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混凝土泌水的成因、控制及其利用
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-04 16:15
混凝土泌水的成因、控制及其利用
混凝土拌合物經(jīng)澆注、振搗后，在凝結(jié)、硬化的過(guò)程中，伴隨著粒狀材料的下沉所出現(xiàn)的部分拌合水上浮至混凝土表面的現(xiàn)象，叫做混凝土的泌水。
在混凝土工程的施工過(guò)程中，大家普遍關(guān)心的是混凝土的強(qiáng)度是否達(dá)到要求,混凝土是否開(kāi)裂，而對(duì)混凝土在施工的過(guò)程中是否產(chǎn)生泌水不甚關(guān)心。有些人甚至認(rèn)為，混凝土的泌水不過(guò)是在混凝土表面留下一些流砂水紋，難看而已。實(shí)際上，泌水不僅在混凝土表面產(chǎn)生砂線、砂斑、麻面等看得見(jiàn)的現(xiàn)象，而且還會(huì)導(dǎo)致表面的塑性開(kāi)裂，在石子的底部或側(cè)面形成孔隙，并形成泌水通道，輕者影響混凝土的美觀，重者影響到整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的性能。
1、混凝土泌水的形成及泌水量的測(cè)定
混凝土澆注與搗實(shí)后初凝前，在骨料的重力擠壓作用下，流動(dòng)性較好的水泥漿和水上浮。部分水分向外蒸發(fā)上浮至混凝土上表面，產(chǎn)生泌水，同時(shí)出現(xiàn)浮漿層。水分在上浮的過(guò)程中，會(huì)留下泌水通道。水分上浮至粗骨料的下方或側(cè)面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)分層。
描述混凝土泌水特性的參數(shù)有：泌水量，即混凝土拌合物單位面積的平均泌水量；泌水率，泌水量對(duì)混凝土拌合物含水量之比；泌水速度，析出水的速度；泌水容量，混凝土拌合物單位厚度平均泌水深度。
泌水量試驗(yàn)在美國(guó)ASTM－C232-92以及日本標(biāo)準(zhǔn)JIS－A11231975中均有規(guī)定的方法。采用金屬制圓筒狀容器，容器的尺寸為內(nèi)徑25cm，內(nèi)高28.5cm。按規(guī)定的方法往容器內(nèi)澆注混凝土，使混凝土地表面比容器的上口邊緣底3±0.3cm，并用抹刀將混凝土表面抹平。抹平后立即記錄時(shí)間，作為時(shí)間的起點(diǎn)，然后保持試樣和容器不受震動(dòng)，將其放置在水平的臺(tái)面上或地板上，蓋上合適的蓋子之后每隔一定時(shí)間一次吸取滲出混凝土表面的水，直到認(rèn)為不再泌水為止。析出的水放入帶刻度的量筒中，記錄每次吸水后的累計(jì)水量。
2、混凝土泌水的危害
混凝土的泌水一般出現(xiàn)在混凝土澆注后2小時(shí)左右。
2.1 對(duì)混凝土表面的危害
有流砂水紋缺陷的混凝土，表面強(qiáng)度、抗風(fēng)化和抗侵蝕的能力較差。同時(shí)，水分的上浮在混凝土內(nèi)留下泌水通道，即產(chǎn)生大量自底部向頂層發(fā)展的毛細(xì)管通道網(wǎng)，這些通道增加了混凝土的滲透性，鹽溶液和水分以及有害物質(zhì)容易進(jìn)入混凝土中，使混凝土表面損壞。由于澆注過(guò)程中泌水留下的通道導(dǎo)致混凝土的滲透性增加，水箱中的水沿泌水通道滲出，并帶走混凝土中部分Ca(OH)2，使混凝土產(chǎn)生溶出型腐蝕。水箱底部溶出的Ca(OH)2在空氣中與CO2反應(yīng)形成了CaCO3，滴下的含Ca(OH)2的水在空氣中與CO2反應(yīng)形成了CaCO3。
泌水使混凝土表面的水灰比增大，并出現(xiàn)浮漿，即上浮的水中帶有大量的水泥顆粒，在混凝土表面形成返漿層，硬化后強(qiáng)度很低，同時(shí)混凝土的耐磨性下降。這對(duì)路面等有耐磨要求的混凝土是十分有害的。
2.2 對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能的危害
在混凝土粗骨料、鋼筋周?chē)纬伤?，隨著水分的逐漸揮發(fā)形成空隙，從而影響混凝土的致密性、骨料的界面強(qiáng)度以及混凝土與鋼筋間的握裹力。
混凝土泌水造成塑性收縮是一個(gè)不可逆的變形。泌水引起混凝土地沉降導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生塑性裂紋。塑性裂紋的存在會(huì)降低水泥石的強(qiáng)度。
