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混凝土表面起粉與泌水的控制

李躍1,王偉2(1. 唐山曹妃甸混凝土有限公司,河北 唐山 063000;2. 唐山冀東混凝土有限公司,北京 101100)
[摘 要]本文主要討論了混凝土表面起粉的原因,其中泌水是導(dǎo)致混凝土表面起粉的重要因素。本文通過(guò)對(duì)混凝土起粉、泌水的分析研究,尋求有效的控制方法。
[關(guān)鍵詞]混凝土;起粉;泌水
0 前言
混凝土表面起粉成了商品混凝土工程中的一大弊病。現(xiàn)在混凝土地面、樓面等工程對(duì)混凝土的性能要求不再一味的停留在混凝土強(qiáng)度等級(jí)上,其平整性、耐磨性、抗?jié)B性、抗化學(xué)侵蝕、抗碳化、抗凍性、抗鋼筋銹蝕等性能逐漸提上議題。目前,混凝土的表面起粉現(xiàn)象很普遍,雖然混凝土表面起粉不會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)造成影響,但它也會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題,如前面所述混凝土表面的平整性、耐磨性以及混凝土的抗?jié)B性、抗凍性等,給混凝土生產(chǎn)企業(yè)、水泥企業(yè)、施工單位之間引發(fā)了許多糾紛。
那么,引起混凝土表面起粉的原因是什么呢?混凝土的泌水是導(dǎo)致混凝土表面起粉的一個(gè)重要因素[1],除此之外,也可能是由于養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足或過(guò)分失水引起的,這里我們著重討論泌水。
混凝土泌水是指混凝土在運(yùn)輸、振搗、泵送過(guò)程中出現(xiàn)粗骨料下沉、水分上浮的現(xiàn)象。泌水會(huì)造成混凝土表面水膠比過(guò)大,即使水化充分,混凝土表面結(jié)構(gòu)也是疏松的,導(dǎo)致強(qiáng)度太低,最終使混凝土表面起粉。泌水是新拌混凝土不可避免的現(xiàn)象,泌水的多少與原材料、混凝土配合比及施工等因素有關(guān),可緩解但不能消除。
1 膠凝材料
不能使用受潮的膠凝材料,因?yàn)槭艹钡哪z凝材料往往因結(jié)團(tuán),不易攪拌均勻,且其活性降低,膠結(jié)性能差,造成混凝土強(qiáng)度、硬度和耐磨性都顯著降低。
1.1 水泥
水泥是混凝土中的重要組成材料,與混凝土的泌水性密切相關(guān)。水泥的品質(zhì)及礦物成分含量、凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度和顆粒分布都會(huì)影響混凝土的泌水性能。
(1)不同品質(zhì)及礦物成分含量的水泥在保水性、凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度方面有很大的差異。在實(shí)際生產(chǎn)中使用較多的是普通硅酸鹽水泥,礦渣水泥也時(shí)常會(huì)用到。礦渣水泥的保水性差、泌水性大,拌制混凝土?xí)r要格外注意生產(chǎn)控制。此外,C3A 含量高的水泥具有高保水性,因而混凝土拌合物的泌水性小,但 C3A 是影響外加劑與水泥適應(yīng)性的關(guān)鍵因素,會(huì)直接影響混凝土拌合物的坍落度和坍落度損失。
(2)水泥的凝結(jié)時(shí)間(初凝時(shí)間)越長(zhǎng),所配制混凝土的凝結(jié)時(shí)間就越長(zhǎng),且凝結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)幅度比水泥凈漿成倍地增長(zhǎng),因而在混凝土凝結(jié)硬化之前顆粒(包括膠材顆粒和集料顆粒)的沉降時(shí)間就越長(zhǎng),混凝土就越容易泌水,最終引起混凝土表面起粉。
(3)水泥的水化速度與顆粒細(xì)度及分布有很大的關(guān)系,水泥細(xì)度越大、顆粒越粗、顆粒分布中的細(xì)顆粒(<5 m)含量越少,早期水泥的水化量就越少,產(chǎn)生泌水的可能性就越大,從而使混凝土表面起粉的可能性就越大。

