對混凝土泌水現(xiàn)象的研究與探討

  摘 要: 泌水是混凝土施工生產(chǎn)中的一種常見缺陷。它對混凝土的強度、外觀質(zhì)量和耐久性有一定影響。通過影響水泥混凝土泌水的主要因素進行重點論述，總結(jié)并提出了解決水泥混凝土泌水的措施方法，以期防止由于泌水而造成的混凝土質(zhì)量缺陷。

  關(guān)鍵詞: 混凝土;泌水;因素;措施

  泌水是混凝土施工生產(chǎn)中的一種常見缺陷?？梢哉f，在目前的水泥品種和其他施工條件下，無論是流動性水泥混凝土、塑性水泥混凝土還是干硬性水泥混凝土，都存在著不同程度的泌水問題，泌水問題長期困擾著廣大建設(shè)者。

  1 混凝土泌水的表觀現(xiàn)象及危害

  (1) 泌水的結(jié)果，使表面混凝土含水量增加，硬化后混凝土表面強度下降。

  (2)由于混凝土泌水時內(nèi)部水析出，外加劑也部分隨析出水一起分布到混凝土的表面，造成混凝土表面外加劑含量加大，使混凝土的凝結(jié)時間加長。

  (3)上升的水還會聚結(jié)在粗集料或鋼筋的下方，硬化后成為空隙，出現(xiàn)弱粘結(jié)地帶。

  2 影響混凝土泌水的因素

  2. 1 原材料對混凝土泌水的影響

  2. 1. 1 水泥對混凝土泌水的影響

  水泥作為混凝土中最重要的膠凝材料，與混凝土的泌水性能密切相關(guān)。水泥的凝結(jié)時間、溫度、顆粒級配、混合料種類等都會影響混凝土的泌水性能。

  (1)水泥的凝結(jié)時間對泌水的影響。

  水泥的凝結(jié)時間越長，所配制的混凝土凝結(jié)時間就越長，且凝結(jié)時間的延長幅度較水泥凈漿成倍地增長，在混凝土凝結(jié)硬化之前，水泥顆粒沉降的時間越長，混凝土越易泌水。

  (2)溫度對泌水的影響。

  施工時溫度升高也同樣會使空氣流動速度加快，使水泥混凝土表面失水速度加快。減少了水泥混凝土內(nèi)多余水的含量， 泌水現(xiàn)象就會減少。這也是夜間施工比白天施工、冬季施工比夏季施工更容易泌水的直接原因。

  (3)顆粒級配對泌水的影響。

  從試驗可以看出，水泥的水化速度與其顆粒粗細有很大關(guān)系。粉磨時間越長，顆粒越細，水化速度越快，那么在水泥混凝土終凝前其內(nèi)部需水量就越大，相應(yīng)地在其他條件相同的情況下其泌水的可能性就會越小。一般情況下，當(dāng)水泥的鋁酸三鈣含量不小于3% ， 比表面積不小于400 m /kg，水泥混凝土的水灰比小于0. 45時，水泥混凝土基本上不會泌水。

  (4)水泥混合料種類及摻量對泌水的影響。

  不同品種、不同強度等級的水泥的保水性、凝結(jié)時間、早期強度都差異較大。采用礦渣水泥保水性差，泌水性大，拌制混凝土?xí)r容易析出多余水分，形成毛細管通路;粉煤灰水泥需水量較小，泌水速度較快，容易引起失水裂紋。通過以下試驗我們可以看出，按混合材品種分，泌水率從大到小為礦渣>粉煤灰>煤渣，混摻比單摻泌水率要略低。

