引言

混凝土泌水即混凝土拌合物中懸浮的骨料在重力作用下下沉，拌合水受到排擠而上浮，最后從表面析出的現(xiàn)象，從流變學(xué)角度看，造成泌水的原因是由于液相的黏滯阻力不足以客服粒子相的重力。少量的泌水對(duì)于混凝土而言危害不大，且能夠防止新拌混凝土表面迅速干燥或開裂以及便于整修等，但是過量的泌水則會(huì)對(duì)混凝土造成極大的危害。泌水問題造成的漿骨分離，集料沉降堆積很容易引起堵泵;泌水引起的表面浮漿由于強(qiáng)度發(fā)展不夠往往會(huì)產(chǎn)生許多裂縫;另外，泌出的水把會(huì)把水泥漿帶走而留下砂子，導(dǎo)致表面出現(xiàn)“砂紋”等外觀問題。

泌水問題引起的諸多問題已經(jīng)成為了制約現(xiàn)代混凝土發(fā)展的一大難題，根據(jù)泌水出現(xiàn)時(shí)間的不同，將其分為出機(jī)泌水和滯后泌水，出機(jī)泌水即攪拌站出機(jī)時(shí)即開始泌水，滯后泌水是澆筑完成前沒有泌水現(xiàn)象，而是澆筑完1～2h后表面開始析水。為了解決泌水問題，分析不同時(shí)間產(chǎn)生泌水的原因，對(duì)癥下藥，至關(guān)重要。

 

1.泌水產(chǎn)生的原因

1.1出機(jī)泌水

混凝土出機(jī)泌水或靜置5～10min即開始泌水是最常見的泌水現(xiàn)象，此類泌水產(chǎn)生的原因較多。泌水量較小時(shí)，隨著水泥水化的進(jìn)行、水分的散失等原因，少量的泌水恰好可以抵消流動(dòng)性損失，但是當(dāng)混凝土泌水過量時(shí)，通常會(huì)造成堵泵，并嚴(yán)重影響混凝土的后期性能。以下主要從原材料、外加劑及配合比等方面闡述各因素對(duì)初期泌水的影響。

 

1.1.1水泥的影響

水泥原因產(chǎn)生的出機(jī)泌水現(xiàn)象主要與水泥礦物組成中的C3A含量以及水泥的粒度分布有關(guān)。C3A含量越低，初始水化速率慢，水化生成的C-S-H凝膠產(chǎn)物少，對(duì)外加劑的吸附量低，聚羧酸分子在發(fā)生作用的過程中自由水不斷溢出，因此產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。水泥的粒度分布不合理時(shí)也可能產(chǎn)生初始泌水現(xiàn)象，通常由40μm以上顆粒的含量過高且中間級(jí)配(10μm～40μm)斷檔引起，水泥混合材中大量摻入礦粉等棱角明顯的礦物摻合料時(shí)往往也會(huì)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。

 

1.1.2集料的影響

粗集料一般對(duì)混凝土的初始泌水影響不大，但是當(dāng)粗集料內(nèi)部孔隙量大，吸水率高時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，本人在非洲吉布提多哈雷港口進(jìn)行混凝土實(shí)驗(yàn)時(shí)即遇到該類情況(見圖1)，混凝土在攪拌機(jī)內(nèi)和易性良好，但是出機(jī)靜停1～2min后即開始出現(xiàn)嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象，產(chǎn)生此類情況的原因?yàn)榛炷猎跀嚢枭a(chǎn)的過程中粗集料內(nèi)部的孔隙會(huì)吸收一大部分的自由水，實(shí)際加入的外加水超出了混凝土的需水量，靜置后骨料內(nèi)部的自由水不斷釋放出來，于是導(dǎo)致明顯的泌水現(xiàn)象。

 