由于泌水混凝土產(chǎn)生整體沉降，澆注深度大時(shí)靠近頂部的拌合物運(yùn)動(dòng)距離更長(zhǎng)，沉降受到阻礙，如遇到鋼筋等障礙時(shí)，則產(chǎn)生塑性沉降裂紋，從表面向下直至鋼筋的上方。
分層澆注的混凝土受下層混凝土表面泌水的影響，造成混凝土層間結(jié)合強(qiáng)度降低并易形成裂縫。
3、影響混凝土泌水的因素
混凝土澆注后到開(kāi)始凝結(jié)期間固體粒子下沉，并在表面析出水，同時(shí)混凝土拌合物發(fā)生沉降收縮。泌水多少受水泥及骨料的品種、性質(zhì)及氣溫等因素的影響，同時(shí)與混凝土的配合比及施工方法等有關(guān)。
3.1水泥和骨料對(duì)混凝土泌水的影響
水泥主要從品種和顆粒級(jí)配兩方面對(duì)混凝土的泌水產(chǎn)生影響。采用礦渣水泥和火山灰水泥，混凝土的流動(dòng)性比普通水泥小，產(chǎn)生泌水的可能性大。不同礦物組成的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量不同。
水泥顆粒粒徑主要分布在一個(gè)狹窄的區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)，水泥的需水量較大，保水性較差，容易產(chǎn)生泌水。
粗骨料多且細(xì)骨料中微粉少時(shí)，泌水量增多。
3.2配合比對(duì)混凝土泌水的影響
混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中的三個(gè)重要參數(shù)，即單位用水量、水灰比和砂率，對(duì)混凝土的泌水有很大影響。
3.2.1混凝土的單位用水量
水泥漿賦予混凝土拌合物一定的流動(dòng)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(dòng)性愈大。若水泥漿過(guò)多，將會(huì)出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，使混凝土拌合物的粘聚性變差。
無(wú)論是水泥漿的多少，還是水泥漿的稀稠，對(duì)混凝土拌合物流動(dòng)性起決定性作用的是用水量。因?yàn)樘岣咚冶然蛟黾铀酀{的用量最終都表現(xiàn)為混凝土用水量的增加。
3.2.2混凝土的水灰比
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(huì)使拌合物的流動(dòng)性加大。如果水灰比過(guò)大，灰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(qiáng)度。
3.2.3混凝土的砂率
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(lái)填充石子的空隙。在水泥漿一定的條件下，若砂率過(guò)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(dòng)性小，如要保持一定的流動(dòng)性，則要多加水泥漿，增大單位用水量。若砂率過(guò)小，砂漿量不足，不能在粗骨料的周?chē)纬勺銐虻纳皾{層起潤(rùn)滑和填充作用，也會(huì)降低混合物的流動(dòng)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。
3.3施工方法對(duì)混凝土泌水的影響
混凝土的運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，攪拌時(shí)間長(zhǎng)，易產(chǎn)生泌水。
混凝土輸送和澆注過(guò)程中，從過(guò)高的地方沿溜槽滑下，會(huì)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。
混凝土的過(guò)度振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致混凝土的離析泌水。
4、混凝土泌水的控制
混凝土泌水是必然的。嚴(yán)重的泌水會(huì)危害混凝土的性能與結(jié)構(gòu)，必須嚴(yán)格控制。根據(jù)混凝土泌水的原因，可以從以下幾個(gè)方面控制混凝土的泌水。
4.1通過(guò)改善混凝土配合比控制混凝土的泌水
采用合理顆粒級(jí)配的水泥有利于控制混凝土的泌水。堿和C3A含量高的水泥有較大的保水性，因而拌合料泌水性小，但坍落度損失加大。
