石材养护 水泥砂浆与石材病变预防之探讨.pdf

中国石材物联网中国石材物联网 网址： 来源：中国石材物联网 石材养护石材养护 水泥砂浆与石材病变预防之探讨水泥砂浆与石材病变预防之探讨 水泥与砂属于耐久性良好的营建材料，但囿于良质骨材水泥与砂属于耐久性良好的营建材料，但囿于良质骨材( (砂砂) )缺乏，环境污缺乏，环境污染逐渐恶化，若再加上水气多、湿度大、温度高及水染逐渐恶化，若再加上水气多、湿度大、温度高及水泥强碱特性等因素，泥强碱特性等因素，使得近年来石材病变问题有增多的趋势某些砂经调查后，发现具有很强使得近年来石材病变问题有增多的趋势某些砂经调查后，发现具有很强的化学活性因子，而海砂更是人人闻之色变因此应注意化学活性较高的的化学活性因子，而海砂更是人人闻之色变因此应注意化学活性较高的砂，避免造成碱骨材化学反应，其明显的现象就是石材表面爆开、裂开及砂，避免造成碱骨材化学反应，其明显的现象就是石材表面爆开、裂开及碱硅白色透明胶状物渗透石材，因此石材与碱骨材反应的关系是营建装修碱硅白色透明胶状物渗透石材，因此石材与碱骨材反应的关系是营建装修时很值得重视的问题。

时很值得重视的问题 而水泥砂浆水化物之氢氧化钙，甚易溶解于水中，经水份渗透或水气而水泥砂浆水化物之氢氧化钙，甚易溶解于水中，经水份渗透或水气干湿循环作用下，常因毛细管作用而堆积，且析出于石材表面，形成白色干湿循环作用下，常因毛细管作用而堆积，且析出于石材表面，形成白色之盐类结晶之盐类结晶( (含碳酸钠、钾、钙含碳酸钠、钾、钙) )俗称白华这个棘手的问题根据观察直到俗称白华这个棘手的问题根据观察直到五年后仍具有活性五年后仍具有活性能量，如何控制其化性离子的安定，是建材安装工程重能量，如何控制其化性离子的安定，是建材安装工程重要的课题要的课题 一、碱一、碱( (水泥水泥) )‧ ‧骨材骨材( (砂砂) )反应之机理反应之机理 骨材在水泥砂浆含量中，占有约骨材在水泥砂浆含量中，占有约 60~7560~75％的体积，故对水泥砂浆性质％的体积，故对水泥砂浆性质有相当大的影响性而所谓碱骨材反应是定义为水泥水化过程所释放出来有相当大的影响性而所谓碱骨材反应是定义为水泥水化过程所释放出来的氢氧根离子的氢氧根离子(OH)(OH)与碱金属离子与碱金属离子(Na+(Na+、、K+)K+)和具活性的骨材和具活性的骨材( (砂砂) )所产生的所产生的化学反应。

化学反应 中国石材物联网中国石材物联网 网址： 来源：中国石材物联网 骨材在水泥砂浆骨材在水泥砂浆中具有相当的物理稳定性，但当骨材含有不当矿物成中具有相当的物理稳定性，但当骨材含有不当矿物成份，则会和水泥中碱性物质产生化学的不稳定性反应，特别是在潮湿的环份，则会和水泥中碱性物质产生化学的不稳定性反应，特别是在潮湿的环境时当生成的反应胶质在吸水后不断膨胀，造成石材的膨鼓、龟裂、粉境时当生成的反应胶质在吸水后不断膨胀，造成石材的膨鼓、龟裂、粉化或严重到侵蚀石材背面而「有害的杂质」包括有机不净物、沉泥、黏化或严重到侵蚀石材背面而「有害的杂质」包括有机不净物、沉泥、黏土、褐煤及某些轻质物和柔软微颗粒，此外也包括会碱性反应的岩石、矿土、褐煤及某些轻质物和柔软微颗粒，此外也包括会碱性反应的岩石、矿物，如硅质角岩和含镁质之石灰石因此，选择成份单纯，颗粒稳定，经物，如硅质角岩和含镁质之石灰石因此，选择成份单纯，颗粒稳定，经过彻底清洗、烘干、筛选的硅质砂是较理想的选材过彻底清洗、烘干、筛选的硅质砂是较理想的选材。