  2.1.2 減水劑對混凝土泌水的影響

  對一些有大流動性要求的混凝土，如泵送混凝土，通常采用摻減水劑和泵送劑等辦法可以改善混凝土的工作性。根據(jù)減水劑的作用機理，極性分子吸附在水泥顆粒周圍，使得顆粒之間相互排斥，減少絮凝作用，釋放被水泥顆粒包裹的水分，同時使水泥顆粒表面的吸附水層變薄，所需的潤濕水量大大減少。以此機理，減水劑會使新拌混凝土中的可泌自由水量增加，使泌水增大。但是另一方面，由于減水劑的減水作用，同樣坍落度的混凝土所需的拌和水量大大減水，使混凝土中的可泌自由水量減水。最終的泌水情況取決于哪種作用起主導(dǎo)作用。減水劑與水泥的適應(yīng)性也影響混凝土的泌水，關(guān)于適應(yīng)性機理，目前還沒有公認(rèn)的研究成果。

  2.1.3 集料對混凝土泌水的影響

  混凝土的組成材料砂石集料含泥量較多時，會嚴(yán)重影響水泥的早期水化，黏土中的顆粒會包裹水泥顆粒，延緩并阻礙水泥的水化及混凝土的凝結(jié)，從而加劇混凝土的泌水。當(dāng)石子的級配不良時，使混凝土和易性變差，也會導(dǎo)致混凝土泌水。如集料粒徑越大，混凝土的泌水越嚴(yán)重。通過室內(nèi)實驗，我們發(fā)現(xiàn)在其他條件相同的條件下粗集料最大粒徑為40 mm的混凝土比最大粒徑為16 mm的混凝土泌水量大一些。而砂的細度模數(shù)越大，細顆粒越少、粗顆粒越多，混凝土則越易泌水。

  2. 2 配合比對混凝土泌水的影響

  (1)混凝土單位用水量的影響

  水泥漿賦予混凝土拌合物一定的流動性。在水灰比不變的情況下，單位體積內(nèi)水泥漿愈多，混凝土拌合物的流動性愈大。若水泥漿過多，將會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，使混凝土拌合物的粘聚性變差。無論是水泥漿的多少，還是水泥漿的稀稠，對混凝土拌合物流動性起決定性作用的是用水量。因為提高水灰比或增加水泥漿的用量最終都表現(xiàn)為混凝土用水量的增加。

  (2)混凝土水灰比的影響

  水灰比決定水泥漿的稠度。在水泥用量不變的情況下，增大水灰比會使拌合物的流動性加大。如果水灰比過大，會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象，嚴(yán)重影響混凝土的強度。因此在混凝土生產(chǎn)時應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控用水量的變化，防止用水量嚴(yán)重超出設(shè)計用量，這也是生產(chǎn)控制的關(guān)鍵。

  (3)混凝土砂率的影響

  砂率是指混凝土中砂的用量占砂石總用量的百分率?；旌狭现?，砂是用來填充石子的空隙。在水泥漿一定的條件下，若砂率過大，則骨料的總表面積及空隙率增大，混凝土混合物就顯得干稠，流動性小。如要保持一定的流動性，則要多加水泥漿，增大單位用水量。若砂率過小，砂漿量不足，不能在粗骨料的周圍形成足夠的砂漿層起潤滑和填充作用，也會降低混合物的流動性，使混凝土拌合物的粘聚性、保水性變差，使混凝土混合物顯得粗澀，粗骨料離析，水泥漿流失。

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  2. 3 機械設(shè)備對混凝土泌水的影響

  現(xiàn)有攪拌機的不足之處:自落式攪拌機的筒體旋轉(zhuǎn)時，葉片不斷地將投入簡內(nèi)的部分拌和料帶到拌筒直徑約0. 7高處，然后因自重而沿葉片滑落下來，重新跌入底部的拌和料中，如此反復(fù)作用，使混凝土得到均勻拌和，這種拌和方式是靠葉片對拌和料進行反復(fù)地分割提升和撤落，從而使內(nèi)含物料的相互位置不斷進行重新分布。跌落時的沖擊加強了這種拌和作用。這種攪拌作用的強度是遠遠不夠的，它只是在宏觀上讓人認(rèn)為混凝土已攪拌均勻，只能適用于一般民用小型項目，而不能完全觸發(fā)混凝土外加劑的減水效應(yīng)，已面臨淘汰。

