宁波沿海地区和海岛建筑外墙涂料施工防止泛碱脱落规范意见(一)

胡世进

（宁波华商化工有限公司，浙江 宁波 315040）

宁波沿海地区和海岛建筑外墙涂料施工防止泛碱脱落规范意见(一)

胡世进

（宁波华商化工有限公司，浙江 宁波 315040）

沿海地区外墙涂料施工环境相对恶劣，建筑物外墙涂层容易泛碱、起皮和脱落。本文对宁波沿海地区和海岛建筑涂料施工状况进行了充分调研，为规范建筑外墙涂料的施工、防止泛碱脱落提出了参考意见。论文分为2部分，第1部分在试验的基础上，主要分析大量使用未经妥善处理的海砂给建筑物外墙涂层带来的危害。

外墙涂料；沿海地区；海砂；泛碱；泛盐花

Author’s address:Ningbo Huashang Chemical Co., Ltd., Ningbo 325040, China

1 前言

随着建筑涂料工业的迅速发展，涂料新品种不断增加，建筑装饰材料已被广泛应用于建筑工程中的装潢，它不仅保护了墙体，而且也美化了建筑物。建筑装饰涂料产品出厂后，需要经过建筑施工技术人员在工地进行喷涂、滚涂、刷涂等多种工艺，最终形成符合要求的成品，才能发挥其外观效果和实用功能。对于建设单位、施工单位和涂料生产单位来说，建筑物的外墙装饰是工程施工的最后一个环节，如果不引起足够的重视，不仅会造成工程质量上的各种缺陷，也会影响建筑物的美观，严重的会拖延工期，使相关单位陷入难堪的局面。目前，外墙装饰采用的主要涂料品种有纯丙外墙乳胶漆、弹性涂料、硅丙外墙乳胶漆、复层浮雕涂料、真石漆、氟碳漆、仿石多彩涂料等。虽然这些产品(包括国产和进口)生产技术都很成熟，且产品质量已达到一个较高的水平，但在实际施工应用中，经常会出现各种各样的质量问题，如：涂膜的盐析发花、起皮起壳、泛白褪色、色差接痕等。

宁波沿海地区属于强腐蚀环境，一方面降雨量大，空气湿度高，且含微量盐分，涂层长期处在潮湿环境中，表面结露时间较长，具备水汽侵入到墙体的条件。另一方面，随着宁波房地产市场的蓬勃发展，建筑规模不断扩大，在河砂日益短缺的前提下，建筑物的混凝土和抹面砂浆大量使用海砂(只有少部分经过合格的淡化处理)，这不仅使建筑工程结构出现严重腐蚀情况，降低了建筑的耐久性，同时，还会给建筑涂料带来很大破坏和隐患。基于宁波沿海地区如此“恶劣”的环境，若建筑涂层材料质量和施工质量稍有问题，势必会导致更严重的涂膜盐析发花、起皮起壳、泛白褪色等现象。建筑涂层出现弊病后，要进行返修很困难。因为它既要投入大量的财力和人力，也会影响业主的正常使用，还会引起各相关单位的经济纠纷和责任推诿，进而导致工期延误。因此，在建筑涂料施工之初，就应针对具体的建筑和环境，制定出完善的材料方案和施工方案，防范于未然。本文着重对宁波沿海地区外墙建筑涂料的施工环境、建筑涂料的选材、基层处理及涂料施工过程中各要素进行探讨，并提出相应的措施和方法，以便解决建筑外墙泛碱泛盐花现象。

2 宁波沿海地区及海岛建筑涂料的施工环境

宁波属北亚热带湿润季风气候区，温和湿润，冬夏季风交替明显，灾害性天气相对频繁，属于台风次重影响区。年平均降水量1 440 mm左右，年平均湿度在80%左右，基本风压≥0.5 kN/m2。宁波沿海地区的主要特点为：多雨、高温、台风、湿度大。

