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從混凝土拌合物泌水方面說(shuō)說(shuō)早期開(kāi)裂
混凝土泌水是指混凝土拌合物澆筑后,由于各組分之間密度的差異的影響下發(fā)生的部分顆粒下沉,水分上浮至混凝土表面的現(xiàn)象。質(zhì)量良好的混凝土拌合物應(yīng)具有良好的勻質(zhì)性,即拌合物的各組分均勻分布。混凝土拌合物澆筑成型過(guò)程中或者澆筑后,如果出現(xiàn)骨料下沉,漿體上浮或者其他分層現(xiàn)象,都是拌合物狀態(tài)不良的表現(xiàn)?;炷涟韬衔锏碾x析、泌水是拌合物不良的具體表現(xiàn),在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中造成這一現(xiàn)象的原因很多,而且很多因素相互聯(lián)系,相互影響,錯(cuò)綜復(fù)雜。從混凝土泌水形成的原因來(lái)看,既有原材料方面因素,也有配合比方面的因素,甚至施工工藝也會(huì)造成混凝土拌合物泌水。如,水泥的細(xì)度、礦物組成,摻合料種類(lèi)、品質(zhì)及摻入量,外加劑種類(lèi)、品質(zhì)及摻入量,配合比中的單位用水量、水灰比、砂率,施工的環(huán)境天氣、溫度,施工及養(yǎng)護(hù)方法。
雖然造成混凝土拌合物泌水的原因很多,但只要細(xì)心觀察原材料的變化,加強(qiáng)試驗(yàn)和生產(chǎn)取樣,拌合物泌水還是可以控制的。混凝土生產(chǎn)過(guò)程中,原材料變化配合比調(diào)整不當(dāng)或者來(lái)不及調(diào)整,是造成混凝土拌合物泌水的常見(jiàn)原因。在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中,操作員往往簡(jiǎn)單地依據(jù)拌合物坍落度變化加減水,試驗(yàn)員在保持水膠比不變的情況下增加或減少用水量,或者增加或減少外加劑用量,這都是容易造成拌合物泌水的原因。無(wú)論是簡(jiǎn)單地加水,或者保持水膠比情況下增加用水量,或者增加外加劑用量,這些都會(huì)造成拌合物中自由水增加,可泌自由水增多,容易造成混凝土泌水?;炷涟韬衔餇顟B(tài)是混凝土質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要內(nèi)容,拌合物泌水是出廠檢測(cè)的主要內(nèi)容,也是試驗(yàn)員和操作員必備技能。
(一)混凝土拌合物泌水的影響
混凝土拌合物泌水對(duì)混凝土的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,一方面是拌合物的工作性,嚴(yán)重時(shí)造成堵管,另一方面是影響塑性收縮與開(kāi)裂、抗?jié)B性等耐久性。
(1)泌水對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響
混凝土拌合物泌水容易造成拌合物勻質(zhì)性變差,水分上浮造成表面水膠比變大,下層粗骨料增加?;炷涟韬衔锏牟痪鶆虺两等菀自斐苫炷亮芽p的機(jī)率增加,一方面沉降容易形成沉降裂縫,順筋開(kāi)裂,另一方面拌合物分層形成漿體層、砂漿層、粗骨料,研究表明漿體層:砂漿層:粗骨料=3:2:1,表層收縮增加容易開(kāi)裂。從控制失水造成的塑性裂縫的角度來(lái)看,適當(dāng)?shù)拿谒梢匝a(bǔ)充混凝土表面水分的蒸發(fā)有利于防止其表面發(fā)生塑性收縮開(kāi)裂。
(2)泌水對(duì)硬化混凝土性能的影響
混凝土拌合物泌水容易造成混凝土內(nèi)部組分的不均勻分布,導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低?;炷涟韬衔镌诿谒^(guò)程中遇到粗骨料阻擋,在粗骨料下方形成水囊,造成此部位缺陷增加,混凝土強(qiáng)度下降?;炷涟韬衔锩谒^(guò)程中會(huì)在內(nèi)部形成泌水通道,會(huì)減弱骨料與漿體的粘結(jié)強(qiáng)度,降低混凝土的強(qiáng)度。
此外,混凝土泌水形成的通道也會(huì)降低混凝土硬化后的抗?jié)B性能,也會(huì)降低混凝土的抗凍性及抵御硫酸鹽等化學(xué)侵蝕的能力。
(二)混凝土泌水的類(lèi)型
混凝土拌合物泌水的時(shí)間的長(zhǎng)短,泌水速度的快慢,與水膠比和拌合物坍落度大小有很大的關(guān)系。拌合物坍落度的增加造成拌合物保水性下降,混凝土泌水時(shí)間逐漸變短。水膠比增加,造成拌合物中自由水增多,更容易泌水。
(1)拌合物泌水早、快
水膠比較高的混凝土拌合物中的游離水較多,坍落度較大加劇造成拌合物保水性下降,容易泌水而且泌水時(shí)間短、速度快?;炷涟韬衔锩谒俣仍纭⒖?,泌水率大能夠?qū)Ρ砻嬉蛘舭l(fā)損失的水分進(jìn)行有效的補(bǔ)充,降低塑性收縮應(yīng)力,裂縫出現(xiàn)時(shí)間延長(zhǎng)。但混凝土拌合物泌水早、快,泌水量大導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及表層形成的有害最多,單位面積總開(kāi)裂面積大。
