混凝土泌水原理_百度文庫(kù)

1、1泌水的機(jī)理混凝土由水、膠凝材料、細(xì)骨料、粗骨料、外加劑等拌合硬化而成，質(zhì)量好新拌混凝土應(yīng)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(dǎo)致沉降或上浮。前兩種情況直接導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致混凝土上表面不均勻和內(nèi)部局部不均勻。根據(jù)水分在混凝土中的存在狀態(tài)，新拌混凝土中的水分可以劃分為結(jié)合水、潤(rùn)濕水與自由水*。水泥中反應(yīng)速度快的部分在加水以后可能會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)，消耗部分水，這部分水定義為新拌混凝土中

2、的結(jié)合水，這部分水不能被鄰近部位的水分置換，也無(wú)法逸出拌和物；水遇到干燥狀態(tài)的膠凝材料、骨料等以后，膠凝材料和骨料表面會(huì)吸附一定量的水，使干燥的材料濕潤(rùn)，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(rùn)濕水；新拌混凝土中其余的水分為自由水，在新拌混凝土中起潤(rùn)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(rùn)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(chēng)為可泌水分。水分要從混凝土內(nèi)部泌出到表面，需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的距離，猶如經(jīng)過(guò)彎彎曲曲的微細(xì)水管，最后到達(dá)表面。如果各種顆粒級(jí)配

3、好，堆積密實(shí)，孔隙微細(xì)，則水分泌出需要經(jīng)過(guò)的距離很長(zhǎng)，則會(huì)使泌水量減小?；蛘呷绻置诔龅耐ǖ辣蛔钄?，泌水量也會(huì)減小。2泌水對(duì)混凝土性能的影響泌水對(duì)混凝土性能影響認(rèn)識(shí)已經(jīng)比較清楚，但也有工程人員對(duì)此尚有誤解，如有人認(rèn)為泌水以后混凝土中的實(shí)際水量下降，水灰比會(huì)有所降低，會(huì)使混凝土強(qiáng)度提高，對(duì)混凝土有益。顯然這種認(rèn)識(shí)是不正確的，泌水以后會(huì)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(duì)混凝土是不利的。泌水部位的混凝土中會(huì)產(chǎn)生缺陷，泌水部位水灰比下降的同時(shí)，在該部位留下缺陷，導(dǎo)致該部位強(qiáng)度降低而不是增加。另一方面，試驗(yàn)測(cè)試得到混凝土強(qiáng)度取決于測(cè)試試件的最薄弱部位，泌水以后即使混凝土水灰比降低

4、也是局部的，混凝土中還是存在水灰比不變甚至由于泌水而使水灰比增加的部位，這部分強(qiáng)度的下降會(huì)導(dǎo)致混凝土整體強(qiáng)度降低。所以，泌水并不能使混凝土強(qiáng)度提高。其實(shí)，泌水對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響很有限，而對(duì)混凝土耐久性的影響至關(guān)重要。從泌水的機(jī)理可知，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透能力，雖然這些通道很難直接或通過(guò)儀器觀察到，但對(duì)于混凝土的抗?jié)B透性能影響很大，這一點(diǎn)對(duì)于有抗?jié)B透性能要求的混凝土，如水工混凝土、海工混凝土工程等非常重要。其次，泌水對(duì)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(guò)泌水通道很容易進(jìn)入混

5、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)；同樣通過(guò)泌水通道使得混凝土內(nèi)部很容易達(dá)到水飽和狀態(tài)，高度飽和的混凝土在凍融循環(huán)作用下劣化的速度很快，產(chǎn)生凍融破壞。3影響混凝土泌水的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)，如膠凝材料、配合比、含氣量、外加劑、振搗過(guò)程等。3.1膠凝材料對(duì)混凝土泌水的影響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，則濕潤(rùn)膠凝材料表面所需的水量越多，即潤(rùn)濕水量較多；同時(shí)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(huì)增加。這兩部分水的增加會(huì)使可以逸出形成泌水的自由水量減少，從而對(duì)

6、降低泌水有利。另外，較細(xì)的膠凝材料會(huì)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(rùn)濕水不同，最終影響混凝土的泌水。3.2粉煤灰對(duì)泌水的影響粉煤灰對(duì)混凝土泌水的影響具有兩面性。摻加粉煤灰減少混凝土泌水可以從三個(gè)方面理解：一是粉煤灰的顆粒小于水泥顆粒，比表面積較水泥大很多，因此對(duì)水分的吸附作用加強(qiáng)，因而可泌自由水減少；二是粉煤灰顆粒細(xì)小，混凝土中固相堆積密實(shí)度提高，混凝土中的孔隙細(xì)化，泌水通道減小，通道距離增加，也阻礙了水分泌出；三是粉煤灰的密度較小，相對(duì)于水泥顆粒而言，不易產(chǎn)生漿體沉降離析，拌和物經(jīng)時(shí)均