(1) 多雨是宁波地区的气候特点。天气俗称孩儿脸，变化较快，雨季到来，可连续十几天阴雨连绵。

(2) 高温。宁波沿海地区高温超过40 °C。近几年，高温(35 °C以上)天气每年都超过30 d。建筑物内无论是生产工作场所或居室均有空调设备，室内外形成较大的温差，导致水汽凝结在建筑涂层的表面。

(3) 台风。宁波沿海地区春夏秋三季常有台风登陆或影响，台风来临时均伴有特大暴雨出现，暴雨在风压的作用下会侵蚀外墙墙体。

(4) 空气湿度大。这是沿海地区的特点，特别是海岛地区，空气中还含有微量盐分，当外墙建筑涂层有冷凝水或雨水时，更不容易挥发干燥，导致涂层长时间保持潮湿的状态，给水汽渗入到墙体创造了更多的条件。

3 宁波沿海地区的墙体基层情况

墙体基层是建筑物外墙装饰工程最需要关注的问题之一。基层的种类繁多，但最常见的是抹灰砂浆基层，也有少量的混凝土和其他基层。

宁波地区地处东南沿海，淡水河砂相对缺乏，从外地运砂的高成本与当地具有丰富的海砂资源的矛盾，使得海砂的使用对建筑企业具有致命的诱惑力。调查表明，早在上世纪80年代初，宁波地区的河砂就已相当短缺，海砂自然成为其替代品并在个别建设项目得到小范围运用。上世纪80年代后期，随着建筑业的蓬勃发展，需要大量的建筑用砂，因当时对建筑结构的耐久性认识不足，同时也受使用海砂的建筑物暂时没有出现问题的影响，海砂得到了较大规模使用。直至1995年，随着人们对建筑结构的耐久性认识的深入，海砂引起的钢筋腐蚀问题才引起有关部门的重视。为此，宁波市有关部门接连出台了《宁波地区建筑用海砂技术规定》和《宁波市钢筋混凝土结构采用海砂配制混凝土掺加阻锈剂的若干规定》。基于此，在一些建筑工地，人们开始在海砂中掺加了阻锈剂。然而，阻锈剂价格高达每吨一万元左右，很多建筑商根本不愿把钱投到这上面，真正在海砂中加了阻锈剂的工地寥寥无几。2000年，宁波市人大发布了《宁波市砂石灰市场管理规定》；2003年，宁波市建设委员会、宁波市经济委员会又联合发文，试行《宁波建筑工程使用海砂管理规定》，对使用海砂问题作了规定：必须使用淡化海砂。然而，由于成本问题、侥幸心理和管理不到位，尤其是建筑企业的社会责任感相对缺乏和对海砂的长期危害认识不足(由海砂引起的从钢筋的腐蚀到建筑物结构破坏，一般需要几年甚至十几年的时间)，仍存在滥用、偷用不合格海砂的问题[1]。

根据浙江宁波市地方建筑材料管理处提供的数据，仅2009年一年，宁波市的用砂量就高达1 800万t，而海砂的用量占80%左右。但在1 400万t海砂中，未经淡化处理的海砂达900万t，占总用砂量的50%。然而，实际使用的数字要远远高于上述数据。

3. 1 未处理海砂在混凝土中对建筑涂料的危害

根据国家标准GB/T 14684–2001《建筑用砂》的要求，砂中的Cl−含量必须低于0.06%，而用于强度等级大于C60的混凝土的砂，其Cl−的含量必须低于0.01%。通过随机抽取各海砂供应点和各实际工程应用的试样进行有关分析，得到宁波地区的海砂质量状况总体不是很好的结论，最大的问题是Cl−总含量偏高，其中未经处理的海砂试样Cl−总含量在0.088% ～ 0.119%之间，经过所谓淡化处理后的“淡化海砂”试样其Cl−总含量在0.065% ～ 0.079%之间，均超过国家标准值。

