对混凝土泌水现象的研究与探讨

  摘 要: 泌水是混凝土施工生产中的一种常见缺陷。它对混凝土的强度、外观质量和耐久性有一定影响。通过影响水泥混凝土泌水的主要因素进行重点论述，总结并提出了解决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质量缺陷。

  关键词: 混凝土;泌水;因素;措施

  泌水是混凝土施工生产中的一种常见缺陷。可以说，在目前的水泥品种和其他施工条件下，无论是流动性水泥混凝土、塑性水泥混凝土还是干硬性水泥混凝土，都存在着不同程度的泌水问题，泌水问题长期困扰着广大建设者。

  1 混凝土泌水的表观现象及危害

  (1) 泌水的结果，使表面混凝土含水量增加，硬化后混凝土表面强度下降。

  (2)由于混凝土泌水时内部水析出，外加剂也部分随析出水一起分布到混凝土的表面，造成混凝土表面外加剂含量加大，使混凝土的凝结时间加长。

  (3)上升的水还会聚结在粗集料或钢筋的下方，硬化后成为空隙，出现弱粘结地带。

  2 影响混凝土泌水的因素

  2. 1 原材料对混凝土泌水的影响

  2. 1. 1 水泥对混凝土泌水的影响

  水泥作为混凝土中最重要的胶凝材料，与混凝土的泌水性能密切相关。水泥的凝结时间、温度、颗粒级配、混合料种类等都会影响混凝土的泌水性能。

  (1)水泥的凝结时间对泌水的影响。

  水泥的凝结时间越长，所配制的混凝土凝结时间就越长，且凝结时间的延长幅度较水泥净浆成倍地增长，在混凝土凝结硬化之前，水泥颗粒沉降的时间越长，混凝土越易泌水。

  (2)温度对泌水的影响。

  施工时温度升高也同样会使空气流动速度加快，使水泥混凝土表面失水速度加快。减少了水泥混凝土内多余水的含量， 泌水现象就会减少。这也是夜间施工比白天施工、冬季施工比夏季施工更容易泌水的直接原因。

  (3)颗粒级配对泌水的影响。

  从试验可以看出，水泥的水化速度与其颗粒粗细有很大关系。粉磨时间越长，颗粒越细，水化速度越快，那么在水泥混凝土终凝前其内部需水量就越大，相应地在其他条件相同的情况下其泌水的可能性就会越小。一般情况下，当水泥的铝酸三钙含量不小于3% ， 比表面积不小于400 m /kg，水泥混凝土的水灰比小于0. 45时，水泥混凝土基本上不会泌水。

  (4)水泥混合料种类及掺量对泌水的影响。

  不同品种、不同强度等级的水泥的保水性、凝结时间、早期强度都差异较大。采用矿渣水泥保水性差，泌水性大，拌制混凝土时容易析出多余水分，形成毛细管通路;粉煤灰水泥需水量较小，泌水速度较快，容易引起失水裂纹。通过以下试验我们可以看出，按混合材品种分，泌水率从大到小为矿渣>粉煤灰>煤渣，混掺比单掺泌水率要略低。

  2.1.2 减水剂对混凝土泌水的影响

  对一些有大流动性要求的混凝土，如泵送混凝土，通常采用掺减水剂和泵送剂等办法可以改善混凝土的工作性。根据减水剂的作用机理，极性分子吸附在水泥颗粒周围，使得颗粒之间相互排斥，减少絮凝作用，释放被水泥颗粒包裹的水分，同时使水泥颗粒表面的吸附水层变薄，所需的润湿水量大大减少。以此机理，减水剂会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，由于减水剂的减水作用，同样坍落度的混凝土所需的拌和水量大大减水，使混凝土中的可泌自由水量减水。最终的泌水情况取决于哪种作用起主导作用。减水剂与水泥的适应性也影响混凝土的泌水，关于适应性机理，目前还没有公认的研究成果。

  2.1.3 集料对混凝土泌水的影响

  混凝土的组成材料砂石集料含泥量较多时，会严重影响水泥的早期水化，黏土中的颗粒会包裹水泥颗粒，延缓并阻碍水泥的水化及混凝土的凝结，从而加剧混凝土的泌水。当石子的级配不良时，使混凝土和易性变差，也会导致混凝土泌水。如集料粒径越大，混凝土的泌水越严重。通过室内实验，我们发现在其他条件相同的条件下粗集料最大粒径为40 mm的混凝土比最大粒径为16 mm的混凝土泌水量大一些。而砂的细度模数越大，细颗粒越少、粗颗粒越多，混凝土则越易泌水。

