海盐喷雾环境下水泥砂浆水分传输性能的演变

为什么海风会损害老建筑

世界上许多有历史价值的城市坐落在海边，咸湿的空气不断冲刷石材、砖块和灰泥。多年累月，这种看不见的盐雾会悄然改变建筑材料内部的微小孔隙结构，进而改变材料吸收、储存和释放水分的方式。本研究聚焦一种常见材料——水泥砂浆，探讨海洋盐雾中的盐如何改变水蒸气在砂浆中的迁移行为，以及这对沿海文物建筑长期健康的意义。

空气中的盐、墙体里的盐

在沿海地区，海浪和风会带起含有溶解盐分的细雾，主要成分是普通食盐。当这些盐雾落在墙面并蒸发后，盐晶会留在表面。随着反复的湿润与干燥循环，晶体会逐步被驱入材料的孔隙中。水泥砂浆作为旧建筑常用的抹面和修补材料，曾被认为足够耐受这种侵蚀，但保护实践表明盐仍会堵塞孔隙、改变水分迁移方式，最终导致开裂和表面劣化。作者希望以可控的方式模拟真实的海洋暴露并定量这些影响。

加速本来缓慢的自然过程

为在实验室中模拟多年海滨风化，研究人员将砂浆样品置于一个用5%盐溶液产生盐雾的箱体中喷雾，然后烘干，循环进行最多35次。在选定循环次数后，他们对样品进行特定调湿后，在两种不同条件下测量水蒸气穿透的难易：一种为干燥测试，样品两侧空气相对湿度差很大；另一种为潮湿测试，一侧空气非常湿润。同时，他们采用汞侵入法探测内部孔隙结构，以揭示孔隙大小和体积分布，并用扫描电子显微镜观察盐晶在砂浆中和表面的生长形态。

干燥与潮湿空气下的截然相反行为

结果显示出显著的双重性。在干燥条件下，含盐砂浆对水蒸气的透过性降低：随着盐喷雾循环次数增加，水蒸气渗透率稳步下降。显微观察解释了原因：盐晶主要在靠近表面的中等尺寸孔隙中形成，使该关键尺寸范围内的总孔隙体积下降约40%。这些晶体相当于微小的堵塞物，迫使水蒸气绕行或完全被阻断。然而在潮湿条件下，情况则相反。当周围空气足够潮湿时，盐晶吸水变成一层层含盐液膜，连接起相邻孔隙。这些液体通道反而促进了水分传输，因此测得的水蒸气渗透率随盐含量增加而显著上升。

用于预测水分流动的简单规则

为了把这些观测结果转化为设计师和保护人员可用的工具，团队建立了一个数学模型，将水蒸气在砂浆中的易通过性与两个主要因素联系起来：累积的盐量和空气湿度。由于材料在盐开始溶解的湿度阈值上下表现不同，模型分别采用了“晶体态”和“盐溶液态”两组方程。只需已知洁净材料的基础性能和盐含量估计，模型就能调整标准数据，预测受盐污染的真实墙体在不同气候条件下的响应，而无需每次都重复复杂的全部测试。

对沿海遗产保护的意义

给非专业读者的关键信息是：海风中的盐不仅仅会在墙面留下白色斑点。它会重塑建筑材料内部的显微“管网”。在干燥时，累积的晶体堵塞孔隙、减缓水分释放，可能将湿气困在墙体更深处；在潮湿时，同样的晶体可能液化并形成快速的水分通道。本研究为这一隐蔽过程提供了更清晰的图景，并给出预测工具，帮助保护人员设计更好的修复方案、选择相容的材料，以及规划通风与保温策略，从而在气候变化背景下延长沿海珍贵建筑的寿命并减少意外的高额修缮。

引用: Li, B., Dai, X., He, S. et al. Evolution of moisture transport properties in cement mortar under marine salt spray environment. npj Herit. Sci. 14, 291 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02562-z

关键词: 海岸遗产建筑, 盐风化, 水泥砂浆, 水分传输, 海洋盐雾