1 、混凝土拌和物產(chǎn)生泌水的原因
一般認為,混凝土拌和料澆筑之后到開始凝結期間,由于骨料和水泥漿下沉,水份上升,在已澆筑構件的表面析出水份的現(xiàn)象稱為泌水。泌水的通道產(chǎn)生在水泥漿與固相骨料之間,同時伴隨著泌水現(xiàn)象的出現(xiàn)。混凝土由水、水泥、細骨料、粗骨料、外加劑等拌和硬化而成,質量好混凝土應該是所有組分及氣泡分布均勻穩(wěn)定。產(chǎn)生不均勻的情況有三種,一是骨料沉底、漿體上浮,二是漿體沉底、骨料上浮,這兩種情況即經(jīng)常遇到的混凝土離析,三是泌水即水分上浮逸出。產(chǎn)生不均勻的直接原因是各組分密度不同導致沉降或上浮。前兩種情況直接導致混凝土的宏觀不均勻性。泌水后的混凝土在宏觀上仍然是均勻的,但是會導致混凝土上表面不均勻和內部局部不均勻。
根據(jù)水分在混凝土中的存在狀態(tài),混凝土中的水分可以劃分為結合水、潤濕水與自由水。水泥中反應速度快的部分在加水以后可能會發(fā)生水化反應,消耗部分水,這部分水定義為混凝土中的結合水,這部分水不能被鄰近部位的水分置換,也無法逸出拌和物;水遇到干燥狀態(tài)的水泥、骨料等以后,水泥和骨料表面會吸附一定量的水,使干燥的材料濕潤,這部分水受到固體材料表面的吸附,不能逸出拌和物,但是可以被鄰近部位的水分置換,定義這部分水為潤濕水,混凝土中其余的水分為自由水,在混凝土中起潤滑的作用,混凝土坍落度在很大程度上取決于自由水量的多少和其潤滑效果,這部分水與固體材料的聯(lián)系較少,可以逸出混凝土,所有原材料中水的密度最小,逸出以后上浮,形成泌水,這部分水也稱為可泌水分。水分要從混凝土內部泌出到表面,需要經(jīng)過較長的距離,猶如經(jīng)過彎彎曲曲的微細水管,最后到達表面。如果各種顆粒級配好,堆積密實,孔隙微細,則水分泌出需要經(jīng)過的距離很長,則會使泌水量減小?;蛘呷绻置诔龅耐ǖ辣蛔钄啵谒恳矔p小。
2 、泌水對混凝土性能的影響
首先泌水本身在混凝土中是不均勻產(chǎn)生的,泌水以后的混凝土組分變得不均勻,混凝土在泌水部位產(chǎn)生空隙缺陷,導致該部位的抗壓、抗拉強度并不會由于該處的水灰比下降而升高,反而是強度降低了,這些部位強度的下降會造成混凝土整體強度降低。從泌水的產(chǎn)生機理可知,水分從混凝土內部泌出到表面,在混凝土中形成了從里到外貫通的通道,雖然這些通道很難直接或通過儀器觀察到,但對于抗氯離子滲透性能要求很高的海洋工程混凝土影響很大,對混凝土的抗腐蝕、抗凍性能影響也很大,這是由于來自海水中的具有極強穿透能力的氯離子、含鹽霧潮濕大氣中的氧和濕氣等腐蝕性介質很容易沿著泌水留下的通道進人混凝土內部,到達鋼筋表面引起鋼筋銹蝕或者直接與水化產(chǎn)物發(fā)生腐蝕反應;同樣由于泌水通道的存在,使長期受風霜雨雪侵蝕的混凝土內部很快達到水飽和狀態(tài),高度飽和的混凝土在凍融循環(huán)作用下,很快產(chǎn)生凍融破壞,這對于抗凍混凝土來說是不允許的。還有,混凝土澆筑后產(chǎn)生泌水,水蒸發(fā)量超過一定程度,由于毛細管的收縮作用,就會在混凝土表層產(chǎn)生塑性收縮,由于砂石比重大于水泥漿體比重,會發(fā)生不均勻沉降收縮,如果混凝土終凝前抹壓不夠和養(yǎng)護不及時,就會產(chǎn)生塑性裂縫,這些裂縫的產(chǎn)生,同樣會嚴重影響到混凝土的耐久性。另一方面,泌水挾著水泥沿著混凝土結構的模板接觸面溢出,引起砂線、露砂等不僅只是外觀質量缺陷,也是直接會影響到混凝土強度和變形性質的內部質量問題。
3、 解決混凝土泌水的途徑
(1) 混凝土配合比方面,適當增加水泥用量,適當提高混凝土的砂率,在不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,盡量減少單位用水量。
(2 )原材料方面,選用較細的水泥,如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥等。
(3 )減水劑方面,選用泌水較小的減水劑。如使用木質素磺酸鈣,可降低混凝土孔隙孔徑,使其形成大量分散極細的氣孔,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。
(4 )施工方面,嚴格控制混凝土振搗時間,避免過振。另外相應采取盡快排除泌出水分的措施,如吸水模板、真空作業(yè)或離心成型等工藝,在泌水過程臨近結束時,使用二次搗實的辦法,則可使實際的水灰比降低,相應提高強度。
