对混凝土滞后泌水现象的分析.docx

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对混凝土滞后泌水现象的分析

对混凝土滞后泌水现象的分析

首先应该明确的是，产生泌水的混凝土拌合物体系，是一个不稳定的体系。

混凝土的泌水过程，不管是常规泌水还是滞后泌水，都是体系由不稳定趋向稳定、由不平衡趋向平衡的转化过程。

因为混凝土的充水空间过大，充水空间充盈的拌合水不能承受体系的自重，在自重作用下体系的颗粒互相靠近，充水空间变小，多余的拌合水被挤压排出，造成泌水。

当颗粒之间的距离小到可以承受体系自重时，体系趋向稳定，达到平衡，泌水停止。

接着我们考察如下一些现象：

（1）自密实混凝土是不泌水的。

自密实混凝土坍落度高达270mm。

如果说高性能混凝土的拌合物不泌水、不离析，自密实混凝土就是高性能的混凝土。

我们知道，自密实混凝土的胶凝材料用量高，水胶比小。

假如维持自密实混凝土的用水量和减水剂用量不变，逐渐减小胶凝材料的用量，自密实混凝土将逐渐出现泌水，并且泌水将越来越严重，混凝土的和易性、粘聚性越来越差，终将出现严重离析。

这说明混凝土的泌水与胶凝材料用量有关，特别是与水胶比有关。

（2）路面混凝土是一种干硬性、半干硬性混凝土。

坍落度可以为0，但振动容易出浆，容易成型，浇筑的路面质量好。

胶凝材料的用量比自密实混凝土低得多，但不泌水，不离析。

这也可以看作是一种高性能的混凝土。

如果保持胶凝材料的用量不变，逐渐增加用水量，加大坍落度。

当坍落度大到一定程度时，就会出现泌水现象。

再增加坍落度，泌水严重，混凝土离析。

这说明混凝土的泌水与坍落度的大小有关。

对比自密实混凝土，表明胶凝材料用量越低，泌水对于坍落度的变化越敏感。

（3）笔者在《大掺量掺合料混凝土配合比的合理性评价》一文中，有几组试验，表述了低胶凝材料用量的大掺量掺合料混凝土，寻求合理配合比的调整过程。

其中有3组试验，胶凝材料用量为326kg/m3，集料不变，萘系减水剂，含固量30%。

当水胶比为0.445，减水剂掺量0.75%，坍落度为20mm时，混凝土不泌水。

当水胶比为0.468，减水剂掺量1.08%，坍落度为50mm时，有少量泌水，表示混凝土拌合物已进入容易泌水的区域。

当水胶比为0.472，减水剂掺量1.75%，坍落度为150mm时，混凝土拌合物的和易性很好，拌合物粘稠，在铁板上流动很慢，但振动成型后却大量泌水。

这种水泥和粉煤灰是生产中长期使用的，工程中并没有出现这样的泌水现象，可见该试验的滞后泌水是配合比使然。

再与前2组试验比较，可判定为减水剂增大坍落度是造成大量泌水的主要原因。

本例说明，减水剂的使用也有个适度的问题，超过一定的量，就容易泌水。

（4）类似于上例的滞后泌水工程中也出现过。

新使用某种水泥，配合比与之前生产的配合比变化不大，出厂时与泵送上楼面时混凝土的流动性很好，和易性也很好，无明显泌水。

但一经振动之后，即大量泌水。

已抹平的混凝土表面几乎都浸泡在水中。

这一现象施工单位实难接受。

笔者与施工人员商量，将泌水排走，初凝前对楼面板拖一次平板振动器，再用抹光机进行二次抹压，紧接着覆盖淋水养护，对质量绝对没有影响，强度只会提高不会降低。

因为大量泌水降低了设计的水胶比，二次振动和二次抹压封闭了泌水通道，使混凝土更密实。

施工单位接受了解释，并按建议的方法实施，楼面质量很好。

之后立即更换水泥，滞后泌水不再如此出现。

本例表明，滞后泌水，与材料性能，特别是粉状物料的性能也有关。

考察了上面几例，我们就有了清晰的思路：

在大坍落度情况下，要想混凝土不泌水，必须有足够高的胶凝材料用量，足够低的水胶比；在胶凝材料用量很低的情况下，要想混凝土不泌水，坍落度必须足够低，或者是干硬性的混凝土。