(2)拌合物泌水晚、快
混凝土拌合物的水膠比較高,拌合物的坍落度小、粘聚性好造成保水性若有提高,剛開(kāi)始泌水難度大,但高水膠比的拌合物中自由水多,一旦泌水通道形成泌水速度加快。
(3)拌合物物泌水早、慢
低水膠比高坍落度的混凝土拌合物中自由水少,但拌合物保水性能差,容易泌水,但由于水膠比低,用水量相對(duì)小,所以泌水速度較慢。
(4)拌合物泌水晚、慢
低水膠比、低坍落度的混凝土粘聚性和保水性好,泌水通道不宜形成,再加上拌合物中自由水少,泌水速度慢。拌合物泌水晚,泌水速度慢,混凝土開(kāi)裂時(shí)間提前,但開(kāi)裂面積較小。
(三)混凝土泌水與早期開(kāi)裂
混凝土拌合物泌水現(xiàn)象受水膠比、砂率、粗骨料級(jí)配、漿骨比、減水劑用量等配合比參數(shù)影響,而拌合物泌水也影響混凝土早期開(kāi)裂。找出影響泌水的規(guī)律,及泌水對(duì)混凝土早期開(kāi)裂的影響規(guī)律,對(duì)控制混凝土裂縫是十分有意義的。
(1)水膠比
一般來(lái)說(shuō),混凝土的水膠比越大,混凝土用水量越大,拌合物發(fā)生泌水的概率就越大,拌合物的泌水率隨水膠比的增大而增大?;炷涟韬衔锏拿谒俣纫才c水膠比相關(guān),在其他條件不變的條件下,水膠比越大,拌合物中游離自由水越多,泌水速度也就越快。隨著水膠比的增加,泌水速率加快,形成的泌水通道也容易形成,泌水時(shí)間也提前。因此,要提高混凝土泌水的速率,可以增加水膠比,反之,降低泌水可以適當(dāng)降低水膠比。
水膠比的增加造成泌水速度加快,混凝土的泌水可以彌補(bǔ)表面蒸發(fā)損失的水,從而降低塑性收縮,相應(yīng)地混凝土開(kāi)裂時(shí)間也隨著水膠比增加而延長(zhǎng)?;炷量傞_(kāi)裂面積隨水膠比先增加而增加,水膠比增加混凝土泌水越多在內(nèi)部及表層形成的開(kāi)口缺陷越多,抗拉強(qiáng)度相對(duì)降低,開(kāi)裂面積增加。
(2)砂率
混凝土砂率的增加造成骨料總表面積增加,保水性增加拌合物泌水性降低?;炷涟韬衔锩谒乃俣纫搽S砂率的增加而降低,砂率增加一方面增加骨料表面積,另一方面砂率增加,混凝土的填充性能增加,自由水向表面泌水的阻力增加。隨著砂率的增加,混凝土拌合物泌水量逐漸降低,泌水通道也降低,混凝土抗裂能力越強(qiáng),所以,混凝土單位面積總開(kāi)裂面積隨砂率的增大而減小。但當(dāng)砂率超過(guò)最佳砂率后,在其他條件不變的情況下,繼續(xù)增加砂率造成骨料面積增加,包裹在降低表面的降低相對(duì)降低,造成界面過(guò)渡區(qū)薄弱,抵抗開(kāi)裂的能力減弱,開(kāi)裂更嚴(yán)重。因此,在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)將砂率注意控制在最佳砂率的一定范圍內(nèi),以免控制混凝土開(kāi)裂。
(3)骨料級(jí)配
連續(xù)級(jí)配骨料的各粒徑顆粒相互填充,空隙率降低,能夠阻止拌合物中游離水泌出,相反段級(jí)配骨料的空隙率相對(duì)較大,更容易產(chǎn)生泌水。此外,同質(zhì)量的連續(xù)級(jí)配的骨料比表面積大于斷級(jí)配骨料的比表面積,連續(xù)骨料表面吸附更多的自由水,從而降低泌水。混凝土拌合物泌水速度快慢也表現(xiàn)出相同的規(guī)律,即斷級(jí)配骨料的泌水速度大于連續(xù)級(jí)配骨料。混凝土泌水降低,產(chǎn)生的有害孔也較少,混凝土抗拉強(qiáng)度較高,抵抗開(kāi)裂的能力強(qiáng),單位面積總開(kāi)裂面積最小。反之?dāng)嗉?jí)配骨料易泌水,混凝土內(nèi)部有害孔多,容易開(kāi)裂,單位面積總開(kāi)裂面積最大。因此,在混凝土生產(chǎn)中,應(yīng)盡量使用連續(xù)級(jí)配骨料以減少裂縫。
(4)漿骨比
在其他條件不變的條件下,漿骨比增加,漿體量增加,用水量也相應(yīng)增加,骨料用量降低,濕潤(rùn)骨料表面的自由水降低,拌合物自由水增加,泌水現(xiàn)象有增加的趨勢(shì)。同時(shí),漿骨比增加,其他條件不變,自由水的泌水速度也相應(yīng)增加。漿骨比增加,混凝土坍落度相應(yīng)增加,拌合物的粘聚性和保水性相對(duì)變差,泌水的增加,泌水通道也相應(yīng)增加。漿骨比的增加,泌水速度的增加,混凝土表面泌水可以有效抑制表層因蒸發(fā)造成的塑性收縮應(yīng)力,裂縫出現(xiàn)的時(shí)間也就越晚?;炷亮芽p面積隨著漿骨比的增加先減小后增加,當(dāng)漿骨比較低時(shí),拌合物中漿體較少,骨料表面漿體不足降低界面強(qiáng)度,早期開(kāi)裂較為嚴(yán)重,單位面積總開(kāi)裂面積較大;漿骨比大于0.32時(shí),漿骨比增加,泌水增加導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及表層形成的有害孔多,抵抗開(kāi)裂的能力減弱,單位面積總開(kāi)裂面積較大。因此,在混凝土生產(chǎn)中,應(yīng)控制混凝土的漿骨比適宜,不宜過(guò)大或過(guò)小。
(5)減水劑用量