混凝土泌水的影響及控制——從深樁基樁頭泌水危害談起

嚴(yán)新華

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東 臨沂 276000）

0 導(dǎo)言

泌水率作為新拌混凝土一種特性，對混凝土產(chǎn)生多方面的影響，盡管其可以降低水膠比增加混凝土的密實度，但是泌水太快或者持續(xù)時間太長就會引起許多問題。而泌水問題不像坍落度、和易性等性能可以通過改變外加劑種類、數(shù)量，砂率等方式進行調(diào)整。

臨沂市某工程樁基深長超過30 米，共有樁基200 余棵，在樁基施工中，由于樁身較長并且受地下水位的影響，混凝土產(chǎn)生的泌水在樁身上端大量聚集，使樁頭的水膠比大大降低，滲透性提高，混凝土強度降低，給工程質(zhì)量帶來了不利影響。在一般工程中影響較小，反而更有普遍性，比如混凝土表層產(chǎn)生浮漿、大顆粒骨料或鋼筋下產(chǎn)生孔道、與模板接觸的混凝土表面產(chǎn)生砂紋等等，而如何克服混凝土泌水帶來的不利影響成為施工單位和預(yù)拌混凝土企業(yè)必須重視的問題。

1 泌水機理

深樁基工程與一般混凝土工程一樣，當(dāng)骨料和膠凝材料密實時向上排擠出多余的拌合水，這個過程一直會持續(xù)到混凝土最終密實甚至到初凝才會結(jié)束。這是由于在此期間各組成材料的密度不同，如果配合比不合適，粘聚性差，會出現(xiàn)骨料與水泥漿下沉，水分在澆筑部位表面析出。拌合均勻的混凝土應(yīng)該是所有組分及氣泡分布均勻并且穩(wěn)定，造成拌合物不均勻的直接原因是各組分密度的不同導(dǎo)致出現(xiàn)沉降和上浮，使混凝土出現(xiàn)上表面不均勻和內(nèi)部局部不均勻。

根據(jù)水分在混凝土中存在的狀態(tài)，可將混凝土中的水分分為結(jié)合水、潤濕水和自由水。潤濕水吸附于固體材料表面起到潤濕作用，自由水在混凝土中起到潤滑作用，混凝土的坍落度很大程度上取決于自由水的多少及其潤滑效果，這部分水與混凝土的其余組成材料聯(lián)系較少，可以從混凝土中泌出，水分從混凝土內(nèi)部到泌出表面需要經(jīng)過較長的距離，其泌出的途徑受材料級配、振搗質(zhì)量的限制，如果級配良好、堆積密實、振搗良好則空隙微小，水分析出需要經(jīng)過較長的距離或者泌水通道阻斷，降低了泌水量，反之則泌水量會大大增加。

以上這些原因表現(xiàn)為增加用水量則泌水量提高，材料組分粒徑越小則泌水量越少，泌水量還與澆筑深度成正比，深度越大，泌水越多，正如該樁基工程所表現(xiàn)出的問題一樣。

2 泌水造成的影響

該樁基工程初始施工完成后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有部分樁基上端約有0.2m 的灰漿凝固物質(zhì)，其下約有0.5m 的樁體有明顯孔洞，類似于一般混凝土工程質(zhì)量通病中的“蜂窩” ，這就造成了在樁端上部有0.5m 至1.0m 的薄弱層，該段樁體不能滿足設(shè)計施工要求，給施工進度、質(zhì)量帶來了不好的影響，該癥狀主要由混凝土泌水導(dǎo)致。

在一般的混凝土工程中泌水部位的混凝土中會產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致該部位強度降低。雖然對混凝土強度的影響很有限，但對混凝土耐久性的影響至關(guān)重要。因為水分從混凝土內(nèi)部泌出到表面以后，在混凝土中形成了從內(nèi)到外的通道，這些通道首先降低混凝土的抗?jié)B性能，雖然這些通道很難直接或通過儀器觀察到，但對于混凝土的抗?jié)B性能影響很大，這一點對于有抗?jié)B透性能要求的混凝土，如水工混凝土、海工混凝土、地下工程等非常重要。