細(xì)骨料原因產(chǎn)生泌水的現(xiàn)象較為普遍，主要原因是砂中的細(xì)粉含量過低。低強(qiáng)度等級(jí)混凝土中，通常＜0.315mm的細(xì)粉含量＜10%時(shí)會(huì)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，圖2所示為典型的缺少細(xì)粉含量的砂，該類細(xì)骨料使得混凝土的穩(wěn)泡能力弱，氣泡上浮破滅后相應(yīng)的會(huì)帶出部分水，另外，該類細(xì)骨料的漿體量顯少，漿體裹覆能力弱，尤其是在膠材含量低的低強(qiáng)度等級(jí)混凝土中，自由水更多，泌水更為嚴(yán)重。

 

1.1.3外加劑的影響

外加劑原因造成的泌水現(xiàn)象主要分為兩大類，第一類為外加劑摻量過高，導(dǎo)致減水率過高；第二類是減水劑中的減水組分及保坍組分比例使用不當(dāng)，初始釋放的減水劑分子較少，而保坍劑組分過多，隨著水化的不斷進(jìn)行其保坍作用逐漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致拌合物在出機(jī)后流動(dòng)性不斷變大，嚴(yán)重時(shí)即出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，如圖3所示。

 

1.1.4配合比及施工振搗的影響

初始泌水現(xiàn)象時(shí)最為常見的泌水現(xiàn)象，通常與原材料的使用、減水劑的摻量及配合比相關(guān)，混凝土配合比設(shè)計(jì)水灰比越大，膠材用量越低，其泌水的可能性越大;膠材種類中，無規(guī)則不定性態(tài)的礦物摻合料在低強(qiáng)度等級(jí)混凝土中使用越多，泌水的可能性越大，如礦粉等，但是隨著混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的增加泌水的可能性降低，自由水降低，混凝土自身黏度越來越大。

 

另外，施工過程中振搗不當(dāng)，局部過振也會(huì)造成泌水現(xiàn)象，在混凝土振搗的過程中，混凝土整體是一個(gè)逐漸向“液化”勻質(zhì)的過程。低強(qiáng)度等級(jí)中，混凝土自身黏度低，內(nèi)部黏滯力下降，振搗過渡會(huì)使得粗集料下層，漿體上浮，容易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。

 

1.2滯后泌水

1.2.1外加劑影響

聚羧酸減水劑目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)能夠做到根據(jù)水泥水化速率及砂石含泥量的吸附做到0～30min，30min～1h，1～2h及2h以上各時(shí)段保坍劑的釋放來維持拌合物長(zhǎng)時(shí)間的流動(dòng)性能，各時(shí)段保坍劑的分子設(shè)計(jì)不同(主要包括分子量、支鏈長(zhǎng)度等)，其減水作用釋放的時(shí)間點(diǎn)亦不同。工程實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)水泥水化速率及對(duì)減水劑分子的吸附速率進(jìn)行各種保坍劑的復(fù)配，達(dá)到一定時(shí)間內(nèi)減水組分的平緩釋放，滿足其穩(wěn)定的流態(tài)，運(yùn)輸途中坍落度不損失，不出現(xiàn)泌水反大等現(xiàn)象。

 

但是，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)減水劑廠家僅含有一種保坍類型的減水劑，無法做到“分時(shí)段保坍”技術(shù)，他們往往應(yīng)用1h左右釋放的保坍劑來滿足混凝土2h內(nèi)的流動(dòng)性，那樣難免會(huì)出現(xiàn)1h左右保坍劑的集中釋放，造成1h后拌合物流動(dòng)性的反增長(zhǎng)，集中釋放的保坍劑過多時(shí)即會(huì)出現(xiàn)滯后泌水現(xiàn)象。

 

1.2.2水泥及氣溫影響

水泥初始水化速率的快慢與泌水有較大的關(guān)系，通常而言，中低熱水泥相比于普通硅酸鹽水泥更容易出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，主要原因?yàn)樗嗟?span lang="EN-US">C3A及C3S含量偏低，初始參數(shù)的C-S-H凝膠少，對(duì)減水劑的吸附弱，而減水劑在后期不斷吸附水泥礦物表面后使得更多的自由水釋放，因此容易出現(xiàn)滯后泌水現(xiàn)象。

