混凝土泌水

混凝土泌水

混凝土在運輸、振搗、泵送的過程中出現粗骨料下沉,水分上浮的現象稱為混凝土泌水。 泌水是新拌混凝土工作性一個重要方面。通常,描述混凝土泌水特性的指標有泌水量(即混凝土拌和物單位面積的平均泌水量)和泌水率(即泌水量對混凝土拌和物含水量之比)。

泌水原因

混凝土水灰比

混凝土的水灰比越大,水泥凝結硬化的時間越長,自由水越多,水與水泥分離的時間越長,混凝土越容易泌水;混凝土中外加劑摻量過多,或者緩凝組分摻量過多,會造成新拌混凝土的大量泌水和離析,大量的自由水泌出混凝土表面,影響水泥的凝結硬化,混凝土保水性能下降,導致嚴重泌水。

水泥

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。水泥的凝結時間、細度、表面積與顆粒分布都會影響混凝土的泌水性能。水泥的凝結時間越長,所配製的混凝土凝結時間越長,且凝結時間的延長幅度比水泥淨漿成倍地增長,在混凝土靜置、凝結硬化之前,水泥顆粒沉降的時間越長,混凝土越易泌水;水泥的細度越粗、表面積越小、顆粒分布中細顆粒(<5μm)含量越少,早期水泥水化量越少,較少的水化產物不足以封堵混凝土中的毛細孔,致使內部水分容易自下而上運動,混凝土泌水越嚴重。此外,也有些大磨(尤其是帶有高效選粉機的系統)磨製的水泥,雖然表面積較大,細度較細,但由於選粉效率很高,水泥中細顆粒(小於3~5μm)含量少,也容易造成混凝土表面泌水和起粉現象

骨料

細骨料偏粗,或者級配不合理,引起細顆粒空隙增大,自由水上升引起混凝土泌水,是混凝土產生泌水的主要原因。試驗室對不同砂子細度下混凝土和易性做了試驗,試驗結果如下:

FM 坍落度(mm) 含氣量(%) 泌水率(%) 混凝土拌和物和易性描述
2.40 185 5.0 0 粘聚性好、無析水、砂率偏大、可用於泵送施工。
2.60 190 4.2 2.9 粘聚性好、無析水、砂率適中、適於泵送施工。
2.80 195 3.9 6.7 粘聚性較好、稍有析水、砂率適中、短距離泵送施工尚可。
3.10 145 3.5 9.0 粘聚性差、析水多、漿石稍有離析,並伴有減水劑摻量大時白色絮凝物析出現象、不可用於混凝土泵輸送。
3.28 160 1.9 17.1 雖然砂率增加了2%,但粘聚性仍差、析水多、漿石稍有離析,仍有白色絮凝物析出現象、不能泵送。

試驗室對現場施工拌和混凝土用砂進行不間斷檢測,對連續30組進行檢測結果如下:細度模數最大為3.02,最小為2.50,平均值為2.82。對右砂系統拌和的混凝土進行泌水率檢測,檢測結果如下:最大泌水率13.4%,最小4.5%,平均為7.0%,試驗檢測仍在不間斷進行。通過人工配製成級配良好的砂子。測得泌水結果為最大泌水率1.91%,最小泌水率0.41%。砂子級配及顆粒下表。可見骨料對混凝土泌水起著主要因素。

室內試驗所使用的砂的顆粒級配如下表示:

篩孔尺寸mm 5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 0.08 篩底 備註
累計篩余% 4.7 24.2 37.1 57.3 74.7 86.3 95.2 100 FM=2.69

減水劑

現在使用的減水劑為緩凝高效萘系減水劑,這一系列減水劑存在如下特點:分子鏈短,減水劑減水率高,泌水率大,同時塌落度損失小;分子鏈長,減水劑減水率低,泌水率小,但是混凝土塌落度損失大。《水工混凝土外加劑技術規程》混凝土減水劑泌水以泌水率比來評價。

含氣量對泌水的影響

含氣量對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。如果氣泡很細小、數量足夠多,則有相當多量的水分被固定,可泌的水分大大減少,使泌水率顯著降低。同時,如果泌水通道中有氣泡存在,氣泡猶如一個塞子,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,導致泌水量減少。

施工影響

振搗過程施工過程中影響混凝土泌水的主要因素是振搗,振搗過程中,混凝土拌和物處於液化狀態,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。另外,如果是泵送混凝土,泵送過程中的壓力作用會使混凝土中氣泡受到破壞,導致泌水增大

泌水危害

混凝土的泌水一般出現在混凝土澆注後2小時左右。

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。 泌水使混凝土表面的水灰比增大,並出現浮漿,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,硬化後強度很低,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。

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形成空隙,從而影響混凝土的緻密性、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。 由於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並易形成裂縫。

泌水防治

根據混凝土泌水的原理和各因素影響泌水的機理,解決混凝土泌水主要方法有以下幾種。

混凝土配合比方面

適當增加膠凝材料用量,適當提高混凝土的砂率,在滿足其他性能的前提下,使混凝土適量引氣。在保證施工性能的前提下,儘量減少單位用水量。

原材料方面

選用較細的膠凝材料和高品質的引氣劑。

減水劑方面

選用混凝土泌水較小、流動度大的高效減水劑。如果配合比固定,在滿足標準和使用要求的情況下,選用減水率合適的減水劑摻量,避免減水率過高造成泌水。

施工方面

嚴格控制混凝土振搗時間,避免過振。另外,對於現澆混凝土的性能控制,選取適當的控制點,使得控制有利於減小混凝土泌水。假如要控制最大含氣量,控制點可選在入倉口,將混凝土輸送過程中含氣量損失對泌水的影響降到最低。當倉面內已經出現了泌水,必須及時排除,其最有效的方法是真空吸水、人工在倉面掏水或用海綿等吸水性強的材料吸水,尤其在混凝土收面時更應該及時吸去泌水,便於混凝土收面確保混凝土外觀質量。嚴禁在模板上開孔自流,造成膠凝材料流失,影響混凝土的質量。尤其在混凝土收面時更應該及時吸去泌水,以便於混凝土收面。

通過外加劑改善混凝土的泌水

混凝土外加劑(減水劑)一般是有機高分子物質。有機高分子的分子量、或者分子鏈長度直接影響其性能。如果減水劑的分子量較大、分子鏈較長,會使混凝土的泌水減少,但是同時減水劑的減水率較低;如果分子量較小、分子鏈較短,則使減水率增加,同時使混凝土的泌水率增大。有些減水劑在主分子鏈上存在支鏈,無論主鏈支鏈,較長時會使混凝土泌水減水,但減水率也相應降低,如果主鏈短而支鏈長,則會使泌水減少的同時,對減水率影響不大。一般情況下,減水劑不是由單一分子量的分子組成,而是各種分子量的分子混合組成。在既要減少泌水又要保證減水率的情況下,需要最佳化減水劑的分子量級配,使得小分子和大分子物質達到最佳搭配關係。

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