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混凝土泌水的成因、控制及其利用
發(fā)布時間：
2023-01-04 16:17
混凝土泌水的成因、控制及其利用
文章來源：盛鑫源建材 更新時間：2015-05-13
混凝土拌合物經澆注、振搗后，在凝結、硬化的過程中，伴隨著粒狀材料的下沉所出現的部分拌合水上浮至混凝土表面的現象，叫做混凝土的泌水。
在混凝土工程的施工過程中，大家普遍關心的是混凝土的強度是否達到要求,混凝土是否開裂，而對混凝土在施工的過程中是否產生泌水不甚關心。有些人甚至認為，混凝土的泌水不過是在混凝土表面留下一些流砂水紋，難看而已。實際上，泌水不僅在混凝土表面產生砂線、砂斑、麻面等看得見的現象，而且還會導致表面的塑性開裂，在石子的底部或側面形成孔隙，并形成泌水通道，輕者影響混凝土的美觀，重者影響到整個混凝土結構的性能。
1、混凝土泌水的形成及泌水量的測定
混凝土澆注與搗實后初凝前，在骨料的重力擠壓作用下，流動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，產生泌水，同時出現浮漿層。水分在上浮的過程中，會留下泌水通道。水分上浮至粗骨料的下方或側面時，會產生內分層。
描述混凝土泌水特性的參數有：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。
泌水量試驗在美國ASTM－C232-92以及日本標準JIS－A11231975中均有規(guī)定的方法。采用金屬制圓筒狀容器，容器的尺寸為內徑25cm，內高28.5cm。按規(guī)定的方法往容器內澆注混凝土，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。抹平后立即記錄時間，作為時間的起點，然后保持試樣和容器不受震動，將其放置在水平的臺面上或地板上，蓋上合適的蓋子之后每隔一定時間一次吸取滲出混凝土表面的水，直到認為不再泌水為止。析出的水放入帶刻度的量筒中，記錄每次吸水后的累計水量。
2、混凝土泌水的危害
混凝土的泌水一般出現在混凝土澆注后2小時左右。
2.1 對混凝土表面的危害
有流砂水紋缺陷的混凝土，表面強度、抗風化和抗侵蝕的能力較差。同時，水分的上浮在混凝土內留下泌水通道，即產生大量自底部向頂層發(fā)展的毛細管通道網，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容易進入混凝土中，使混凝土表面損壞。由于澆注過程中泌水留下的通道導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，使混凝土產生溶出型腐蝕。水箱底部溶出的Ca(OH)2在空氣中與CO2反應形成了CaCO3，滴下的含Ca(OH)2的水在空氣中與CO2反應形成了CaCO3。
泌水使混凝土表面的水灰比增大，并出現浮漿，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，硬化后強度很低，同時混凝土的耐磨性下降。這對路面等有耐磨要求的混凝土是十分有害的。
2.2 對混凝土內部結構及性能的危害
在混凝土粗骨料、鋼筋周圍形成水囊，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不可逆的變形。泌水引起混凝土地沉降導致混凝土產生塑性裂紋。塑性裂紋的存在會降低水泥石的強度。
由于泌水混凝土產生整體沉降，澆注深度大時靠近頂部的拌合物運動距離更長，沉降受到阻礙，如遇到鋼筋等障礙時，則產生塑性沉降裂紋，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，造成混凝土層間結合強度降低并易形成裂縫。
3、影響混凝土泌水的因素
混凝土澆注后到開始凝結期間固體粒子下沉，并在表面析出水，同時混凝土拌合物發(fā)生沉降收縮。泌水多少受水泥及骨料的品種、性質及氣溫等因素的影響，同時與混凝土的配合比及施工方法等有關。
3.1水泥和骨料對混凝土泌水的影響
水泥主要從品種和顆粒級配兩方面對混凝土的泌水產生影響。采用礦渣水泥和火山灰水泥，混凝土的流動性比普通水泥小，產生泌水的可能性大。不同礦物組成的水泥標準稠度用水量不同。
水泥顆粒粒徑主要分布在一個狹窄的區(qū)域范圍內時，水泥的需水量較大，保水性較差，容易產生泌水。
粗骨料多且細骨料中微粉少時，泌水量增多。
3.2配合比對混凝土泌水的影響
混凝土配合比設計過程中的三個重要參數，即單位用水量、水灰比和砂率，對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性。在水灰比不變的情況下，單位體積內水泥漿愈多，混凝土拌合物的流動性愈大。若水泥漿過多，將會出現流漿現象，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，增大水灰比會使拌合物的流動性加大。如果水灰比過大，灰造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良而產生流漿、離析現象，嚴重影響混凝土的強度。
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。
3.3施工方法對混凝土泌水的影響
混凝土的運輸距離遠，攪拌時間長，易產生泌水。
混凝土輸送和澆注過程中，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。
混凝土的過度振動會導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。嚴重的泌水會危害混凝土的性能與結構，必須嚴格控制。根據混凝土泌水的原因，可以從以下幾個方面控制混凝土的泌水。
4.1通過改善混凝土配合比控制混凝土的泌水
采用合理顆粒級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。但對一些有大流動性要求的混凝土，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，可通過摻適量減水劑和泵送劑等辦法來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導致泌水。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用量過多，使混凝土在施工過程中產生嚴重的泌水現象。
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
改善骨料級配，適當增加砂的用量，或采用顆粒細一些的砂，可控制混凝土的泌水。改善骨料級配是由改變砂率來實現的。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，采用最佳砂率，在坍落度一定的情況下，可減少單位用水量。這對控制混凝土的泌水是有利的。
4.2通過摻入摻合料和外加劑控制混凝土的泌水
細顆粒對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級以上的粉煤灰，可提高膠結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。在路面和機場混凝土施工中，建議摻加少量引氣劑。
摻加引氣劑和優(yōu)質的粉煤灰能同時提高拌合物的流動性和粘聚性，是解決泌水問題時可優(yōu)先考慮采用的兩個措施。
4.3改進混凝土施工方法
嚴格控制混凝土拌合物的攪拌時間，不能過長。
澆注是落灰高度不能過高，2m以上應用滑板落灰。
澆注時采用分層澆注，分層厚度不宜過厚。第一層60-70cm，其他各層40cm左右為宜。
澆注后應按從外向里的順序振搗。嚴格控制振搗時間，盡可能減少對已振實部位的反復振動和余振。
5、混凝土泌水的利用
嚴重的泌水現象必須避免，但少量泌水有時對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進行垂直和水平輸送，與傳統的輸送有很大的不同。按傳統方法設計的有良好工作性的新拌混凝土，在泵送時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，其流動性小，坍落度小，拌合物阻力大，泵壓不足以推動拌合物前進，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間內泌出水的總量，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，結構粘度過大，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，如不耐磨、表面起殼脫落等，針對這些問題，可通過混凝土表面強化劑來提高混凝土的耐磨性。其表面強化機理是表面強化劑吸收混凝土泌水，在表面形成低水灰比、強耐磨骨料砂漿面層。
混凝土顏色灰暗，不美觀?？衫貌噬伭显谄胀ɑ炷恋谋砻孀龀鲱愃铺烊皇摹⒛静牡让利悎D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，然后通過模板成型。
