在毛細(xì)壓作用下，水滲出混凝土表面，同時(shí)混凝土中的氫氧化鈣、鈉、鉀等物質(zhì)也會(huì)以水為載體溶出。到達(dá)混凝土表面后，隨著水份蒸發(fā)，這些物質(zhì)殘留在混凝土表面，形成白色粉末狀晶體，或者與空氣中二氧化碳反應(yīng)在混凝土表面結(jié)晶形成白色硬塊。但此案例中，混凝土泛堿析晶較為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在析晶數(shù)量多和結(jié)晶層厚?；炷涟l(fā)生嚴(yán)重泛堿析晶須具備三個(gè)要素：

①混凝土不密實(shí)，內(nèi)部形成連通通道；

②混凝土處在水環(huán)境中，在壓力作用下，水可從一側(cè)進(jìn)入，另一側(cè)滲出；

③和空氣接觸。

而混凝土不密實(shí)是最根本原因。因此為了避免泛堿析晶現(xiàn)象，應(yīng)從混凝土配合比和施工工藝控制。首先，混凝土的骨料級(jí)配要符合要求，包裹性和粘聚性良好，漿體富足可充分填充于骨料空隙。其次，混凝土澆筑過程中，應(yīng)加強(qiáng)振搗，避免漏振，尤其對(duì)于鋼筋密集處尤為注意，確保混凝土通過鋼筋流入下方。再次，后期螺栓孔封堵要按照規(guī)范操作，保證封堵到位，填充密實(shí)，可選擇微膨脹材料。最后，模板密封性要良好，避免漿體流失，使混凝土表面局部產(chǎn)生孔洞。