一般認為,混凝土拌和料澆筑之后到開始凝結期間,由于骨料和水泥漿下沉,水份上升,在已澆筑構件的表面析出水份的現(xiàn)象稱為泌水。泌水的通道產(chǎn)生在水泥漿與固相骨料之間,同時伴隨著泌水現(xiàn)象的出現(xiàn)。混凝土由水、水泥、細骨料、粗骨料、外加劑等拌和硬化而成,質量好混凝土應該是所有組分及氣泡分布均勻穩(wěn)定。產(chǎn)生不均勻的情況有三種,一是骨料沉底、漿體上浮,二是漿體沉底、骨料上浮,這兩種情況即經(jīng)常遇到的混凝土離析,三是泌水即水分上浮逸出。產(chǎn)生不均勻的直接原因是各組分密度不同導致沉降或上浮。前兩種情況直接導致混凝土的宏觀不均勻性。泌水后的混凝土在宏觀上仍然是均勻的,但是會導致混凝土上表面不均勻和內部局部不均勻。
根據(jù)水分在混凝土中的存在狀態(tài),混凝土中的水分可以劃分為結合水、潤濕水與自由水。水泥中反應速度快的部分在加水以后可能會發(fā)生水化反應,消耗部分水,這部分水定義為混凝土中的結合水,這部分水不能被鄰近部位的水分置換,也無法逸出拌和物;水遇到干燥狀態(tài)的水泥、骨料等以后,水泥和骨料表面會吸附一定量的水,使干燥的材料濕潤,這部分水受到固體材料表面的吸附,不能逸出拌和物,但是可以被鄰近部位的水分置換,定義這部分水為潤濕水,混凝土中其余的水分為自由水,在混凝土中起潤滑的作用,混凝土坍落度在很大程度上取決于自由水量的多少和其潤滑效果,這部分水與固體材料的聯(lián)系較少,可以逸出混凝土,所有原材料中水的密度最小,逸出以后上浮,形成泌水,這部分水也稱為可泌水分。水分要從混凝土內部泌出到表面,需要經(jīng)過較長的距離,猶如經(jīng)過彎彎曲曲的微細水管,最后到達表面。如果各種顆粒級配好,堆積密實,孔隙微細,則水分泌出需要經(jīng)過的距離很長,則會使泌水量減小?;蛘呷绻置诔龅耐ǖ辣蛔钄啵谒恳矔p小。
2 、泌水對混凝土性能的影響
首先泌水本身在混凝土中是不均勻產(chǎn)生的,泌水以后的混凝土組分變得不均勻,混凝土在泌水部位產(chǎn)生空隙缺陷,導致該部位的抗壓、抗拉強度并不會由于該處的水灰比下降而升高,反而是強度降低了,這些部位強度的下降會造成混凝土整體強度降低。從泌水的產(chǎn)生機理可知,水分從混凝土內部泌出到表面,在混凝土中形成了從里到外貫通的通道,雖然這些通道很難直接或通過儀器觀察到,但對于抗氯離子滲透性能要求很高的海洋工程混凝土影響很大,對混凝土的抗腐蝕、抗凍性能影響也很大,這是由于來自海水中的具有極強穿透能力的氯離子、含鹽霧潮濕大氣中的氧和濕氣等腐蝕性介質很容易沿著泌水留下的通道進人混凝土內部,到達鋼筋表面引起鋼筋銹蝕或者直接與水化產(chǎn)物發(fā)生腐蝕反應;同樣由于泌水通道的存在,使長期受風霜雨雪侵蝕的混凝土內部很快達到水飽和狀態(tài),高度飽和的混凝土在凍融循環(huán)作用下,很快產(chǎn)生凍融破壞,這對于抗凍混凝土來說是不允許的。還有,混凝土澆筑后產(chǎn)生泌水,水蒸發(fā)量超過一定程度,由于毛細管的收縮作用,就會在混凝土表層產(chǎn)生塑性收縮,由于砂石比重大于水泥漿體比重,會發(fā)生不均勻沉降收縮,如果混凝土終凝前抹壓不夠和養(yǎng)護不及時,就會產(chǎn)生塑性裂縫,這些裂縫的產(chǎn)生,同樣會嚴重影響到混凝土的耐久性。另一方面,泌水挾著水泥沿著混凝土結構的模板接觸面溢出,引起砂線、露砂等不僅只是外觀質量缺陷,也是直接會影響到混凝土強度和變形性質的內部質量問題。
3、 解決混凝土泌水的途徑
(1) 混凝土配合比方面,適當增加水泥用量,適當提高混凝土的砂率,在不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,盡量減少單位用水量。
(2 )原材料方面,選用較細的水泥,如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥等。
(3 )減水劑方面,選用泌水較小的減水劑。如使用木質素磺酸鈣,可降低混凝土孔隙孔徑,使其形成大量分散極細的氣孔,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。
(4 )施工方面,嚴格控制混凝土振搗時間,避免過振。另外相應采取盡快排除泌出水分的措施,如吸水模板、真空作業(yè)或離心成型等工藝,在泌水過程臨近結束時,使用二次搗實的辦法,則可使實際的水灰比降低,相應提高強度。