另外，冬季氣溫偏低時(shí)也容易出現(xiàn)混凝土滯后泌水現(xiàn)象，一方面由于水泥的水化速率降低，另外一方面減水劑分子在低溫下活性降低，吸附速率減慢，因此在吸附水泥礦物表面的時(shí)間延長(zhǎng)，在后期隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其減水作用不斷表現(xiàn)出來，因此容易出現(xiàn)滯后泌水現(xiàn)象。

 

2.泌水解決方案

2.1出機(jī)泌水解決方案

解決混凝土出機(jī)泌水問題，首先要明確泌水產(chǎn)生的原因，然后對(duì)癥下藥?；炷猎牧先缟白蛹?jí)配不合理時(shí)可以通過外加劑組分的調(diào)整及配合比的優(yōu)化加以改善:外加劑組分中適當(dāng)增加增稠收漿組分，提高漿體的黏聚性，采用弱分散脂類減水劑能進(jìn)一步改善泌水現(xiàn)象(圖4對(duì)比了同樣摻量及固含量下，兩種不同種類聚羧酸減水劑的效果)，同時(shí)配合比設(shè)計(jì)方面可以適當(dāng)提高砂率，提高膠材總量等方法來增加混凝土中的粉體含量，改善漿體與集料間的裹覆能力，減少自由水的泌出。

 

因水泥粒度分布不良出現(xiàn)的混凝土泌水現(xiàn)象往往較砂子級(jí)配不良引起的泌水問題更難解決，配合比方面的調(diào)整往往效果甚微，僅能通過通過減水劑組分的調(diào)整加以改善，加大增稠劑的使用，必要時(shí)可結(jié)合引氣劑的應(yīng)用，增強(qiáng)漿體內(nèi)部的鎖水能力，微小氣泡也可以阻斷斷自由水的溢出通道，起到一定的抑制作用。

 

外加劑過摻、用水量過大或施工振搗過度等原因引起的泌水現(xiàn)象在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的情況最多，解決此類泌水問題，重在攪拌站的生產(chǎn)質(zhì)量把控:計(jì)量設(shè)備的控制、定期校正，砂含水的控制、增加料場(chǎng)蓋棚、防止淋雨等?；炷寥肽Ｕ駬v時(shí)盡量避免過振漏振，這樣不僅會(huì)造成混凝土出現(xiàn)泌水，而且拆模后易出現(xiàn)砂線或水紋線等外觀問題。

 

2.2滯后泌水解決方案

滯后泌水常見于冬季施工中，尤其是早期水化礦物偏低的水泥中出現(xiàn)，因此，在水泥可以更換的情況下盡量選用C3A含量偏高、混合材摻量偏低、早期水化速率較快的水泥，一方面C3A自身相比于其他礦物對(duì)減水劑的吸附能力更大，同時(shí)早期生成的水化產(chǎn)物也加大了對(duì)減水劑分子的吸附，那樣后期逐漸釋放的減水劑分子量自然降低，滯后泌水現(xiàn)象減輕。

減水劑方面，不要使用具有緩釋功能的減水劑、保坍劑，盡量使用具有快速吸附能力的減水劑分子，吸附速度越快越好，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)可以做到針對(duì)水泥的礦物組成專門設(shè)計(jì)吸附官能團(tuán)及設(shè)計(jì)分子量的長(zhǎng)短，以此加快減水劑分子對(duì)水泥礦物的吸附能力。

 

3.結(jié)語

混凝土產(chǎn)生泌水的原因眾多，泌水發(fā)生的時(shí)間段亦不同，缺乏經(jīng)驗(yàn)的施工單位往往將各種現(xiàn)象混為一談，將其歸咎于減水劑過摻、適應(yīng)性不良等原因，而找出泌水的根本原因才是解決問題的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)有的聚羧酸減水劑能夠在一定程度上改善混凝土的和易性，減輕泌水現(xiàn)象的產(chǎn)生，但是減水劑也不是萬能的，解決混凝土泌水問題需要從原材料優(yōu)選、配合比優(yōu)化、減水劑針對(duì)性設(shè)計(jì)等方面共同努力。