任何配合比，当保持其他材料不变，以增加用水量或减水剂用量的方式增加坍落度时，到一定程度，混凝土都会产生泌水和离析。

坍落度由小变大的过程，也是充水空间由小变大的过程。

干硬性混凝土是不会泌水的，对干硬性混凝土逐渐增加用水量，使坍落度逐渐增加。

不管胶凝材料用量高低，混凝土都将逐渐出现泌水和离析，只不过胶凝材料用量越低，泌水出现的越快；胶凝材料用量越高，泌水出现将越迟缓。

如图1所示，这一过程必定存在两个点：

在到达某一个点之前，混凝土不会泌水，这点我们设为A点；过了另一个点之后，混凝土明显泌水，这点我们设为B点。

A、B两点不可能重叠，因为不可能存在这样的点，该点之前混凝土完全不泌水，该点之后突然明显泌水。

A、B是个渐进过程，AB必然是个区间，我们可称为隐性泌水区段。

平常我们试验，有些配合比有少量泌水，不算明显，实际上已进入隐性泌水区段。

图1中，坍落度进入BC段，混凝土明显泌水，这就是我们常见的常规泌水。

所谓滞后泌水，坍落度应处于AB段，即隐性泌水区段。

这一区段的混凝土拌合物，充水空间充盈的拌合水承受体系自重的能力，逐渐达到了极限，体系逐渐由稳定趋向不稳定。

混凝土浇筑之前，由于物料颗粒的相对位置不断改变，减小了定向的重力挤压，充水空间的拌合水尚可维持体系的平衡，混凝土不泌水，或泌水少。

混凝土成型之后，物料颗粒的相对位置固定，在自重力长时间的作用下，颗粒位置慢慢靠近，充水空间由大变小，多余的拌合水被挤压排出，出现了滞后泌水现象。

并不是处于隐性区段的混凝土都会发生滞后泌水。

滞后泌水会不会发生，与物料的性能、混凝土的配合比及环境因素等有很大关系。

混凝土滞后泌水和常规泌水的影响因素是一样的，只是处于不同的区段而已。

且这些影响因素不是单一的，往往是多因素共同作用的结果。

原材料不同，配合比不同，多因素中每一因素作用的程度也不同。

因此不同的配合比往往表现出不同的泌水特性。

一般而言，AB段的坍落度越接近B点，滞后泌水出现的时间可能越快；物料颗粒越接近圆形，颗粒位置越容易靠近，出现滞后泌水的时间可能越快。

早期水化产物能够产生的量，也会对滞后泌水造成影响。

水化产物产生的越早，生成的量越多，物料颗粒的位移较早得到遏止，并及时在充水空间形成水迁移的障碍，从而减少泌水。

从这一角度来说，在其他条件相同的情况下，低水泥用量的大掺量低活性掺合料的混凝土，滞后泌水的可能性更大。

总之，不管什么因素造成混凝土泌水，都是通过影响混凝土充水空间的特性而起作用的。

所以我们说，研究混凝土的性能，不可不研究充水空间及其特性。

在混凝土泌水的诸多影响因素中，影响最大的莫过于胶凝材料的用量和水胶比。

这里不得不提混凝土的泌水敏感性问题。

有些混凝土对泌水很敏感，很好的拌合物，稍多加些水或减水剂，混凝土即明显泌水。

有些混凝土对泌水就不是那么敏感，混凝土坍落度可以在很大范围内调节，也不会产生泌水或明显泌水。

从图1我们不难看出，OA段越短，表示混凝土越容易泌水；AB段越短，混凝土泌水越敏感。

人们总是希望OA段和AB段越长越好。

而OA段和AB段的长短就与胶凝材料的用量、水胶比的大小有着非常重要的关系。

