現(xiàn)代混凝土假凝和泌水原因分析及預(yù)防措施

李聰（延安大學(xué)　建筑工程學(xué)院，陜西　延安　716000）

現(xiàn)代混凝土假凝和泌水原因分析及預(yù)防措施

李聰
（延安大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西延安716000）

摘要：混凝土的假凝和泌水，雖然是建筑工程不常出現(xiàn)的現(xiàn)象，但在工程中一旦發(fā)生，后果極難挽救，影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性，假凝和泌水恰恰是混凝土的兩種極端破壞.針對(duì)混凝土表面泌水、迅速假凝產(chǎn)生的破壞，本文就其產(chǎn)生的原因作出對(duì)比和合理分析，并探討一些可行預(yù)防措施.

關(guān)鍵詞：混凝土；假凝；泌水；原因分析；危害；措施

泌水是新拌混凝土在靜止?fàn)顟B(tài)下，從漿體中泌出部分拌合水并在表面集聚，一直持續(xù)到膠凝材料漿體充分凝結(jié)為止，是保水性能差引起的，影響混凝土質(zhì)量；假凝是水泥一種不正常的初期固化或過(guò)早變硬征象，陪伴放熱，產(chǎn)生伸縮縫使混凝土耐久性、密實(shí)性下降.而產(chǎn)生假凝和泌水現(xiàn)象原因總體可分為內(nèi)因和外因，內(nèi)因主要是由水泥水化時(shí)對(duì)水的需求量影響，外因取決于環(huán)境氣候及混凝土振搗過(guò)程.

1　產(chǎn)生原因分析

假凝主要由于混凝土內(nèi)部缺水引起，在某段過(guò)程中，混凝土內(nèi)所含水量小于正常凝結(jié)所需要的總水量時(shí)，就有可能發(fā)生假凝現(xiàn)象.影響含水量的多少與水泥水化反應(yīng)對(duì)水需求量，環(huán)境因素使混凝土水分蒸發(fā)以及振搗后結(jié)構(gòu)排水等因素有關(guān)，假凝出現(xiàn)往往伴隨著裂縫；水是混凝土拌合物經(jīng)澆注、振搗后，在凝結(jié)、硬化的進(jìn)程中，伴隨著粒狀材料的下沉所顯現(xiàn)的局部拌合水上浮至混凝土表層的跡象，混泌凝土澆注與搗實(shí)后初凝前，在骨料的重力作用下，流動(dòng)性較好的水泥漿上浮，局部水分向外蒸發(fā)上浮至混凝土上表層，產(chǎn)生泌水，同時(shí)顯現(xiàn)浮漿層.與假凝相反，混凝土內(nèi)所含水量大于正常凝結(jié)所需要的總水量時(shí)，就可能發(fā)生泌水現(xiàn)象.[1]

1.1　內(nèi)因

1.1.1水泥比表面積的影響

表1水泥比表面積對(duì)混凝土假凝、泌水影響

水泥水化速度與其顆粒細(xì)度有關(guān)，顆粒越細(xì)水化速度越快，在混凝土終凝前需水量就大，在其他穩(wěn)定條件下發(fā)生假凝的可能性就會(huì)越大，產(chǎn)生泌水的可能性反而越小.根據(jù)實(shí)驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)，在氣溫低于25℃、水泥中鋁酸三鈣（C3A）含量低于5%、水灰比小于0.45，而且比表面積小于350m2/kg時(shí)，混凝土不會(huì)產(chǎn)生假凝，卻會(huì)產(chǎn)生泌水；當(dāng)比表面積大于350m2/kg且小于380m2/kg時(shí)，在其他相同條件下，假凝和泌水時(shí)有發(fā)生；當(dāng)比表面積大于380m2/kg時(shí)，混凝土?xí)l(fā)生假凝，但不會(huì)發(fā)生泌水，具體如表1所示.

1.1.2水灰比的影響

水灰比直接決定了水泥漿的稠度.在水泥用量相同時(shí)，增大水灰比會(huì)使水泥漿的流動(dòng)性加大.如果水灰比不當(dāng)使混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良而產(chǎn)生流漿、離析，嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度.水灰比越小，造成混凝土?xí)簳r(shí)缺水的可能性就越大，導(dǎo)致假凝可能行就高，水灰比一定時(shí)，凝結(jié)過(guò)程中其他水化反應(yīng)及環(huán)境影響消耗一定水分，增加需水量；當(dāng)顆粒形成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，混凝土?xí)陨磉_(dá)到充滿水的最小孔隙率，因此再加入水后就成為多余水，可能析出直接發(fā)生泌水，在高溫和大風(fēng)環(huán)境下應(yīng)加大水灰比.

