深入解析:如何预防墙面返碱

摘要

一、返碱的原因分析 用以填充砖块空隙的熟石灰浆是由生石灰与过量水反应生成的熟石灰(氢氧化钙)与水组成的: CaO + H2O = Ca(OH)2 氢氧化钙在水中部分溶解并电离产生钙离子和氢氧根离子使浆料呈碱性: Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH- 所用墙砖为硅酸盐砖,主要成分

一、返碱的原因分析
     用以填充砖块空隙的熟石灰浆是由生石灰与过量水反应生成的熟石灰(氢氧化钙)与水组成的:
CaO + H2O = Ca(OH)2
     氢氧化钙在水中部分溶解并电离产生钙离子和氢氧根离子使浆料呈碱性:
Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH-
     所用墙砖为硅酸盐砖,主要成分为硅酸钠。由于砖材疏松多孔,氢氧化钙水溶液渗入砖体内,与硅酸盐发生反应:
Na2SiO3 + Ca(OH)2 = CaSiO3↓ + 2NaOH
     其中硅酸钙为不溶物,沉积于砖体的孔隙中。而钠离子和氢氧根离子在水分向墙体表面渗透并向空气扩散的过程中,随水分渗出,并在水分蒸发后形成微小碱粒,呈白色,表现为返碱。这些氢氧化钠在砖体表面可与空气中的二氧化碳反应,生成碱式碳酸钠、碳酸钠等碱式或中性盐类物质,这些盐类也会随着水分蒸发析出呈白色,产生返碱。
x NaOH + CO2 = Na2CO3·(x-2)NaOH + H2O
2 N a O H + CO2 = Na2CO3 + H2O
     可见,返碱的关键在于产生可溶于水的离子,随着水分向墙体表面渗出的过程被带出,并在水分蒸发后析出呈白色。
二、解决返碱的方法

1. 阻止产生溶于水的离子
     解决方法是将氢氧化钙转化成碳酸钙。
     (1)解决机理:返碱的主要离子来源是石灰浆中的大量OH-,转化成碳酸钙之后,由于碳酸钙不溶于水,不会产生随水渗出的大量离子,即不会产生返碱。
     (2)亟待解决的问题:由于碳酸钙和氢氧化钙干燥后在晶型上、结构上及力学性能上有所不同,可能导致碳酸钙的填充浆料对墙体的粘接性有影响。可以采用加入适量粘性添加剂的方法加以调整,比如加入类似古代用的米糊或者乳胶等。

2. 阻止离子随水分被带出
     1).用碳酸氢钙清液取代氢氧化钙清液进行引流用碳酸氢钙溶液引流,可引入碳酸氢根离子。接下来进入的氢氧化钙溶液中的氢氧根离子会同碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子,并与钙离子结合成碳酸钙沉淀,此碳酸钙沉淀会在砖块内表面形成保护层,减少干燥过程水分带到墙体外表面的离子数量,并有类似3.2.2中碳酸钙层的作用。
     2).墙砖与氢氧化钙之间加入碳酸钙,二次不返碱
     (1)二次返碱产生原因:水携带离子向外渗透的过程中,不断挥发,使得原本溶解在水中的离子部分与二氧化碳反应,并不断析出产生返碱;施工完成后,如果用水冲洗已产生的返碱,水分在溶解并带走表面析出的盐的同时也渗入砖体和砖缝中,再次溶解氢氧化钙,在干燥过程中重复初期返碱过程,从而导致产生二次返碱。
     (2)解决机理:在砖块的内表面先行用灌注方法添加碳酸钙层,再采用原本施工方法灌注氢氧化钙。一方面,在一次返碱之后的冲洗过程中,通过控制冲洗剂渗入墙体的深度,使水分只接触碳酸钙层而避免与氢氧化钙层接触,从而避免水分将离子带出;另一方面,这种方法又保证了墙体填充材料以氢氧化钙为主,不会影响其力学效果。

3.带出离子在表面水分蒸发后不呈白色
     根据结晶盐盐块无色且易掉,进行如下分析。
     (1)返碱性质:水分蒸发析出的颗粒很小,故呈白色粉末,附着于墙体表面,有碍外观且不易清除。
     (2)解决机理:添加适当成分使盐(或碱)析出呈颗粒状晶体,颗粒较大,并且透明(类似颗粒状食盐),同时也将有利于用物理方式去除。
     (3)亟待解决的问题:由于涉及添加剂用量、性质、性能等多方面问题,这种有效的添加剂的选择仍存在困难。

4.用弱酸洗去返碱白色
     (1)解决机理:砖体表面形成的白色粉末在弱酸或稀酸的作用下可溶解并形成中性盐,此盐可在清洗过程中随溶液顺墙体表面砖缝留下减少在墙体表面的残余,同时,此溶解过程又是对墙体表面盐分的重结晶过程。并且由于中性盐相对于碱或碱式盐有更好的结晶性,晶体更透明,重结晶过程会使中性盐结晶颗粒更大。因此此过程会使墙体表面白色缓解或消失。
    (2)实施方案:用稀的醋酸或盐酸水溶液喷洗墙体表面,应尽量使得水分浸入砖体深度浅,从而避免使内部离子的二次渗出。
    (3)辅助措施:结合使用墙砖与氢氧化钙之间加入碳酸钙层的方法,可使清洗时渗入墙体的少量水分蒸出时不能再次带出离子,避免二次返碱。