混凝土中的钢筋一般可以长期不锈[2-5]，这是由于一般混凝土中的液相pH可达12.5 ～ 13.5，钢筋在这种高碱的环境中能形成一道薄薄的纳米级的钝化膜，这一钝化膜使得钢筋内部无法形成腐蚀电流。但若氯离子含量超标时，氯化物就会破坏钝化膜。在这种破坏过程中，氯离子单纯起催化腐蚀作用，即在催化过程中，氯离子本身并不消耗。一般钢筋外边都有2 cm以上的混凝土保护层，用淡水冲冼也只能使离表面1 cm以内的表层所含盐分降低，并不能降低钢筋周围混凝土的含盐量。因而钝化膜被破坏后，钢筋就开始锈蚀。钢筋锈蚀后，其体积可膨胀2 ～ 4倍(钢筋向四周膨胀)，当锈蚀膨胀力达到某一数值时，混凝土表面将开裂，导致砂浆层和涂料层开裂、起壳和脱落。混凝土表面开裂，势必会造成涂层开裂而失去保护作用，进一步加剧混凝土结构中钢筋的锈蚀。

3. 2 未处理海砂在抹面砂浆中对建筑涂料的危害

海砂用于抹面砂浆，虽然对主体构件无直接影响，但是当主体构件的混凝土保护层达不到规范要求时，抹面砂浆中的Cl−就有可能渗透迁移到主体构件中，使主体构件中的Cl−含量达到或超过其临界值，钢筋就开始锈蚀，钢筋锈蚀后，其体积不断膨胀，混凝土表面将开裂，导致砂浆层和建筑涂料层的开裂、起壳和脱落[6]。

现在的工程主体一般为框架结构，为达到节能保温的目的，整个填充墙一般用蒸压粉煤灰砌块，施工时将主体构件和填充墙的连接处用钢丝网连接，这样可以在一定范围内限制墙体裂缝的产生。当采用海砂制作抹面砂浆时，海砂中的Cl−就可以将钢丝网快速腐蚀而失去强度，导致钢丝网起不到任何限制作用，使得砂浆层和建筑涂料层引起开裂现象。随着水分从裂缝的渗入，进一步导致建筑涂料的泛碱、起壳和脱落。

沿海地区某小区有两座相邻的建筑，其抹面砂浆所用的原材料均为：水泥+砂+砂浆王，所用的腻子粉也一样，只是其中一座建筑墙体抹面砂浆为海砂，而另一座用河砂，施工日期相同。涂料施工结束后不足2个月，用河砂施工的建筑墙体完好无损，而用海砂施工的建筑墙体腻子大面积脱落，填充墙中所用的防裂缝收缩的钢丝网也已锈蚀。调查中发现，腻子与抹面砂浆之间有一层白色粉末，试验验证此白色粉末为碳酸盐类。产生这一现象的主要原因是：

(1) 用海砂拌和的砂浆含大量的 Na+及其他金属离子，它们可以和水泥中的 OH−在短时间内反应生成NaOH等碱性化合物。在一定的湿度条件下，随着时间的推移，NaOH等碱性化合物慢慢移至抹面砂浆的表面，并和空气中的二氧化碳和水蒸气反应生成碳酸盐，从而大大降低了抹面砂浆和腻子之间的粘结力，造成大量腻子从抹面砂浆的表面脱落。

(2) 使用的砂浆王中含有大量的Na+，Na+的存在会影响砂浆王的发泡质量，使泡径增大，从而使砂浆的空隙率增大，表观密度变小，强度降低，导致了腻子与砂浆层的粘结力大大下降。