1.1.3水泥中鋁酸三鈣（C3A）和硅酸三鈣C3S含量的影響

鋁酸三鈣與水反應(yīng)：

3CaO?SiO2+nH2O=2CaO?SiO2?（n-1)H2O+Ca（OH)2

鋁酸二鈣與水反應(yīng)：

2CaO?SiO2+nH2O=2CaO?SiO2?nH2O

硅酸三鈣與水反應(yīng)：

3CaO?Al2O3+6H2O=2CaOAl2O3?6H2O

由于C3A的水化速度極快，水化熱極高，對(duì)混凝土的初凝和終凝時(shí)間有極大地影響，含量高時(shí)，混凝土初凝時(shí)間縮短，失水加快，需水量最大，表現(xiàn)為混凝土漿體的流動(dòng)性.C3A的水化時(shí)放熱大，使混凝土溫度升高，加速硅酸三鈣的水化反應(yīng)和自由水的蒸發(fā)，使混凝土需水量大幅上升，流動(dòng)性減小，故在其他條件不變情況下，采用C3A含量高的水泥易導(dǎo)致假凝；同樣，C3A的水化時(shí)放熱大，加速了C3S和C4AF水化，需水量上升，使得內(nèi)部多余水減少，故在C3A含量低時(shí)會(huì)導(dǎo)致泌水.C3A含量對(duì)水泥流動(dòng)性關(guān)系曲線如圖1.可看出伴隨C3A含量增加，開始時(shí)流動(dòng)性不斷減小，而若是2小時(shí)后流動(dòng)性則是先增加后減小.

圖1 CA3的含量對(duì)水泥流動(dòng)性影響

C3S是水泥中有效成分，在前期需水量很大，其含量提高，對(duì)縮短工期、短期拆膜、配制高標(biāo)混凝土帶來(lái)便利，但水化反應(yīng)放熱量增大，強(qiáng)度和溫度上升快，也是導(dǎo)致假凝和收縮裂縫的直接原因，當(dāng)其含量低是又會(huì)發(fā)生泌水，因此施工前應(yīng)該應(yīng)計(jì)算好合適含量.[2]

1.2外部因素影響

1.2.1施工溫度和空氣相對(duì)濕度

施工溫度升高會(huì)使混凝土表面失水速度加快，加速減少混凝土內(nèi)部自由水含量，易導(dǎo)致假凝，這就是夜晚施工比白天施工、春秋季施工比夏季施工假凝現(xiàn)象產(chǎn)生概率小的直接原因.如果空氣相對(duì)濕度過(guò)低會(huì)加速混凝土內(nèi)部水分的蒸發(fā)，消耗含水量，故在北方施工比在南方施工、晴天施工比大霧天氣施工更容易假凝的原因，而泌水恰恰相反.

1.2.2外界風(fēng)速

風(fēng)速是混凝土假凝的外因，風(fēng)速越大，空氣流速越快，致使混凝土表層失水速率加速，在空曠地更易發(fā)生假凝；反而當(dāng)失水加快時(shí)，又減少了多余水含量，會(huì)使得發(fā)生泌水概率減小.因此做好現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)工作很有必要.

1.2.3添加劑的使用

細(xì)顆粒對(duì)控制混凝土的泌水有很大作用.可在混凝土中摻加一定量摻合料，摻加混合材料如Ⅱ級(jí)以上的粉煤灰，可進(jìn)一步提高膠結(jié)料的粘聚性和保水性.引氣能減少混凝土泌水，在一些混凝土質(zhì)量要求較高的施工（如機(jī)場(chǎng)和路面）中，可適當(dāng)摻加少量引氣劑.摻加引氣劑和優(yōu)質(zhì)的粉煤灰對(duì)于提高拌合物的流動(dòng)性和粘聚性作用顯著，解決泌水問(wèn)題時(shí)要優(yōu)先考慮.

1.2.4單位用水量

水泥漿給予混凝土拌合物流動(dòng)性，在水灰比穩(wěn)定的情況下，單元體積內(nèi)水泥漿愈多，混凝土拌合物的流動(dòng)性愈大，與骨料摻加有直接原因；若水泥漿過(guò)量，將會(huì)呈現(xiàn)流漿征象，使混凝土拌合物的粘聚性變差.增加水灰比或增添水泥漿的用量終究都表現(xiàn)為混凝土用水量的增長(zhǎng)，也是對(duì)假凝和泌水發(fā)生的直接原因.用水量是拌合物流動(dòng)性起決定性作用的.