胶凝材料用量越高，水胶比越小，OA段、AB段就越长，反之就越短。

自密实混凝土的OA段很长，坍落度达到270mm而不泌水；300kg/m3左右低胶凝材料用量的混凝土，其OA段和AB段都可能很短。

笔者的试验，坍落度50mm时已进入AB段。

因此，要减少混凝土的泌水离析，减小泌水的敏感性，最有效的手段是提高胶凝材料用量，减小水胶比。

此外，原材料的性能对泌水敏感性也有重要影响。

曾听到过这样的观点，说Ⅰ级粉煤灰的质量并不好，因为用Ⅰ级粉煤灰生产的混凝土很容易泌水。

这种观点只反映了一方面的事实。

这种事实不能说明Ⅰ级粉煤灰质量不好，而是提醒我们要“因材施用”。

Ⅰ级粉煤灰中，球形颗粒很多，在水胶比大的情况下，混凝土的充水空间大，由于重力作用，球形颗粒容易靠近，故表现为混凝土的泌水敏感，泌水快。

如果水胶比很小，充水空间小到拌合水可以承受体系的自重时，就不会出现泌水现象。

这时胶凝材料用量必定高，充水空间的数量大，加同量的水或同量的减水剂时，单个充水空间的大小变化不是很大，故混凝土的泌水不会像低胶凝材料用量那么敏感。

因此，Ⅰ级粉煤灰宜用在胶凝材料用量较高的高强度高性能混凝土中。

Ⅱ级粉煤灰的球形颗粒较少，需水量比较大，用于低强度混凝土中，可降低泌水的敏感性。

当Ⅰ级灰用于低强度混凝土中时，心中应清楚AB段很短，泌水很敏感，应更严格地控制生产用水量和减水剂用量，控制好坍落度。

不管材料性能如何，水胶比大到一定程度时，混凝土都会泌水，小到一定程度时，都会不泌水。

只是材料性能不同，配合比不同，泌水和不泌水的水胶比大小不一样。

应该说，混凝土是不该泌水的。

混凝土泌水，表明配合比不够合理，水胶比不够合理。

随着混凝土技术的发展，拌合物的泌水现象将消失。

以前的混凝土，胶凝材料只有水泥，混凝土的强度等级也很低，

不可能用很高的胶凝材料，而要得到好的施工性能，泌水是难免的。

现在的混凝土仍以低强度等级为主，由于取消了P·O32.5水泥，掺合料的供应又远远跟不上，再加上恶性竞争和规范的认同，胶凝材料仍普遍偏低，泵送条件下的大坍落度，泌水也是难免的。

但是，由于石灰石资源的逐渐减少，未来混凝土中的水泥用量将越来越少，最后可能少到水泥（或熟料）只与某些碱性组分和其他组分组成复合激发剂。

未来混凝土的组成材料主体将是各类工业废渣，包括建筑垃圾，拆除旧建筑的废弃混凝土等。

新制作的混凝土的胶凝材料和粗细集料，全部或大部分由这些工业废渣组成。

于是，高抗渗的大掺量掺合料混凝土（绿色高性能混凝土）就成为现代混凝土技术发展的主要方向。

这一方向是不可逆转的，是由低碳可循环经济以及混凝土的耐久寿命问题所决定的。

为了实现高抗渗，其规律是：

掺合料的掺量越大，水胶比应越小；掺合料的活性越低，水胶比应越小。

由此混凝土中的胶凝材料用量必不能低。

只有足够高的胶凝材料用量，才能使混凝土的充水空间足够小，才有足够填充这些充水空间的水化产物总量，满足高抗渗的一、三基本条件。

很显然，这种低活性（相对水泥而言）的胶凝材料，如果混凝土泌水，不仅泌水通道水化产物远远不能填充，泌水状态下的充水空间也将难被有限的水化产物填充密实，泌水将成为这种混凝土之大忌。