(3) 海砂中的大量的Cl−可以使钢丝网快速腐蚀。

3. 3 抹面砂浆的基础分析

抹面砂浆以水泥砂浆和混合砂浆为主。根据宁波沿海地区的情况，海砂的使用量比较多。取没有经淡化处理的海砂和河砂作为样品，分别用其配制水泥砂浆，再用河砂配制混合砂浆，为了了解这3种砂浆抹灰后的干燥过程及三者之间的区别，分别用其粉刷了3个墙面，在自然条件下对砂浆层进行跟踪测试。

3. 3. 1 试验具体参数

(1) 墙体：砖砌墙。

(2) 河砂水泥砂浆：425#水泥与河砂的质量比为1∶3，另加适量水。

(3) 海砂水泥砂浆：425#水泥与海砂的质量比为1∶3，另加适量水。

(4) 混合砂浆：425#水泥、石灰和河砂的质量比为1∶1∶6，另加适量水。

(5) 砂浆层厚度：分2道抹灰，总厚度18 mm。

(6) 含水率：用高频水分计定期测试。

(7) pH：定期从砂浆层取样若干数量，再加40%的去离子水，搅拌均匀后，测试其pH。

(8) 测试环境：自然环境。

3. 3. 2 砂浆龄期与砂浆层含水率的关系

外墙涂料涂饰的基层必须尽可能干燥，也就是说含水率越低越好。据JGJ/T 29–2003《建筑涂饰工程施工及验收规程》中规定的基层要求，可以进行施工的含水率极限不应超过10%。3种砂浆龄期与含水率的关系如图1所示。

图1 砂浆龄期与含水率的关系Figure 1 Relationship between mortar period and water content

从图 1可以看出：3种砂浆含水率下降程度差不多，大概都需要15 d左右，含水率才能达到10%以下。单从这一点看，基层粉刷15 d后，就可以进行外墙乳胶漆的涂饰。但是，具体到每一个施工现场就不能作出这样的定论。基层究竟能否符合外墙乳胶漆的施工要求，还要依据砂浆层碱性消失的速度和时间。

3. 3. 3 砂浆龄期与砂浆层pH的关系

图2 砂浆龄期与pH的关系Figure 2 Relationship between mortar period and pH

3种砂浆龄期与pH的关系如图2所示。据JGJ/T 29–2003中规定的基层要求，外墙涂料涂饰的基层其pH必须小于10。当然pH越接近中性值越好。从图2可以看出，河砂水泥砂浆龄期达到15 d以上时，其pH可以下降到10以下；海砂水泥砂浆龄期达到20 d以上时，其pH可以下降到10以下；而水泥石灰混合砂浆龄期要达到60 d以上，其pH才能下降到10以下。单从这一点看，海砂和河砂对砂浆层 pH的影响不是很大，而混合砂浆对砂浆层pH下降的速度影响很大。一般的土建施工中，外墙抹灰工程结束后，由于受到工期的限制，不允许养护 2个月后再进行外墙涂料的装饰施工。因为大部分建筑工期都是以水泥砂浆为标准来制定的。而水泥砂浆和混合砂浆pH的下降速度有本质上的区别。目前，在具体的建筑工程中，以混合砂浆作为外墙抹面的工程占了很大的比例。往往就是这些工程的墙体导致了外墙涂膜各种各样的缺陷。所以在外墙涂料施工时，对于使用混合砂浆的墙体，必须引起足够地重视，要很好地协调施工工期和施工质量的矛盾，并对墙体进行恰当的处理，再进行外墙涂料的涂饰。

3. 3. 4 不同砂浆泛“盐花”情况

用以上砂浆各做3块大小200 mm × 300 mm、厚度20 mm的砂浆试板，置于室外自然环境下干燥。15 d后，各取一块。为了便于观测砂浆泛“盐花”的情况，分别在其表面刷上乳液含量为 15%的灰色乳胶漆，并在室温条件下干燥48 h。然后将试板置于如图3的容器中(试板厚度的1/3浸入水中)，放置1 d，干燥1 d，进行 7次循环，观察试板表面泛“盐花”的情况，结果如图4所示。