  強制式攪拌機是強制物料按預(yù)定軌跡運功，對塑性以及干硬性混凝土都可進行有效的拌和，缺點是有死角、攪拌轉(zhuǎn)速慢，導(dǎo)致混凝土生產(chǎn)效率不高，且混凝土在微觀上存在缺陷。

  2. 4 施工方法對混凝土泌水的影響

  施工過程中影響混凝土泌水的因素有振搗和混凝土每層澆筑的高度。振搗過程中，混凝土拌和物處于液化狀態(tài)，此時其中的自由水在壓力作用下，很容易在拌和物中形成通道泌出;對剪力墻和立柱等鋼筋密集的部位，每次澆筑的高度應(yīng)小于50 mm，如大于50 mm，則容易導(dǎo)致混凝土振搗不到位，形成泌水。

  另外，泵送混凝土的泌水與泵送工藝有直接關(guān)系。泵送混凝土，在壓力下骨料吸附混凝土中的水分，壓送到泵管出口回到大氣壓下將吸附的水分排出，于是出現(xiàn)了泌水。過振也是產(chǎn)生泌水的一項不可忽視的因素。在一處振搗時間過長是不利的，它將引起材料的離析，特別是單位用水量大的混凝土更為明顯。對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結(jié)力和抗拉強度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性?；炷恋倪\輸距離遠，攪拌時間長，易產(chǎn)生泌水?；炷凛斔秃蜐沧⑦^程中，從過高的地方沿溜槽滑下，會加劇離析的發(fā)生。同一配比的混凝土，澆注高度越高，泌水量越多。

  3 降低混凝土泌水的措施

  3. 1 改變設(shè)計理念

  現(xiàn)有的規(guī)范中對混凝土耐久性是以最大水灰比和最小水泥用量來控制的，其出發(fā)點有二，一是根據(jù)工程的重要性與設(shè)計年限，二是成本與經(jīng)濟性，用水灰比和水泥用量來控制造價，由此來分配C15 ～C50混凝土的經(jīng)濟成本，此設(shè)計思路，造成同一結(jié)構(gòu)不同部位的混凝土其耐久性有很大區(qū)別，這一先天的客觀約束導(dǎo)致人們認(rèn)為水灰比的屬性就是為了控制耐久性，與其它無關(guān)，是有歷史原因的，因為原來的膠凝材料只有水泥，沒有其他摻和料，為了服從水灰比定律，只能用調(diào)節(jié)水灰比的方法來控制建筑成本，現(xiàn)在有了眾多活性摻和料，因此，需要控制與混凝土耐久性相關(guān)的混凝土泌水問題，就必須控制住混凝土飽和用水量，因此，一般地，混凝土最大水灰比不能大于0. 43，最小水泥用量可以小于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)直至只要滿足強度需要即可，并且，為了發(fā)揮摻和料的特性，需要將混凝土的強度評定時間延長。

  3. 2 匹配水泥與外加劑

  (1)減水劑的選擇首先應(yīng)根據(jù)施工組織設(shè)計、施工工藝的要求，確定混凝土從拌和到入模前所需的運輸、短駁、等待所消耗的時間、環(huán)境溫度(罐車內(nèi)溫度)對混凝土和易性造成的影響。

  (2)如前所述，減水劑與水泥有相容性問題，因此選擇三家左右有良好商業(yè)信譽的外加劑公司，提供三家公司的水泥樣品、施工期間的溫度、濕度數(shù)據(jù)、施工工藝等技術(shù)指標(biāo)，要求外加劑公司提供符合施工要求的減水劑。

