一、什么是混凝土泌水
通俗地講,就是混凝土攪拌站生產的水泥混凝土中顆粒級配不合理,大直徑的顆粒比例比較大,使得水分不能夠均勻穩定地分散到顆粒間的空隙里,在混凝土運輸、振搗、泵送的過程中,水泥和骨料沉降,在混凝土凝固前產生水分滲出到混凝土表面的現象稱做泌水。
正常混凝土拌合物中適量的泌水可以降低實際的水灰比,從而使混凝土更加密實, 同時,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裂等。但是過量的泌水會對混凝土質量會造成不利影響。
二、混凝土泌水的危害
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展的毛細管通道網,這些通道減弱了混凝土的抗滲透能力,致使鹽溶液和水分以及有害物質容易進入混凝土中,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、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,從而影響混凝土的致密性、骨料的界面強度以及混凝土與鋼筋間的握裹力,導致混凝土整體強度的降低。
混凝土泌水造成塑性收縮是一個不可逆的變形。泌水引起混凝土的沉降導致混凝土產生塑性裂紋,從而會降低水泥混凝土的強度。特別是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、對混凝土耐久性的影響
泌水也能破壞對混凝土的抗腐蝕能力、抗凍性能,導致這些問題的因素也是由泌水后出現的內部泌水通道相關,腐蝕性物質經過泌水通道則能到達混凝土內部,在其到鋼筋表面則會形成鋼筋銹蝕,和水化產物出現腐蝕反應而損害混凝土。泌水通道可促進混凝土內部的水飽和,高度飽和的混凝土在低溫作用下會出現凍融破壞。
三、混凝土泌水的原因
混凝土的泌水幾乎與混凝土生產的所有環節有關,如膠凝材料、集料級配、配合比、含氣量、外加劑、振搗過程等。總結以下影響混泥土泌水的因素:
1、膠凝材料對混凝土泌水的影響
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。水泥的凝結時間、細度、比表面積與顆粒分布都會影響混凝土的泌水性能。水泥中C3A含量低易泌水;水泥標準稠度用水量小易泌水;礦渣比普硅易泌水;火山灰質硅酸鹽水泥易泌水;摻非親水性混合材的水泥易泌水。
水泥的凝結時間越長,所配制出的混凝土凝結時間越長,且凝結時間的延長幅度比水泥凈漿成倍地增長,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、比表面積越小、顆粒分布中細顆粒含量越少,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(尤其是帶有選粉機的系統)磨制的水泥,雖然比表面積較大,細度較細,但由于選粉效率很高,水泥中細顆粒(小于3~5μm)含量少,也容易造成混凝土表面泌水和起粉現象。
2、集料對混凝土泌水的影響
混凝土的組成材料中的砂石集料含泥較多時,會嚴重影響水泥的早期水化,粘土中的粘粒會包裹水泥顆粒,延緩及阻礙水泥的水化及混凝土的凝結,從而加劇了混凝土的泌水;
砂的細度模數越大,砂越粗,越易造成混凝土泌水,尤其是0.315mm以下及2.5mm以上的顆粒含量對泌水影響較大:細顆粒越少、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,若礦物摻合料的細顆粒含量少、粗顆粒含量多,則易造成混凝土的泌水。用細磨礦渣作摻合料,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,往往會加大混凝土的泌水量;
骨料整體偏粗,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。
3、配合比對混凝土泌水的影響
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沉析,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。
4、含氣量對混凝土泌水的影響
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。
5、減水劑對混凝土泌水的影響
混凝土中使用的外加劑,大多是由減水劑同其他產品如引氣劑、緩凝劑、保塑劑等復合而成的多功能產品,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,但外加劑使用不當將可能導致混凝土的離析。
(1)如果混凝土減水劑的摻量過大,減水率過高,單方混凝土的用水量減少,有可能使減水劑在攪拌機內沒有充分發揮作用,而在混凝土運輸過程中不斷的發生作用,致使混凝土到現場的坍落度大于出機時的坍落度。此種情況極易造成混凝土的嚴重離析。且常表現在高強度等級混凝土中,對混凝土的危害極大。
(2)外加劑中緩凝組分、保塑組分摻量過大,特別磷酸鹽或糖類過量,也容易造成混凝土出現離析現象。
(3)減水劑和水泥不溶,也可以在砼表面產生大量的水。
6、減水劑對混凝土泌水的影響
混凝土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,混凝土拌和物處于液化狀態,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。施工過程的過振,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,泵送過程中的壓力作用會使混凝土中氣泡受到破壞,導致泌水增多;
砼下料的垂直落差過大,產生離析,也很容易在砼表面蓄積大量的水。
運距過長或用農用拖拉機運輸砼,有時也會在砼表面蓄積大量的水。