碱骨材反应之主要条件为水、活性骨材、碱金属离子，因此碱骨材反碱骨材反应之主要条件为水、活性骨材、碱金属离子，因此碱骨材反应（应（AlkaliAlkali- -AggrAggregate Reaction, egate Reaction, 简称为简称为 A.A.RA.A.R）通常可分为：）通常可分为： 1.1.碱碱——硅反应（硅反应（AlkaliAlkali- -Silica ReactionSilica Reaction）简称）简称 A.S.RA.S.R 2.2.碱碱——碳反应（碳反应（Alkali Carbonate ReactionAlkali Carbonate Reaction）简称）简称 A.C.RA.C.R 经由实际上的观察，可推论碱骨材反应的几个程序经由实际上的观察，可推论碱骨材反应的几个程序 1.1.硅酸盐水解：因为硅酸盐类在碱质及含水环境中会水解反应，使骨硅酸盐水解：因为硅酸盐类在碱质及含水环境中会水解反应，使骨材失去整体性而能发生反应必然有二个条件：一材失去整体性而能发生反应必然有二个条件：一. .是环境中碱含量太多，是环境中碱含量太多，因此钙离子的碱性溶液要能控制其安定因此钙离子的碱性溶液要能控制其安定( (技术上是困难的技术上是困难的) )。

二二. .是骨材为是骨材为硅质无良好结晶之材质，因此砂的质量要管控硅质无良好结晶之材质，因此砂的质量要管控( (现实上是困难的现实上是困难的) )因碱骨材反应属于多年长期型态之活性化学反应，现阶段都是采用「加速检测」材反应属于多年长期型态之活性化学反应，现阶段都是采用「加速检测」的方式而避免使用到具有活性的骨材，的方式而避免使用到具有活性的骨材，ASTMASTM 利用一系列的试验方法，可利用一系列的试验方法，可中国石材物联网中国石材物联网 网址： 来源：中国石材物联网 验证骨材是否含有碱骨材反应因子验证骨材是否含有碱骨材反应因子 2.2.形成形成(N/K)(N/K)- -S S- -H H 胶体：水解之硅酸盐与水泥提供之碱缓慢反应胶体：水解之硅酸盐与水泥提供之碱缓慢反应形成形成膨胀体，由此可知必须要有水的环境，才会发生化学反应如果水泥砂浆膨胀体，由此可知必须要有水的环境，才会发生化学反应如果水泥砂浆对水分能安定，水分的吸收或扩散能减缓，则对水分能安定，水分的吸收或扩散能减缓，则 ASRASR 或或 ACRACR 反应将受到基本反应将受到基本控制。

但水化不完全的软底传统工法，则不具此条件，添加安定剂是必要控制但水化不完全的软底传统工法，则不具此条件，添加安定剂是必要的选择 3.3.胶体膨胀：水泥砂浆的胶体膨胀会产生很强大的内应力和破裂，造胶体膨胀：水泥砂浆的胶体膨胀会产生很强大的内应力和破裂，造成石材爆开及裂缝并产生胶质溢出成石材爆开及裂缝并产生胶质溢出 (中国石材养护网）中国石材养护网） 深度颜色质变反深度颜色质变反应的出现也代表水泥砂浆对石材有侵入性化学反应事实上，除了砂石以应的出现也代表水泥砂浆对石材有侵入性化学反应事实上，除了砂石以外，石材、石英砖也会是碱骨材反应的对象之一，这是很危险的问题，表外，石材、石英砖也会是碱骨材反应的对象之一，这是很危险的问题，表面较气密的人造石更是最大的受害者面较气密的人造石更是最大的受害者 4.4.形成流动凝胶：水斑的形成，使胶体沿节理流出，并与之质变反应，形成流动凝胶：水斑的形成，使胶体沿节理流出，并与之质变反应，当然这也必须有足够湿气存在，才有媒介可溶流出来胶体会以溶胶的形当然这也必须有足够湿气存在，才有媒介可溶流出来胶体会以溶胶的形式移动，注入毛细孔体中，填入石材裂缝中，并侵入石材颗粒的内部组织，式移动，注入毛细孔体中，填入石材裂缝中，并侵入石材颗粒的内部组织，这些反应物干涸后会在内部留下深色的胶体沉积物，因此以水气来检讨是这些反应物干涸后会在内部留下深色的胶体沉积物，因此以水气来检讨是错误的。

