一、什么是混凝土泌水
通俗地講,就是水泥混凝土中顆粒級(jí)配不合理,大直徑的顆粒比例比較大,使得水分不能夠均勻穩(wěn)定地分散到顆粒間的空隙里,在混凝土運(yùn)輸、振搗、泵送的過(guò)程中,水泥和骨料沉降,在混凝土凝固前產(chǎn)生水分滲出到混凝土表面的現(xiàn)象稱做泌水。
正?;炷涟韬衔镏羞m量的泌水可以降低實(shí)際的水灰比,從而使混凝土更加密實(shí), 同時(shí),在混凝土的表面,適量的泌水可以起到一定的修飾和抹面作用,還可以防止新澆注的混凝土表面迅速干燥及開(kāi)裂等。但是過(guò)量的泌水會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量會(huì)造成不利影響。
二、混凝土泌水的危害
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),這些通道減弱了混凝土的抗?jié)B透能力,致使鹽溶液和水分以及有害物質(zhì)容易進(jìn)入混凝土中,極易使混凝土表面損壞。
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 、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(qiáng)度以及混凝土與鋼筋間的握裹力,導(dǎo)致混凝土整體強(qiáng)度的降低。
混凝土泌水造成塑性收縮是一個(gè)不可逆的變形。泌水引起混凝土的沉降導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生塑性裂紋,從而會(huì)降低水泥混凝土的強(qiáng)度。特別是泌水混凝土產(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.對(duì)混凝土耐久性的影響
泌水也能破壞對(duì)混凝土的抗腐蝕能力、抗凍性能,導(dǎo)致這些問(wèn)題的因素也是由泌水后出現(xiàn)的內(nèi)部泌水通道相關(guān),腐蝕性物質(zhì)經(jīng)過(guò)泌水通道則能到達(dá)混凝土內(nèi)部,在其到鋼筋表面則會(huì)形成鋼筋銹蝕,和水化產(chǎn)物出現(xiàn)腐蝕反應(yīng)而損害混凝土。泌水通道可促進(jìn)混凝土內(nèi)部的水飽和,高度飽和的混凝土在低溫作用下會(huì)出現(xiàn)凍融破壞。
三、混凝土泌水的原因
混凝土的泌水幾乎與混凝土生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)有關(guān),如膠凝材料、集料級(jí)配、配合比、含氣量、外加劑、振搗過(guò)程等??偨Y(jié)以下影響混泥土泌水的因素:
1. 膠凝材料對(duì)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(shí)間、細(xì)度、比表面積與顆粒分布都會(huì)影響混凝土的泌水性能。水泥中C3A含量低易泌水;水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量小易泌水;礦渣比普硅易泌水;火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥易泌水;摻非親水性混合材的水泥易泌水。
水泥的凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng),所配制出的混凝土凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng),且凝結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)幅度比水泥凈漿成倍地增長(zhǎng),在混凝土靜置、凝結(jié)硬化之前,水泥顆粒沉降的時(shí)間越長(zhǎng),混凝土越易泌水;
水泥的細(xì)度越粗、比表面積越小、顆粒分布中細(xì)顆粒含量越少,早期水泥水化量越少,較少的水化產(chǎn)物不足以封堵混凝土中的毛細(xì)孔,致使內(nèi)部水分容易自下而上運(yùn)動(dòng),混凝土泌水越嚴(yán)重。此外,也有些大磨(尤其是帶有高效選粉機(jī)的系統(tǒng))磨制的水泥,雖然比表面積較大,細(xì)度較細(xì),但由于選粉效率很高,水泥中細(xì)顆粒(小于3~5μm)含量少,也容易造成混凝土表面泌水和起粉現(xiàn)象。
2.集料對(duì)混凝土泌水的影響
混凝土的組成材料中的砂石集料含泥較多時(shí),會(huì)嚴(yán)重影響水泥的早期水化,粘土中的粘粒會(huì)包裹水泥顆粒,延緩及阻礙水泥的水化及混凝土的凝結(jié),從而加劇了混凝土的泌水;
砂的細(xì)度模數(shù)越大,砂越粗,越易造成混凝土泌水,尤其是0.315mm以下及2.5mm以上的顆粒含量對(duì)泌水影響較大:細(xì)顆粒越少、粗顆粒越多,混凝土越易泌水;
礦物摻和料的顆粒分布同樣也影響著混凝土的泌水性能,若礦物摻合料的細(xì)顆粒含量少、粗顆粒含量多,則易造成混凝土的泌水。用細(xì)磨礦渣作摻合料,因配合比中水泥用量減少,礦渣的水化速度較慢,且礦渣玻璃體保水性能較差,往往會(huì)加大混凝土的泌水量;
骨料整體偏粗,或者級(jí)配不合理,引起細(xì)顆??障对龃螅杂伤仙鸹炷撩谒?,是混凝土產(chǎn)生泌水的主要原因。
3. 配合比對(duì)混凝土泌水的影響
混凝土的水灰比越大,水泥凝結(jié)硬化的時(shí)間越長(zhǎng),自由水越多,水與水泥分離的時(shí)間越長(zhǎng),混凝土越容易泌水;