1.2 礦物摻合料

1.2.1 粉煤灰
粉煤灰對(duì)泌水的影響取決于粉煤灰的品質(zhì)。從理論上講,品質(zhì)好的粉煤灰有利于提高混凝土的粘聚性、保水性,使混凝土無(wú)離析、泌水現(xiàn)象。由于粉煤灰含有較多的微細(xì)球形顆粒,有利于改善混凝土的流動(dòng)性,相同坍落度下混凝土的需水量減少,并有助于截?cái)嗷炷羶?nèi)的泌水通道(粉煤灰的微集料效應(yīng)和形態(tài)效應(yīng))[2]。然而粉煤灰品質(zhì)不好時(shí),如粉煤灰的活性很低,使得混凝土中結(jié)合水量顯著減少,導(dǎo)致可泌水增加;粉煤灰細(xì)度越大,其需水量比越大,導(dǎo)致混凝土用水量增加,而粉煤灰中的碳粒和多孔顆粒大部分存在于較粗的顆粒中,由于多孔顆粒吸水后的釋水,導(dǎo)致混凝土的泌水量增加;粉煤灰的顆粒形狀是球形玻璃體,這種形狀不利于吸附混凝土中的水分,也可能使混凝土中的可泌水增加。
1.2.2 礦粉
礦粉的加入能顯著降低水泥漿體的屈服應(yīng)力,改善混凝土的和易性,但礦粉中玻璃體的保水性較差,加上礦粉水化時(shí)間上的滯后性和對(duì)養(yǎng)護(hù)條件的必要性要求,當(dāng)?shù)V粉的比表面積較小,摻量較高時(shí),會(huì)增大混凝土的泌水量,從而易引發(fā)混凝土表面起粉的質(zhì)量問(wèn)題。
2 集料
(1)當(dāng)集料含泥量較多時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響膠凝材料的早期水化,黏土中的顆粒會(huì)包裹膠材顆粒,延緩并阻礙膠凝材料的水化反應(yīng)及混凝土的凝結(jié),使得混凝土內(nèi)部可泌水增多從而加劇混凝土的泌水,導(dǎo)致混凝土表面起粉。
(2)石子粒徑越大,混凝土越易泌水,并導(dǎo)致混凝土表面起粉。
(3)砂的細(xì)度模數(shù)越大,砂越粗,越容易造成混凝土泌水,尤其是 0.315mm 以下及 2.5mm 以上的顆粒含量對(duì)泌水影響較大。細(xì)顆粒越少,粗顆粒越多,混凝土越易泌水,越易起粉。另外說(shuō)明:對(duì)于細(xì)度模數(shù)小于 2.3mm 的細(xì)砂,規(guī)范要求不宜使用,因?yàn)榧?xì)砂的強(qiáng)度低、需水量大、干縮性大,容易造成表面開(kāi)裂,保水性差,不利于表面修光;與水泥的粘結(jié)性能差,降低砂漿的強(qiáng)度。所以混凝土路面或地面一旦使用細(xì)砂,表面起砂的可能性很大。
3 外加劑
對(duì)于一些有大流動(dòng)性要求的混凝土,適宜的外加劑摻量可達(dá)到改善混凝土工作性的目的,但是當(dāng)摻量過(guò)多時(shí),會(huì)造成混凝土的離析及釋放大量的游離水,水和外加劑泌出混凝土表面,如果外加劑中含有緩凝成分,還會(huì)加劇影響混凝土的凝結(jié),使泌水更嚴(yán)重[3]。混凝土中含氣量的提高,有利于減小混凝土泌水。
4 配合比
4.1 水膠比
水膠比過(guò)大時(shí),由于混凝土中游離水分的蒸發(fā),在水泥漿面層產(chǎn)生過(guò)多的毛細(xì)孔,降低了密實(shí)性及混凝土表面的強(qiáng)度,使混凝土表面容易起粉。另外,表面水分過(guò)多,混凝土面層的抹壓修光時(shí)間延長(zhǎng),甚至有可能超過(guò)水泥的終凝時(shí)間,造成施工表面質(zhì)量無(wú)法保證。
4.2 單位用水量
在水膠比不變的情況下,單位體積內(nèi)水泥漿越多,混凝土拌合物的流動(dòng)性就越大。若水泥漿過(guò)多,將會(huì)出現(xiàn)流漿現(xiàn)象,使混凝土拌合物的粘聚性變差,從而使混凝土容易泌水,導(dǎo)致表面起粉問(wèn)題。
4.3 礦物摻合料的摻入比例
所有摻合料都經(jīng)過(guò)二次水化,在時(shí)間上有一定的滯后性,對(duì)養(yǎng)護(hù)條件有必要性要求,礦物摻合料的摻入比例如果太大,會(huì)使水泥所占比例很小,即熟料的比例很小,使混凝土凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),混凝土在硬化前,顆粒的沉降時(shí)間就越長(zhǎng),混凝土越容易泌水,同時(shí)其表面強(qiáng)度也越低,混凝土表面越易起粉。