  2. 2 配合比对混凝土泌水的影响

  (1)混凝土单位用水量的影响

  水泥浆赋予混凝土拌合物一定的流动性。在水灰比不变的情况下，单位体积内水泥浆愈多，混凝土拌合物的流动性愈大。若水泥浆过多，将会出现流浆现象，使混凝土拌合物的粘聚性变差。无论是水泥浆的多少，还是水泥浆的稀稠，对混凝土拌合物流动性起决定性作用的是用水量。因为提高水灰比或增加水泥浆的用量最终都表现为混凝土用水量的增加。

  (2)混凝土水灰比的影响

  水灰比决定水泥浆的稠度。在水泥用量不变的情况下，增大水灰比会使拌合物的流动性加大。如果水灰比过大，会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良而产生流浆、离析现象，严重影响混凝土的强度。因此在混凝土生产时应严格监控用水量的变化，防止用水量严重超出设计用量，这也是生产控制的关键。

  (3)混凝土砂率的影响

  砂率是指混凝土中砂的用量占砂石总用量的百分率。混合料中，砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下，若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土混合物就显得干稠，流动性小。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，增大单位用水量。若砂率过小，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，也会降低混合物的流动性，使混凝土拌合物的粘聚性、保水性变差，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失。

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  2. 3 机械设备对混凝土泌水的影响

  现有搅拌机的不足之处:自落式搅拌机的筒体旋转时，叶片不断地将投入简内的部分拌和料带到拌筒直径约0. 7高处，然后因自重而沿叶片滑落下来，重新跌入底部的拌和料中，如此反复作用，使混凝土得到均匀拌和，这种拌和方式是靠叶片对拌和料进行反复地分割提升和撤落，从而使内含物料的相互位置不断进行重新分布。跌落时的冲击加强了这种拌和作用。这种搅拌作用的强度是远远不够的，它只是在宏观上让人认为混凝土已搅拌均匀，只能适用于一般民用小型项目，而不能完全触发混凝土外加剂的减水效应，已面临淘汰。

  强制式搅拌机是强制物料按预定轨迹运功，对塑性以及干硬性混凝土都可进行有效的拌和，缺点是有死角、搅拌转速慢，导致混凝土生产效率不高，且混凝土在微观上存在缺陷。

  2. 4 施工方法对混凝土泌水的影响

  施工过程中影响混凝土泌水的因素有振捣和混凝土每层浇筑的高度。振捣过程中，混凝土拌和物处于液化状态，此时其中的自由水在压力作用下，很容易在拌和物中形成通道泌出;对剪力墙和立柱等钢筋密集的部位，每次浇筑的高度应小于50 mm，如大于50 mm，则容易导致混凝土振捣不到位，形成泌水。

  另外，泵送混凝土的泌水与泵送工艺有直接关系。泵送混凝土，在压力下骨料吸附混凝土中的水分，压送到泵管出口回到大气压下将吸附的水分排出，于是出现了泌水。过振也是产生泌水的一项不可忽视的因素。在一处振捣时间过长是不利的，它将引起材料的离析，特别是单位用水量大的混凝土更为明显。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。混凝土的运输距离远，搅拌时间长，易产生泌水。混凝土输送和浇注过程中，从过高的地方沿溜槽滑下，会加剧离析的发生。同一配比的混凝土，浇注高度越高，泌水量越多。

  3 降低混凝土泌水的措施

  3. 1 改变设计理念

  现有的规范中对混凝土耐久性是以最大水灰比和最小水泥用量来控制的，其出发点有二，一是根据工程的重要性与设计年限，二是成本与经济性，用水灰比和水泥用量来控制造价，由此来分配C15 ～C50混凝土的经济成本，此设计思路，造成同一结构不同部位的混凝土其耐久性有很大区别，这一先天的客观约束导致人们认为水灰比的属性就是为了控制耐久性，与其它无关，是有历史原因的，因为原来的胶凝材料只有水泥，没有其他掺和料，为了服从水灰比定律，只能用调节水灰比的方法来控制建筑成本，现在有了众多活性掺和料，因此，需要控制与混凝土耐久性相关的混凝土泌水问题，就必须控制住混凝土饱和用水量，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现行标准直至只要满足强度需要即可，并且，为了发挥掺和料的特性，需要将混凝土的强度评定时间延长。

  3. 2 匹配水泥与外加剂

  (1)减水剂的选择首先应根据施工组织设计、施工工艺的要求，确定混凝土从拌和到入模前所需的运输、短驳、等待所消耗的时间、环境温度(罐车内温度)对混凝土和易性造成的影响。