混凝土中外加劑摻量過(guò)多,或者緩凝組分摻量過(guò)多,會(huì)造成新拌混凝土的大量泌水和沉析,大量的自由水泌出混凝土表面,影響水泥的凝結(jié)硬化,混凝土保水性能下降,導(dǎo)致嚴(yán)重泌水。
4. 含氣量對(duì)混凝土泌水的影響
含氣量對(duì)新拌混凝土泌水有顯著影響。新拌混凝土中的氣泡由水分包裹形成,如果氣泡能穩(wěn)定存在,則包裹該氣泡的水分被固定在氣泡周圍。如果氣泡很細(xì)小、數(shù)量足夠多,則有相當(dāng)多量的水分被固定,可泌的水分大大減少,使泌水率顯著降低。同時(shí),如果泌水通道中有氣泡存在,氣泡猶如一個(gè)塞子,可以阻斷通道,使自由水分不能泌出。即使不能完全阻斷通道,也使通道有效面積顯著降低,導(dǎo)致泌水量減少。
5. 減水劑對(duì)混凝土泌水的影響
混凝土中使用的外加劑,大多是由減水劑同其他產(chǎn)品如引氣劑、緩凝劑、保塑劑等復(fù)合而成的多功能產(chǎn)品,是泵送混凝土不可或缺的重要材料,外加劑的摻入極大地改善混凝土拌合物的性能,但外加劑使用不當(dāng)將可能導(dǎo)致混凝土的離析。
(1)如果混凝土減水劑的摻量過(guò)大,減水率過(guò)高,單方混凝土的用水量減少,有可能使減水劑在攪拌機(jī)內(nèi)沒(méi)有充分發(fā)揮作用,而在混凝土運(yùn)輸過(guò)程中不斷的發(fā)生作用,致使混凝土到現(xiàn)場(chǎng)的坍落度大于出機(jī)時(shí)的坍落度。此種情況極易造成混凝土的嚴(yán)重離析。且常表現(xiàn)在高強(qiáng)度等級(jí)混凝土中,對(duì)混凝土的危害極大。
(2)外加劑中緩凝組分、保塑組分摻量過(guò)大,特別磷酸鹽或糖類過(guò)量,也容易造成混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象。
(3)減水劑和水泥不溶,也可以在砼表面產(chǎn)生大量的水。
6. 施工技術(shù)混凝土泌水的影響
混凝土施工過(guò)程中影響混凝土泌水的主要因素是振搗,振搗過(guò)程中,混凝土拌和物處于液化狀態(tài),此時(shí)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。施工過(guò)程的過(guò)振,不是將混凝土中密度較小的摻和料或混合材料振到了混凝土的表面,而是加劇了混凝土的泌水,使混凝土表面的水灰比增大,這也是造成混凝土泌水的主要原因。
如果是泵送混凝土,泵送過(guò)程中的壓力作用會(huì)使混凝土中氣泡受到破壞,導(dǎo)致泌水增多;
砼下料的垂直落差過(guò)大,產(chǎn)生離析,也很容易在砼表面蓄積大量的水。
運(yùn)距過(guò)長(zhǎng)或用農(nóng)用拖拉機(jī)運(yùn)輸砼,有時(shí)也會(huì)在砼表面蓄積大量的水。
四、混凝土泌水的解決措施
根據(jù)混凝土泌水的原理和各因素影響泌水的機(jī)理,解決混凝土泌水主要方法有:
1、混凝土配合比方面
適當(dāng)增加膠凝材料用量和提高混凝土的砂率,在滿足其他性能的前提下,摻入適量引氣劑,提高混凝土含氣量減少混凝土泌水.在保證施工性能前提下,盡量減少單位用水量。
在混凝土試配時(shí),應(yīng)使混凝土在靜態(tài)的條件下有20~30 mm的坍落度損失(1h),在實(shí)際生產(chǎn)中混凝土不易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。
2、原材料方面
嚴(yán)格控制集料的含泥量,優(yōu)化集料的合成級(jí)配,避免顆粒組成不均;選用較細(xì)的膠凝材料和高品質(zhì)的引氣劑。
3、外加劑方面
選用泌水較小的減水劑。如果配合比固定,在滿足標(biāo)準(zhǔn)和使用要求的情況下選用略低的減水率或適當(dāng)減少減水劑摻量,避免減水率過(guò)高造成泌水。
在混凝土外加劑中復(fù)合一定量的增稠劑;也可外加劑中復(fù)合一定量的引氣劑,可增強(qiáng)混凝土的粘聚性,提高混凝土的抗離析性;
減水劑在摻加時(shí)要做相溶實(shí)驗(yàn),避免出現(xiàn)減水劑的副作用;在既要減少泌水又要保證減水率的情況下,需要優(yōu)化減水劑的組份配比,使得小分子和大分子物質(zhì)達(dá)到最佳搭配關(guān)系。
4、施工工藝方面
提高振搗工藝,嚴(yán)格控制混凝土振實(shí)時(shí)間,避免過(guò)振。
砼垂直下料落差超過(guò)2米時(shí)采用串筒下料,使砼和接觸面發(fā)生的沖擊作用得到緩沖,以免砼發(fā)生離析,出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。
在運(yùn)距稍長(zhǎng)時(shí)一般采用砼攪拌車運(yùn)輸,避免用農(nóng)用運(yùn)輸車運(yùn)輸;
另外,對(duì)于現(xiàn)澆混凝土的性能控制,選取適當(dāng)?shù)目刂泣c(diǎn),使得控制有利于減小混凝土泌水。假如要控制最大含氣量,控制點(diǎn)可選在入倉(cāng)口,將混凝土輸送過(guò)程中含氣量損失對(duì)泌水的影響降到最低。
當(dāng)澆筑的倉(cāng)面內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了泌水,必須及時(shí)排除,其最有效的方法是真空吸水、人工在倉(cāng)面掏水或用海綿等吸水性強(qiáng)的材料吸水,尤其在混凝土收面時(shí)更應(yīng)該及時(shí)吸去泌水,便于混凝土收面確?;炷镣庥^質(zhì)量。嚴(yán)禁在模板上開(kāi)孔自流,造成膠凝材料流失,影響混凝土的質(zhì)量。