用水量大是混凝土泌水的根本原因。因此，減少用水量和減少水灰比是控制混凝土泌水的有效途徑。但對(duì)一些有大流動(dòng)性要求的混凝土，如泵送混凝土，減少用水量或減少水灰比在施工中是不可行的，可通過(guò)摻適量減水劑和泵送劑等辦法來(lái)改善混凝土的工作性。
值得注意的是，為提高混凝土坍落度而不適量的加入減水劑也會(huì)導(dǎo)致泌水。表1為某商品混凝土攪拌站采用的泵送混凝土配合比，坍落度要求為12－16cm。很顯然，該配合比水灰比以及單位用水量均不大，但其減水劑JZB－4用量過(guò)多，使混凝土在施工過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。
表1 混凝土配合比（kg/m3）
水泥 水 砂 石 粉煤灰 UEA JZB-4
346 179 785 990 92 41.5 6.79
改善骨料級(jí)配，適當(dāng)增加砂的用量，或采用顆粒細(xì)一些的砂，可控制混凝土的泌水。改善骨料級(jí)配是由改變砂率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在水灰比和單位用水量一定的條件下，改變砂率可改變混凝土的坍落度。換句話說(shuō)，采用最佳砂率，在坍落度一定的情況下，可減少單位用水量。這對(duì)控制混凝土的泌水是有利的。
4.2通過(guò)摻入摻合料和外加劑控制混凝土的泌水
細(xì)顆粒對(duì)控制混凝土的泌水有好處。因此可在混凝土中加入適量的摻合料。摻加混合材料如Ⅱ級(jí)以上的粉煤灰，可提高膠結(jié)料的粘聚性和保水性。
摻加適量引氣劑。引氣能減少混凝土泌水。在路面和機(jī)場(chǎng)混凝土施工中，建議摻加少量引氣劑。
摻加引氣劑和優(yōu)質(zhì)的粉煤灰能同時(shí)提高拌合物的流動(dòng)性和粘聚性，是解決泌水問(wèn)題時(shí)可優(yōu)先考慮采用的兩個(gè)措施。
4.3改進(jìn)混凝土施工方法
嚴(yán)格控制混凝土拌合物的攪拌時(shí)間，不能過(guò)長(zhǎng)。
澆注是落灰高度不能過(guò)高，2m以上應(yīng)用滑板落灰。
澆注時(shí)采用分層澆注，分層厚度不宜過(guò)厚。第一層60-70cm，其他各層40cm左右為宜。
澆注后應(yīng)按從外向里的順序振搗。嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，盡可能減少對(duì)已振實(shí)部位的反復(fù)振動(dòng)和余振。
5、混凝土泌水的利用
嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象必須避免，但少量泌水有時(shí)對(duì)混凝土施工也有好處。
5.1 壓力泌水
泵送混凝土是拌合物在壓力下在管道內(nèi)進(jìn)行垂直和水平輸送，與傳統(tǒng)的輸送有很大的不同。按傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的有良好工作性的新拌混凝土，在泵送時(shí)不一定有良好的可泵性。在拌合物的組成材料中，只有水是可泵的。泵送過(guò)程中，壓力靠水傳遞到其他固體組成材料。拌合物中水泥漿太粘，其流動(dòng)性小，坍落度小，拌合物阻力大，泵壓不足以推動(dòng)拌合物前進(jìn)，造成堵泵；相反，拌合物中有足夠的用水量，在壓力下泌水太多，遇到障礙物或在出口處，水脫離拌合物，回流到后面的料中，壓力不能有效的傳遞到固體顆粒，致使固體顆粒不能順利移動(dòng)造成堵泵。因此，泵送混凝土中要有合理的壓力泌水值。所謂壓力泌水值是在一定壓力下，一定量的拌合物在一定時(shí)間內(nèi)泌出水的總量，以總泌水量（ml）或單位混凝土泌水量（kg/m3混凝土）來(lái)表示。壓力泌水太多，阻力大，泵壓不穩(wěn)定，可能堵泵。壓力泌水值太小，拌合物粘稠，結(jié)構(gòu)粘度過(guò)大，阻力大，也不易泵送。
5.2 混凝土表面處理
普通混凝土作為路面材料存在諸多缺點(diǎn)，如不耐磨、表面起殼脫落等，針對(duì)這些問(wèn)題，可通過(guò)混凝土表面強(qiáng)化劑來(lái)提高混凝土的耐磨性。其表面強(qiáng)化機(jī)理是表面強(qiáng)化劑吸收混凝土泌水，在表面形成低水灰比、強(qiáng)耐磨骨料砂漿面層。
混凝土顏色灰暗，不美觀。可利用彩色顏料在普通混凝土的表面做出類似天然石材、木材等美麗圖案。其施工方法是將色料灑在抹平的新拌混凝土表面，再灑上脫模粉。兩種粉料吸收部分混凝土泌出的水分，然后通過(guò)模板成型。
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