泌水對混凝土的抗腐蝕能力、抗凍性能影響很大，原因同樣與泌水以后留下的通道有關(guān)，腐蝕性介質(zhì)通過泌水通道很容易進入混凝土內(nèi)部，到達(dá)鋼筋表面產(chǎn)生鋼筋銹蝕，或者直接與水化產(chǎn)物發(fā)生腐蝕反應(yīng)；外部水分通過這些通道進入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，在凍融循環(huán)作用下逐漸破壞了結(jié)構(gòu)的耐久性能。

混凝土的過量泌水還引起一些其他問題，比如：在水平施工縫上積聚一層浮漿，在接縫處形成了一個薄弱層；大顆粒骨料或鋼筋下形成水囊，使骨料和鋼筋表面的粘結(jié)力降低；在與模板接觸的混凝土表面產(chǎn)生難看的砂紋。產(chǎn)生過量泌水的混凝土甚至?xí)跐仓熬彤a(chǎn)生較多問題，用混凝土輸送泵進行施工時，泵送壓力會使水泥漿和粗骨料分離造成堵管。

3 影響混凝土泌水的具體因素

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)，如配合比、膠凝材料、含氣量、振搗過程等，深樁基泌水也受這些因素影響。

3.1 配合比

影響混凝土泌水的配合比因素主要有膠凝材料用量和砂率。膠凝材料用量增加或者砂率提高，拌和物顆粒的總比表面積增加，潤濕水分量增加，使可泌水量減少。骨料比例越好，砂細(xì)度模數(shù)偏小細(xì)顆粒用量增加，會使泌水通道長度增加，可減小混凝土泌水。膠凝材料用量增加，會使混凝土的粘聚性增加、保水性改善，減少泌水?；炷林械膯挝挥盟颗c泌水有直接的關(guān)系，如果其他材料比例關(guān)系保持不變，用水量增加，會使現(xiàn)澆混凝土中的可泌自由水量增加，泌水增大。

3.2 膠凝材料

膠凝材料影響混凝土泌水主要與其反應(yīng)活性、細(xì)度、顆粒形貌等有關(guān)。膠凝材料細(xì)度越高，比表面積越大，則需潤濕水量較多；同時如果膠凝材料較細(xì)，其反應(yīng)活性增加，初期反應(yīng)所需要的結(jié)合水也會增加。這兩部分水的增加會使可以逸出形成泌水的自由水量減少，從而對降低泌水有利。另外，較細(xì)的膠凝材料會細(xì)化混凝土中的孔隙，降低孔隙連通性，導(dǎo)致泌水通道數(shù)量減少和泌水通道距離增大，使得泌水量減少。膠凝材料形貌不同，其比表面積也不同，所以需要的潤濕水不同，最終影響混凝土的泌水。

3.3 砂石性能的影響

砂石的顆粒級配、粒形、含泥量與泥塊含量對混凝土的泌水有直接影響，一般來講，級配良好、針片狀含量較少的碎石與表面光滑顆?；境是蛐蔚奶烊簧芭渲瞥龅幕炷梁鸵仔院?，泌水量少。當(dāng)砂石中含泥量和泥塊含量增多時需水量增大泌水量減少，但是含泥量與泥塊含量對混凝土質(zhì)量危害更大。

3.4 含氣量

含氣量對現(xiàn)澆混凝土泌水有顯著影響?，F(xiàn)澆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。同時分布均勻的微細(xì)氣泡可以阻斷水分泌出通道，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。含氣量對泌水的影響非常重要，使用優(yōu)質(zhì)引氣劑是改善混凝土泌水性的有效手段，摻加引氣劑提高混凝土的粘度和和易性，泌水量減少。