7、勻性較好，有利于減少泌水。當(dāng)然，粉煤灰對(duì)改善泌水的有利作用是在粉煤灰品質(zhì)較好的前提下。如果粉煤灰品質(zhì)較差，需水量增大，會(huì)使混凝土中可泌水量增大。摻加混凝土使混凝土泌水增加的原因有：一是粉煤灰的反應(yīng)活性遠(yuǎn)低于水泥，會(huì)使混凝土中的結(jié)合水量顯著減少，導(dǎo)致可泌水分增加；二是粉煤灰顆粒的形貌一般是球形玻璃體，這種形貌不利于吸附混凝土的水分，也可能使混凝土中的可泌水分增加，當(dāng)然這種形貌對(duì)于改善混凝土和易性非常有利。粉煤灰對(duì)新拌混凝土泌水的影響取決于具體的粉煤灰品質(zhì)。3.3配合比對(duì)混凝土泌水的影響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增加，會(huì)使拌和物顆粒的總比表面積增加

8、，潤(rùn)濕水分量增加，使可泌水量減少。同時(shí)，細(xì)顆粒用量增加，會(huì)使泌水通道長(zhǎng)度增加，對(duì)減小混凝土泌水有利。膠凝材料用量增加，會(huì)使混凝土的粘聚性增加、保水性改善，對(duì)減少泌水有利?；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(huì)使新拌混凝土中的可泌自由水量增加，泌水增大。3.4含氣量對(duì)泌水的影響含氣量對(duì)新拌混凝土泌水有顯著影響。新拌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?chē)?。如果氣泡很?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(shí)，如果泌水通道中有氣泡存在，氣泡猶如一個(gè)塞子，可以阻斷通道

9、，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。圖1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也證明了新拌混凝土含氣量對(duì)泌水的影響。圖1 新拌混凝土含氣量與泌水的關(guān)系可見(jiàn)，含氣量對(duì)泌水的影響非常重要，當(dāng)然必須使用優(yōu)質(zhì)引氣劑，混凝土中的氣泡能穩(wěn)定存在，而且氣泡足夠細(xì)小。眾所周知，由于氣泡的潤(rùn)滑作用可以有效減小顆粒間的摩擦阻力，引氣同時(shí)改善混凝土的和易性。3.5減水劑對(duì)泌水的影響根據(jù)減水劑的作用機(jī)理，極性分子吸附在水泥顆粒周?chē)?，使得顆粒之間相互排斥，減少絮凝作用，釋放被水泥顆粒包裹的水分，同時(shí)使水泥顆粒表面的吸附水層變薄，所需的潤(rùn)濕水量大大減少。以此機(jī)理，減水劑會(huì)使新拌混凝土中的可泌自由水量

10、增加，使泌水增大。但是另一方面，由于減水劑的減水作用，同樣坍落度的混凝土所需的拌和水量大大減水，使混凝土中的可泌自由水量減水。最終的泌水情況取決于哪種作用起主導(dǎo)作用。外加劑與水泥的適應(yīng)性也影響混凝土的泌水，關(guān)于適應(yīng)性機(jī)理，目前還沒(méi)有公認(rèn)的研究成果。3.6施工對(duì)混凝土泌水的影響施工過(guò)程中影響混凝土泌水的主要因素是振搗，振搗過(guò)程中，混凝土拌和物處于液化狀態(tài)，此時(shí)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。另外，如果是泵送混凝土，泵送過(guò)程中的壓力作用會(huì)使混凝土中氣泡受到破壞，導(dǎo)致泌水增大。4解決混凝土泌水的途徑根據(jù)混凝土泌水的原理和各因素影響泌水的機(jī)理，解決混凝土泌水主要方法有以下幾種。

11、混凝土配合比方面，適當(dāng)增加膠凝材料用量，適當(dāng)提高混凝土的砂率，在不滿(mǎn)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。原材料方面，選用較細(xì)的膠凝材料和高品質(zhì)的引氣劑。減水劑方面，選用泌水較小的減水劑。如果配合比固定，在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)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(guò)高造成泌水。施工方面，嚴(yán)格控制混凝土振搗時(shí)間，避免過(guò)振。另外，對(duì)于新拌混凝土的性能控制，選取適當(dāng)?shù)目刂泣c(diǎn)，使得控制有利于減小混凝土泌水。假如要控制最大含氣量，控制點(diǎn)可選在入倉(cāng)口，將混凝土輸送過(guò)程中含氣量損失對(duì)泌水的影響降到最低。5通過(guò)外加劑改善混凝土的泌水混凝土外加劑（減水劑）一般是有機(jī)高分子物質(zhì)。有機(jī)高分子的分子量、或者分子鏈長(zhǎng)度直接影響其性能。如果減水劑的分子量較大、分子鏈較長(zhǎng)，會(huì)使混凝土的泌水減少，但是同時(shí)減水劑的減水率較低；如果分子量較小、分子鏈較短，則使減水率增加，同時(shí)使混凝土的泌水率增大。有些減水劑在主分子鏈上存在支鏈，無(wú)論主鏈支鏈，較長(zhǎng)時(shí)會(huì)使混凝土泌水減水，但減水率也相應(yīng)降低，如果主鏈短而支鏈長(zhǎng)，則會(huì)使泌水減少的同時(shí)，對(duì)減水率影響不大。一般情況下，減水劑不是由單一分子量的分子組成，而是各種分子量的分子混合組成。在既要減少泌水又要保證減水率的情況下，需要優(yōu)化減水劑的分子量級(jí)配，使得小分子和大分子物質(zhì)達(dá)到最佳搭配關(guān)系。