图3 试板浸泡试验示意图Figure 3 Schematic diagram of immersion test

从图4可以看出，试板经过15 d养护后，用河砂配制的水泥砂浆在进行 7个循环试验后，其表面几乎没有“盐花”析出，而用海砂配制的水泥砂浆试板表面可以明显看出“盐花”的析出，“盐花”析出最明显的是混合砂浆试板。

图4 河砂水泥砂浆、河砂混合砂浆和海砂水泥砂浆试板7次循环试验后的表面状况Figure 4 Surface status of test plates for cement mortar containing river sand, river sand mixed mortar and cement mortar containing sea sand after seven cycle tests

3. 3. 5 泛碱泛盐花的形成机理

泛碱泛盐花现象在建筑行业是一个大家所熟知的问题，早在19世纪人们就已经大量描述了砌筑墙体的泛碱泛盐花现象。泛碱泛盐花通常不会造成砂浆层本身明显的破坏，主要是影响美观。而对于建筑外墙涂料，就严重影响涂层的装饰功能和保护功能。图 5为沿海地区某涂饰了外墙涂料的建筑物出现泛碱泛盐花现象的墙面、涂层实物照片。

图5 出现泛碱泛盐花的外墙、涂层以及由此引起的涂层起皮脱落实物照片Figure 5 Practicality of exterior wall and coating emerging efflorescence and salt bloom and resulting in skinning and spalling

3. 3. 5. 1 泛碱泛盐花的典型机理

泛碱是指混凝土或砂浆表面透出的白色碱性物质。该种现象出现与形成混凝土坚固性能的化学反应密切相关。水泥的硬化过程是水与硅酸钙发生物理化学反应，生成水化硅酸钙和Ca(OH)2。水泥当中还有硅酸钠和硅酸钾等物质存在，因此，NaOH、KOH也会在水泥水合反应过程中产生。泛盐花现象是造成涂膜泛白、发花的重要原因之一，泛盐花与泛碱往往是交叉在一起的。在水泥水合过程中产生的氢氧化物，当其迁移到底材表面与空气中的CO2接触后，反应生成碳酸盐和水，水挥发后会把碳酸盐留在底材表面。还有在调制成砂浆或混凝土时，水泥水化，其中所含的Na2O和K2O分离出来，成为强碱性的NaOH和KOH，并与水泥中所含的CaSO4等硫酸盐反应，生成Na2SO4和K2SO4。它们是水溶性盐类，随着水分迁移到表面，水分蒸发后留下白色硫酸钠或硫酸钾晶体。再者，宁波等沿海城市建筑工程中使用大量海砂(海砂中含有较多的钠镁等金属离子)来配制砂浆，同时还添加了钠盐类的砂浆添加剂，甚至还用海水作为砂浆的拌和水，更增加了形成盐花的可溶性盐类，明显地增大砂浆及涂层表面析出盐花的可能性。

3. 3. 5. 2 泛碱、泛盐花物质的主要组成和来源

表1列出了砂浆及混凝土材料最常见的泛碱形式。

表1 泛碱、泛盐花物质的化学组成和来源Table 1 Chemical composition and origin of efflorescence and salt bloom substances

3. 3. 6 试验结果

从以上的基础分析和实验结果可知，无论何种砂浆作为基层，在进行外墙涂料施工时，要达到 JGJ/T 29–2003中规定的要求：基层含水率小于10%、pH小于10，都需要经过一定时间的养护。除了以上3个典型的砂浆配比外，还有其他很多的配比。再加上不同地区、不同季节等等不同的条件因素，对于各种砂浆不能作出统一的养护龄期规定。具体到某个工地，只能通过具体的测试，才能判断是否符合基层最基本的要求。同时，砂浆中大量使用未经淡化的海砂[7]，更易引起泛碱泛盐花现象。