  (3)項目試驗室將三種水泥與減水劑進行配伍試驗，優(yōu)選出飽和用水量高且流動度最大的水泥與外加劑組合，

  3. 3 改善配合比設(shè)計與驗證方式

  (1)材料的選擇

  水泥粗細程度的控制指標(biāo)應(yīng)以顆粒級配為主。

  水泥應(yīng)選擇出廠溫度低、飽和用水量高、流動度大、C3A， C4AF小的產(chǎn)品。

  選擇水泥生產(chǎn)單位，應(yīng)進行外加劑相容性試驗。

  用外加劑相容性試驗優(yōu)選外加劑。

  外加劑的保塑性能應(yīng)根據(jù)施工要求，季節(jié)影響隨時調(diào)整。

  粉煤灰、礦粉以需水量比和燒失量為主，活性指數(shù)、細度次之。

  集料的吸水率不應(yīng)大于2%。

  (2)配合比

  將水泥與減水劑樣品進行配伍試驗，選取最佳組合。

  將最大水灰比控制在0. 45以下。

  檢測外加劑的最佳摻量，略低于最佳摻量作為混凝土的實際摻量。

  測得摻外加劑混凝土的飽和用水量作為控制泌水的臨界點。

  模擬施工條件進行混凝土坍落度延時損失試驗和試件制作。

  試拌混凝土?xí)r應(yīng)考慮水泥的實際溫度。

  砂率宜根據(jù)入模時的混凝土坍落度確定。

  配合比應(yīng)根據(jù)季節(jié)進行適當(dāng)調(diào)整。

  將外加劑的減水率、保塑效果;水泥的溫度;粉煤灰、礦粉的質(zhì)量指標(biāo)作為合同內(nèi)容。

  3. 4 正確使用摻和料

  膠凝材料漿體體積在純水泥過渡到摻加不同用量粉煤

  灰的過程中不發(fā)生變化是確?？箟簭姸茸兓瘻p緩的主要標(biāo)

  志，同時，用水量的減少使泌水產(chǎn)生的可能性減小。

  3. 5 使用防泌水外加劑

  采用防泌水外加劑來解決混凝土組成材料不能改變的特殊情況。

  3. 6 優(yōu)化攪拌設(shè)備

  (1)不宜使用延時計量水的系統(tǒng)。

  (2)罐車內(nèi)的氣溫與環(huán)境溫度盡量接近。

  (3)采用二次攪拌方式。

  采用這種攪拌方式的，有日本制造的盤形強制式攪拌機，為兩臺疊放，以使于兩級攪拌，根據(jù)兩級工藝程序，在快速攪拌機中。首先用部分水預(yù)拌水泥砂漿，然后水泥砂漿進人慢速攪拌機中，此時加人粗集料和另一部分水，進行最終攪拌，整個循環(huán)時間約為60～90 s。此種拌和方式的優(yōu)點是:在強烈的攪拌作用下，使水泥充分分散，發(fā)揮水泥的全部活性，減少水泥用量，減少用水量(5% ～10% ) ;實際上的砂漿裹石效果和在慢速攪拌機中停留時間的縮短減少了粗集料對葉片、襯板的磨損，延長了使用壽命。

  3. 7 改善施工工藝

  改進攪拌設(shè)備，提高攪拌效率。

  開具配料通知單后，應(yīng)立即取樣進行施工配合比驗證。

  將減水劑的勻質(zhì)性指標(biāo)(減水率、保塑效果)列入日常檢測內(nèi)容。

  混凝土拌和前1 d，必須將砂石材料預(yù)先飽水。

   減水劑應(yīng)采用后摻法。

  根據(jù)施工組織計劃，安排好混凝土運輸車輛的銜接工作，減少混凝土從生產(chǎn)到成型的間隔時間，防止超過配合比設(shè)計時預(yù)計的混凝土坍落度延時損失。

  運輸車輛必須做好防暑降溫工作，使罐車對混凝土拌和物的影響降到最低。

  混凝土布料應(yīng)均勻，不得用振搗器趕混凝土。

  掌握混凝土的合理振搗時間。

  4 結(jié)論

  如上所述，對任何一個具體工程，由于工程特點不同，所采用的水泥品種不同、外界氣候等條件不同，引起泌水的原因也各不相同。所以，在工程實際中，只要根據(jù)具體情況采取不同的解決辦法，分析產(chǎn)生泌水的內(nèi)因及外因，綜合考慮，辯證施治，方可達到明顯的效果和根治的目的。

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