4.4 砂率

砂的保水性是比較差的,混凝土一旦泌水,表面起粉、起砂是肯定會(huì)發(fā)生的。因此,混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)在保證強(qiáng)度的前提下,砂率應(yīng)盡可能降低。
5 施工方面
5.1 在混凝土罐車(chē)中隨意加水、加外加劑施工方為追求施工速度,便于施工,在混凝土罐車(chē)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后,不管混凝土本身和易性就直接往罐車(chē)中加水或外加劑,致使混凝土離析、泌水,澆筑后表層起粉。
5.2 混凝土澆筑高度
混凝土澆筑過(guò)程中,從過(guò)高的地方沿溜槽滑下,會(huì)加劇混凝土的離析、泌水,而引發(fā)混凝土表面起粉。
5.3 過(guò)振和局部嚴(yán)重過(guò)振
過(guò)振和局部過(guò)振都會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)不均勻,出現(xiàn)離析、泌水,引起混凝土表面起粉。
現(xiàn)在商品混凝土中大多摻有粉煤灰,過(guò)振時(shí),粉煤灰自重較輕,會(huì)在混凝土表面富集,由于粉煤灰不具有水硬性,當(dāng)混凝土表層水分揮發(fā)后,就會(huì)出現(xiàn)起粉現(xiàn)象。
5.4 不適宜的壓平修光時(shí)間
修光過(guò)早,有時(shí)會(huì)使混凝土表面會(huì)析出水,影響表層強(qiáng)度,有時(shí)會(huì)由于修光阻斷泌水通道,在修光壓實(shí)層下形成泌水層,造成修光層脫落(即起殼);修光時(shí)間過(guò)遲,則會(huì)擾動(dòng)或損傷水泥膠凝體的凝結(jié)結(jié)構(gòu),影響強(qiáng)度增長(zhǎng),造成面層強(qiáng)度過(guò)低,也會(huì)出現(xiàn)起粉或起砂、起皮現(xiàn)象。
6 控制方法
(1)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量。
(2)配合比設(shè)計(jì)時(shí)防止水膠比過(guò)大,單位用水量過(guò)高,礦物摻合料摻入比例過(guò)高,并盡可能降低砂率。
(3)施工方要防止施工人員在混凝土罐車(chē)中隨意加水或外加劑,防止混凝土澆筑過(guò)程中從過(guò)高的地方滑下,防止混凝土拌合物過(guò)振和局部過(guò)振,選擇適宜的壓平修光時(shí)間。
7 結(jié)束語(yǔ)
混凝土是一種多組分材料,牽一發(fā)而動(dòng)全身,控制混凝土質(zhì)量要從各個(gè)方面入手,包括原材料控制、配合比設(shè)計(jì)及混凝土生產(chǎn)企業(yè)和施工方的溝通,力求解決混凝土的弊病。
參考文獻(xiàn)
[1]吳笑梅,樊奧明,簡(jiǎn)運(yùn)康. 混凝土表面起粉的原因及控制措施[J]. 水泥,2003,(6): 13-15.
[2]GB/T 1596-2005,用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[3]劉加平,劉建忠,田倩,等. 外加劑改進(jìn)混凝土泌水的試驗(yàn)研究[J]. 混凝土與水泥制品,2004(4)y: 15-17

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