3.5 膠凝材料與外加劑的適應(yīng)性

膠凝材料與外加劑的適應(yīng)性較好時，混凝土拌合物的和易性提高，泌水量較少或者不發(fā)生泌水。

3.6 振搗過程

振搗過程中，混凝土拌和物處于液化狀態(tài)，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。但是在振搗產(chǎn)生的壓力作用下水分泌出孔道迅速閉合，混凝土的密實度提高，后期泌水量減少。

4 泌水的控制

在一般混凝土工程中，泌水會引起某些不良的后果,如會引起麻面、塑性開裂、表層混凝土強度降低等問題。泌水以后會使混凝土不均勻，并且泌水本身在混凝土中是不均勻的，肯定對混凝土是不利的。泌水部位的混凝土中會產(chǎn)生缺陷，泌水部位水灰比下降的同時，在該部位留下缺陷，導(dǎo)致該部位強度降低，并且降低混凝土的抗?jié)B透能力、抗腐蝕能力和抗凍融能力。在深樁基工程中泌水帶來的危害尤為嚴(yán)重。根據(jù)混凝土泌水的機理和影響泌水的因素，解決一般混凝土泌水主要方法有以下幾種。

4.1 混凝土配合比方面

適當(dāng)增加膠凝材料用量，水灰比不宜過大，適當(dāng)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。

4.2 原材料方面

選用較細(xì)的膠凝材料，砂、石集料要符合國家質(zhì)量要求，級配合理，尤其要注意砂中0.315mm 以下的顆粒含量。水泥的凝結(jié)時間不易過長，比表面積不宜過小，顆粒級配不宜過分集中，并使用高品質(zhì)的引氣劑。

4.3 外加劑方面

選用與膠凝材料適應(yīng)性好的外加劑。根據(jù)工程實際適量摻加膨脹劑可以直接有效地降低混凝土泌水，因為鈣礬石和單硫型水化硫鋁酸鈣的形成需要大量的水。具體反應(yīng)如下：

4.4 施工方面

嚴(yán)格控制混凝土振搗時間，避免過振。摻有粉煤灰或礦渣的混凝土，由于其早期強度較低，表層沒有足夠多的水化產(chǎn)物來封堵表層大的毛細(xì)孔，早期要進行充分的濕養(yǎng)護，使混凝土表層水分較慢散失，讓水泥得到充分的水化，結(jié)構(gòu)密實。通常，在混凝土接近終凝時，要對混凝土進行二次抹面(或壓面)，使混凝土表層結(jié)構(gòu)更加致密。

而深樁基工程對混凝土的坍落度要求較大，在控制深樁基泌水方面必須對水膠比進行嚴(yán)格控制，不能一味增加用水量來滿足混凝土的施工要求，因此選用減水率較大的外加劑來降低用水量是最直接的辦法，降低粉煤灰和礦渣粉的用量或者不用。在該工程出現(xiàn)樁頭“蜂窩”后我們對混凝土配合比做出了調(diào)整，摻加了7%的低堿膨脹劑，降低了水膠比和粉煤灰用量。在樁基驗收時檢查發(fā)現(xiàn)，采用該方法進行施工的深樁基樁身均勻密實無樁頭“蜂窩”現(xiàn)象，工程質(zhì)量良好。

5 結(jié)語

筆者個人認(rèn)為混凝土的泌水也不完全是有害的，它可以降低水膠比，增加混凝土的密實度，可以降低樓地面抹面工程的勞動強度等，但大多數(shù)的工程需要控制混凝土泌水帶來的影響，必須結(jié)合工程實際對可能造成混凝土泌水的各個因素、環(huán)節(jié)統(tǒng)一改進，使其統(tǒng)一發(fā)揮作用，才能有效地控制混凝土的泌水。

[1] 馬英國，A·M·內(nèi)維爾.混凝土性能[M]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] 趙志縉，趙帆. 泵送混凝土[M]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，1985.

[3] 徐學(xué)東（譯）.混凝土泌水[Z]，山東：山東水利?？茖W(xué)校，1990.