碱硅胶体是碱硅反应发生最可靠的征兆，但石材外表没有水斑的错误的碱硅胶体是碱硅反应发生最可靠的征兆，但石材外表没有水斑的产生并不一定代表基层没有碱硅反应，只是因缘条件及程度未完全俱足罢产生并不一定代表基层没有碱硅反应，只是因缘条件及程度未完全俱足罢了 中国石材物联网中国石材物联网 网址： 来源：中国石材物联网 二、碱骨材反应之试验与防范二、碱骨材反应之试验与防范 一般水泥砂造成碱骨材反应，导致石材病变的原因是：一般水泥砂造成碱骨材反应，导致石材病变的原因是：1.1.水泥中的水泥中的碱碱离子含量过高离子含量过高2.2.具有活性的骨材具有活性的骨材3.3.水份充裕水份充裕4.4.石材背面参与反应石材背面参与反应碱骨材反应之速率与膨胀量之大小，并非受单一因素所支配，而是多种原碱骨材反应之速率与膨胀量之大小，并非受单一因素所支配，而是多种原因综合作用所致其影响因素可就活性骨材、碱金属、水泥砂配比及环境因综合作用所致其影响因素可就活性骨材、碱金属、水泥砂配比及环境等因素来探讨，因此，有效防止碱骨材反应其对策如后：等因素来探讨，因此，有效防止碱骨材反应其对策如后： 1.1.限制水泥中碱的含量：限制水泥中碱的含量： 目前为了环保要求，一般水泥厂均规定回收废气，而其中含有大量挥发性目前为了环保要求，一般水泥厂均规定回收废气，而其中含有大量挥发性之之 Na2ONa2O 及及 K2OK2O 强碱，此回收使得水泥中的碱通常是超量的，所以要求降强碱，此回收使得水泥中的碱通常是超量的，所以要求降低低 Na2ONa2O、、K2OK2O、、CaOCaO 的技巧，只能由水泥中添加中性反应物质的技巧，只能由水泥中添加中性反应物质( (龙爪粉龙爪粉) )，，以相对降低碱的以相对降低碱的供应量， 避免让砂的危险因子高度溶解， 选用水泥系统前，供应量， 避免让砂的危险因子高度溶解， 选用水泥系统前，最好先做最好先做 1.1.水泥饱和水溶液水泥饱和水溶液 PHPH 质测定质测定 2.2.水斑加速实验水斑加速实验 3.3.白华加速实验白华加速实验4.4.黄斑加速实验。

黄斑加速实验 2.2.避免使用活性骨材：避免使用活性骨材： 使用前须严格检测活性含量、危险杂质之含量；另外，控制骨材之质量，使用前须严格检测活性含量、危险杂质之含量；另外，控制骨材之质量，选用颗粒结晶完全之净砂，并且建议砂能有选用颗粒结晶完全之净砂，并且建议砂能有 1.1.总体化学成份分析、总体化学成份分析、2.2.细骨细骨材氯化定量分析、材氯化定量分析、3.3.潜在碱质反应等考虑潜在碱质反应等考虑 中国石材物联网中国石材物联网 网址： 来源：中国石材物联网 3.3.减低含水量：减低含水量： 骨材中的活性因子游离至骨材周界，才有机会与水泥中之氢氧化碱反应，骨材中的活性因子游离至骨材周界，才有机会与水泥中之氢氧化碱反应，结合成膨胀性胶质物这些反应一定要有水分的助长，因此如何阻结合成膨胀性胶质物这些反应一定要有水分的助长，因此如何阻止水分止水分及减少水分存在是首要的工作，亦即增加水泥砂浆斥水性，或减少能溶解及减少水分存在是首要的工作，亦即增加水泥砂浆斥水性，或减少能溶解硅酸盐的「水」 ，最直接的考虑就是提升水泥的斥水功能，使渗透性降低，硅酸盐的「水」 ，最直接的考虑就是提升水泥的斥水功能，使渗透性降低，而减少水分进入水泥砂浆的速。