从实际情况看，在淡水河砂严重缺乏的宁波沿海地区，需要利用海砂，而且使用海砂的比例会越来越高。与其禁止海砂的使用，不如正确引导。一方面要加强海砂的基础研究，提高对海砂危害的认识，普及人们对外墙涂层的结构耐久性知识，提高社会责任感。另一方面，行政管理要到位，要严格执行GB/T 14684–2001标准，要加大处罚力度，一经发现有滥用、偷用不合格海砂的现象，一定要严加惩罚，并建立质量跟踪保证制度，充分发挥监理、质检等部门的作用。海砂的利用得当与否在更大程度上取决于政府部门的行政管理。若管理到位，海砂完全能够被我们所利用。舟山地区使用海砂量是相当大的，但由于舟山地区对开发利用海砂采取了积极、慎重的政策和严格的技术与管理措施，因而虽然在建筑涂料中大量使用海砂，但出现泛碱、泛盐花的“海砂屋”现象[8]并不是很普遍。

图6是已完工5年的舟山城市新境小区墙体照片。

图6 完工5年的舟山城市新境小区墙面照片Figure 6 Photo of the wall surface in Chengshi Xinjing community completed for five years in Zhoushan

尽管也使用了海砂为填料，但图 6显示，墙体涂层完好，无泛碱泛盐花现象。这充分说明，在河砂资源日益短缺的宁波沿海和海岛地区，只要合理开发利用海砂，就能做到利国利民。

（未完待续）

[1] 郑荣跃, 袁丽莉, 贺智敏. 宁波地区的海砂问题及其对策[J]. 混凝土2004 (10): 22-24.

[2] 刘军, 董必钦, 邢锋, 等. 海砂氯离子与水泥胶体结合的模拟实验与结合机理[J]. 硅酸盐学报, 2009, 37 (5): 862-866, 876.

[3] 刘军, 邢锋, 董必钦, 等. 采用河砂模拟海砂的试验方法研究[J]. 混凝土, 2008 (9): 62-63, 66.

[4] 洪定海. 沿海地区钢筋混凝土用海砂问题及对策[J]. 混凝土, 2003 (2): 17, 63.

[5] 干伟忠, BOES A. 海砂对钢筋混凝土结构耐久性影响的试验研究[J].工业建筑, 2002, 32 (2): 8-11.

[6] 吴桂芹. 海砂用于抹面砂浆对建筑工程耐久性的影响[J]. 山东建材, 2006, 27 (1): 50-51.

[7] 张泳. 沿海地区海砂利用及所引发问题的研究[J]. 四川建筑, 2006, 26 (3): 129-130.

[8] 黄夏萍, 黄奕辉. “海砂屋”工程质量事故及安全管理浅析[J]. 建筑安全, 2008, 23 (12): 50-52.

Criterion and suggestions of efflorescence and spalling prevention during coating construction for building exterior walls in Ningbo coastal area and island—part one //

HU Shi-jin

In coastal areas, the construction environment for external wall painting is comparatively harsh, and the external wall coatings of building are easy to effloresce, skin and peel off. Based on sufficient surveys of the construction status of building coatings in Ningbo coastal area and sea islands, this article puts forwards suggestions on how to regulate the external wall painting construction and to avoid efflorescence and peeling. The article is divided into two parts. In part one, based on the tests, a main analysis was given of the harms to the external coating brought by the extensive and massive use of not properly treated sea sand.

exterior wall coating; coastal area; sea sand; efflorescence; salt bloom

TQ639

A

1004 – 227X (2011) 04 – 0081 – 05

2010–11–23

“宁波沿海和海岛建筑外墙涂料及施工防止泛碱脱落”共性技术攻关项目（甬经行业[2009]123号）。

胡世进（1965–），男，浙江东阳人，大学，工程师，主要从事水性涂料以及乳液合成的研发及生产工作。

作者联系方式：(E-mail) hsj@paintoks.com。

[ 编辑：韦凤仙 ]