當(dāng)然，影響混凝土質(zhì)量的因素有方方面面，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是關(guān)鍵，導(dǎo)致混凝土假凝和泌水的因素和很多，在同等條件下，素混凝土比鋼筋混凝土容易發(fā)生泌水而不易產(chǎn)生假凝.以上就主要因素做出分析，還有一些次要原因，如：混凝土凝結(jié)時(shí)間、砂率、配合比、骨料細(xì)度、骨料溫度、石膏性能、攪拌時(shí)間……除了特殊情況下，混凝土的假凝和泌水影響是恰恰相反，主要由于假凝是混凝土內(nèi)缺水，而泌水則是由于混凝土內(nèi)部存在多余水分.

2　假凝與泌水的危害

水泥水化放熱，混凝土導(dǎo)熱能力差，當(dāng)凝結(jié)迅速放熱會(huì)使混凝土內(nèi)溫度升高，硬化時(shí)體積膨脹與冷卻時(shí)體積收縮，較大溫度差梯度使結(jié)構(gòu)體開裂；在混凝土灌注施工過(guò)程中，倘若混凝土在溜桶或?qū)Ч苤谐霈F(xiàn)瞬凝，會(huì)導(dǎo)致樁孔報(bào)廢，造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失.異常的凝結(jié)使大面積澆筑的混凝土產(chǎn)生冷縫，降低混凝土質(zhì)量，耐久性、密實(shí)性、抗凍及抗?jié)B能力變?nèi)?；存在流砂水紋的混凝土表層強(qiáng)度、抗風(fēng)化和抗腐蝕的本領(lǐng)較差，使得混凝土的滲透性加大，鹽溶液和水份和有害物質(zhì)輕易進(jìn)入混凝土中，輕易產(chǎn)生泌水，增大混凝土水灰比，產(chǎn)生浮漿，降低混凝土強(qiáng)度和耐磨性.泌水觸發(fā)混凝土產(chǎn)生地沉降導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生塑性裂紋.對(duì)于分層澆注的混凝土受下層混凝土泌水的影響，降低混凝土結(jié)合強(qiáng)度并易形成裂縫.[3]

3　防止產(chǎn)生的措施

（1）選擇優(yōu)質(zhì)原料，對(duì)砂粒、水泥、煤灰、礦粉、外加劑進(jìn)行篩選，適當(dāng)增加水泥用量和混凝土的砂率，避免適用假凝的水泥，選用泌水較小的減水劑；

（2）做好施工維護(hù)處理，保證施工環(huán)境.結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)自然環(huán)境，施工前進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，運(yùn)用控制變量法比較試驗(yàn)選出最優(yōu)方案.

（3）施工時(shí)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，合理使用鋁酸三鈣（C3A）和硅酸三鈣（C3S）的含量，避免引起假凝與泌水.

（4）進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)算，取最佳配合比.在保證施工質(zhì)量的前提下，減少單位用水量.

（5）施工方面，要控好混凝土的振搗時(shí)間，防止過(guò)振，另外應(yīng)該盡快采取相應(yīng)排除泌出水分的措施.在泌水過(guò)程結(jié)束時(shí)，利用二次搗實(shí)的辦法，則可以使現(xiàn)實(shí)的水灰比下降，提高強(qiáng)度.

4　結(jié)束語(yǔ)

伴隨工業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代水泥的技術(shù)發(fā)展不斷加快，也是推進(jìn)混凝土技術(shù)不斷突破的原因.假如一個(gè)土木工程師不懂得水泥的性質(zhì)和施工工序，那么他就很難解決混凝土中遇見的微小問(wèn)題，作為新時(shí)代的建筑師，要想方法把現(xiàn)代水泥技術(shù)與現(xiàn)代混凝土施工工藝完美結(jié)合，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，提高混凝土質(zhì)量和耐久性能就是現(xiàn)時(shí)代的建筑突破.我們?cè)谘赜美戏椒ǎf工藝的同時(shí)要不斷進(jìn)步，取其精華，去其糟粕之處，不斷創(chuàng)新突破，適應(yīng)時(shí)代要求，把建筑做的更完美、安全、舒適、環(huán)保.以上綜述了混凝土產(chǎn)生假凝和泌水的原因及預(yù)防措施，以供各位學(xué)者參閱，提出寶貴建議.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕石寶莉，殷鈺，劉俊浩.關(guān)于水泥假凝問(wèn)題的探討[J].2008.

〔2〕吳科如，張雄，姚武，張東.混凝土[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.163-163.

〔3〕鄒其，馮中軍，鄧最亮，陳存振，傅樂(lè)峰.水泥假凝問(wèn)題的研究及解決措施初探[J].商品混凝土，2012（11）.

基金項(xiàng)目:陜西省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“BIM綠色建筑技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐”（1091）

中圖分類號(hào)：TU528

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-260X（2015）07-0063-02