  (2)如前所述，减水剂与水泥有相容性问题，因此选择三家左右有良好商业信誉的外加剂公司，提供三家公司的水泥样品、施工期间的温度、湿度数据、施工工艺等技术指标，要求外加剂公司提供符合施工要求的减水剂。

  (3)项目试验室将三种水泥与减水剂进行配伍试验，优选出饱和用水量高且流动度最大的水泥与外加剂组合，

  3. 3 改善配合比设计与验证方式

  (1)材料的选择

  水泥粗细程度的控制指标应以颗粒级配为主。

  水泥应选择出厂温度低、饱和用水量高、流动度大、C3A， C4AF小的产品。

  选择水泥生产单位，应进行外加剂相容性试验。

  用外加剂相容性试验优选外加剂。

  外加剂的保塑性能应根据施工要求，季节影响随时调整。

  粉煤灰、矿粉以需水量比和烧失量为主，活性指数、细度次之。

  集料的吸水率不应大于2%。

  (2)配合比

  将水泥与减水剂样品进行配伍试验，选取最佳组合。

  将最大水灰比控制在0. 45以下。

  检测外加剂的最佳掺量，略低于最佳掺量作为混凝土的实际掺量。

  测得掺外加剂混凝土的饱和用水量作为控制泌水的临界点。

  模拟施工条件进行混凝土坍落度延时损失试验和试件制作。

  试拌混凝土时应考虑水泥的实际温度。

  砂率宜根据入模时的混凝土坍落度确定。

  配合比应根据季节进行适当调整。

  将外加剂的减水率、保塑效果;水泥的温度;粉煤灰、矿粉的质量指标作为合同内容。

  3. 4 正确使用掺和料

  胶凝材料浆体体积在纯水泥过渡到掺加不同用量粉煤

  灰的过程中不发生变化是确保抗压强度变化减缓的主要标

  志，同时，用水量的减少使泌水产生的可能性减小。

  3. 5 使用防泌水外加剂

  采用防泌水外加剂来解决混凝土组成材料不能改变的特殊情况。

  3. 6 优化搅拌设备

  (1)不宜使用延时计量水的系统。

  (2)罐车内的气温与环境温度尽量接近。

  (3)采用二次搅拌方式。

  采用这种搅拌方式的，有日本制造的盘形强制式搅拌机，为两台叠放，以使于两级搅拌，根据两级工艺程序，在快速搅拌机中。首先用部分水预拌水泥砂浆，然后水泥砂浆进人慢速搅拌机中，此时加人粗集料和另一部分水，进行最终搅拌，整个循环时间约为60～90 s。此种拌和方式的优点是:在强烈的搅拌作用下，使水泥充分分散，发挥水泥的全部活性，减少水泥用量，减少用水量(5% ～10% ) ;实际上的砂浆裹石效果和在慢速搅拌机中停留时间的缩短减少了粗集料对叶片、衬板的磨损，延长了使用寿命。

  3. 7 改善施工工艺

  改进搅拌设备，提高搅拌效率。

  开具配料通知单后，应立即取样进行施工配合比验证。

  将减水剂的匀质性指标(减水率、保塑效果)列入日常检测内容。

  混凝土拌和前1 d，必须将砂石材料预先饱水。

   减水剂应采用后掺法。

  根据施工组织计划，安排好混凝土运输车辆的衔接工作，减少混凝土从生产到成型的间隔时间，防止超过配合比设计时预计的混凝土坍落度延时损失。

  运输车辆必须做好防暑降温工作，使罐车对混凝土拌和物的影响降到最低。

  混凝土布料应均匀，不得用振捣器赶混凝土。

  掌握混凝土的合理振捣时间。

  4 结论

  如上所述，对任何一个具体工程，由于工程特点不同，所采用的水泥品种不同、外界气候等条件不同，引起泌水的原因也各不相同。所以，在工程实际中，只要根据具体情况采取不同的解决办法，分析产生泌水的内因及外因，综合考虑，辩证施治，方可达到明显的效果和根治的目的。

  参考文献:

  [ 1 ]  刘加平，刘建忠，田倩，等. 外加剂改进混凝土泌水的试验研究[ J ]. 混凝土与水泥制品， 2004，(4) : 14 - 161

  [ 2 ]  徐蜂. 混凝土的泌水与减少泌水的措施[ J ]. 混凝土及加筋混凝土， 1989， (6) : 14 - 161

  [3 ] 尹科宇. 新拌混凝土的泌水[ J ]. 水利技术监督， 2007，(3) : 47 - 491

  [ 4 ]  覃维祖. 初龄期混凝土的泌水、沉降、塑性收缩与开裂[ J ]. 商品混凝土， 2006，(1) : 1 - 4.