談混凝土的中性化與白華現象

蔡德明 技師

水泥熟料中的矽酸三鈣C3S、矽酸二鈣C2S與水反應會產生「鈣-矽-水化物」C-S-H膠體及「氫氧化鈣」Ca(OH)2。其中「鈣-矽-水化物」為水泥漿中控制強度的主要因素,而「氫氧化鈣」則具有填充孔隙的功能,使強度增強,但在支配強度方面所扮演的角色卻不如「鈣-矽-水化物」來得那麼重,若是混凝土中含有過多的「氫氧化鈣」,會使混凝土產生不良的效應。而造成混凝土的中性化與白華現象的主兇就是「氫氧化鈣」,在下面的文章中將分別介紹中性化與白華現象的影響及防範解決之道。

混凝土的中性化

中性化是空氣中二氧化碳CO2的浸透於硬固混凝土內部,水泥水化物中的氫氧化鈣Ca(OH)2被碳酸化成碳酸鈣CaCO3,因而使混凝土失去鹼性,此種現象稱為混凝土的「中性化」。大氣中的二氧化碳CO2濃度雖然約0.03%,但是徐徐地反應後碳酸鈣CaCO3之產生量卻相當可觀。在混凝土失去鹼性後,混凝土也失去保護鋼筋生蛌漣@用,所以中性化是影響鋼筋混凝土結構物「耐久性」的重要性質,可作為決定鋼筋保護層的根據。因此為了防止鋼筋腐蝕而需要充分的保護層,在建築技術規則中明文規定鋼筋保護層的最小厚度。

混凝土若較緻密,孔隙則較少,空氣不易侵入內部,中性化現象之產生只會在混凝土表面附近。故水灰比小、孔隙少的混凝土中性化反應較慢;反之,水灰比大、孔隙多的混凝土中性化則反應較快。此外,水泥砂漿、塗裝及石造等表面處理與充分的鋼筋保護層,對混凝土防範本身的中性化及防止鋼筋腐蝕有很好的效果。

混凝土的白華

白華是水泥水化物中的氫氧化鈣Ca(OH)2溶於水滲出混凝土表面而析出,再與空氣中二氧化碳CO2生成碳酸鈣CaCO3,固著於混凝土表面並呈白色,此種現象稱為混凝土的「白華」。一般來說,白華現象在氣溫低的時候較容易產生。其原因是氫氧化鈣Ca(OH)2對水的溶解度,溫度愈低,其溶解度愈大,水泥水化反應也較慢,因而影響了混凝土的緻密化,使內部的自由水移動容易,氫氧化鈣Ca(OH)2溶解後滲出混凝土表面的機會大增。白華雖然不美觀,但對短期強度並無太大的影響,如果集中於一處,顯示該處混凝土搗實不均或已經產生裂縫。

減少混凝土用水量、澆置時充分搗實及氣溫低時提高養護溫度等,都是防止混凝土產生白華現象的對策。白華的成份是碳酸鈣CaCO3,可溶解於酸中。因此,若有白華現象發生,可使用稀釋約30倍的鹽酸溶液清洗混凝土表面後,再用清水沖洗即可。

由上述可知,混凝土中若含有過量的氫氧化鈣Ca(OH)2,會造成混凝土中性化與白華現象以及其他不良的影響。所以勿迷信使用高水泥量以增加混凝土的強度,因為相對地它也產生了許多的氫氧化鈣Ca(OH)2。採用適當的比例的卜作嵐材料以取代水泥量,不但可減少氫氧化鈣Ca(OH)2的產生,亦可以增加混凝土長期強度及耐久性,才是有效真正解決之道。

 

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最後更新日期: 2005/05/07