当混凝土和混凝土技术发展到这一阶段时，泌水是混凝土配合比不够合理的表现，就容易形成共识了。

1997年笔者刚参加工程实践的时候，泵送混凝土的早期裂缝问题比较普遍，比较严重。

一次浇筑某小区一商品房楼面板，前几车混凝土坍落度较大，振动后立即出现泌水。

之后调整配合比，降低坍落度。

浇筑完成后，这个楼面板就出现了一边泌水一边不泌水的现象。

奇怪的是，不泌水的一边很快开裂了，而泌水的另一边却没有开裂。

笔者当时以为泌水的混凝土有抗裂作用，特别注意了这一现象。

后来经历了更多的生产试验和工程实践，悟出了完美湿养护和高抗渗防裂的道理，才明白，泌水拌合物的体系是不稳定的体系，通过重力沉降和泌水，体系逐渐达到平衡，趋向稳定。

这时的泌水覆盖了混凝土表面，减少了体系平衡后的拌合水损失，使体系能够维持平衡，故混凝土没那么容易开裂。

而不泌水的混凝土，密实成型后的体系就已经是平衡的体系，由于体系失水，失水通道产生内应力，打破了原来的平衡，故混凝土开裂。

但这并不表明混凝土泌水比不泌水好。

笔者多次的试验结果是，泌水明显的混凝土，采用即时水养护，混凝土硬化过程中完全不失水，也不能实现高抗渗。

表明较高的水泥用量，水化产物也不能将泌水通道封闭。

这些泌水通道将降低混凝土的耐久性。

另外，泌水明显的混凝土，将加剧重力失水，用于直立薄壁构件或悬挂构件，如剪力墙、结构梁等构件时，重力失水同样在混凝土中形成失水通道，产生内应力，使构件在养护较好的情况下也容易开裂。

对于楼面板，如果浇筑前模板润湿不充分，板间缝隙大，泌水的混凝土下因重力而失水，上因养护不及时不充分而放任失水，混凝土板面上下皆失水，将使楼面板雪上加霜，早期开裂更加严重。

所以，泌水是混凝土拌合物应被拒绝的性能。

但是，在目前的条件下还很难拒绝混凝土泌水。

泌水的发生，表明混凝土的充水空间不稳定，在重力作用下产生变形。

滞后泌水对比常规泌水，充水空间变形持续的时间更长。

我们知道，级配良好的圆形颗粒，在振动力作用下很快达到紧密堆积状态，而级配不好的针片状颗粒需要的时间则较长。

因此滞后泌水与材料的性能、配合比的组成等因素有关。

调节混凝土的泌水有很多方法，这些方法可归结为两个方向：

有利于混凝土性能提高的方向和不利性能提高的方向。

例如，在用水量一定、水胶比一定的条件下，提高砂率可以减少泌水。

因为砂的表面积大，可以吸收多余的拌合水。

这种方法却是朝着对混凝土性能不利的方向调整的。

对于胶凝材料用量较高、砂率增加不大时，对混凝土性能影响不大。

当胶凝材料用量较低时，增加砂率进一步减小包裹砂粒的净浆厚度，对混凝土的抗渗性能不利，也使混凝土的保水能力变得更差，泌水变得更敏感，砂石含水率波动时更容易泌水。

调节混凝土泌水，应是想法降低水胶比，降低减水剂的用量。

如果不能适当提高胶凝材料用量，就可适当降低用水量。

减水剂用量也要适度。

减水剂掺量过高，也容易泌水。

不增加减水剂而降低用水量，应从物料级配和性能上采取措施，并适当减小砂率。

在满足泵送施工性能的前提下，尽量利用低一点的砂率，不但可降低用水量，还可以增加净浆层厚度，提高混凝土的保水能力和润滑功能，对抗渗性能也有利。

另外，在低胶凝材料用量的混凝土中，添加某种可以减少泌水、改善拌合物和易性的外加剂，也不失为一种好的调节方法。

这种外加剂在减少泌水的同时，应能大大提高混凝土的抗渗性，才是朝着混凝土性能提高的方向调整。

泌水混凝土的硬化质量，取决于施工工艺的合理处理。

因为现在胶凝材料的主体仍是水泥，能生成的水化产物比掺合料多得多，只要在初凝前对泌水通道进行封闭处理，混凝土的充水空间就会变得足够小，重新被拌合水全部充盈，水化产物一般可以将充水空间完全填充密实，混凝土实现高抗渗，硬化混凝土质量和耐久性质量是有保证的。

但如果不对泌水通道作封闭处理，这些泌水通道就成为连通的孔隙缺陷，成为混凝土耐久性降低的根源。

处理工艺是比较简单的，一般在泌水结束之后，先把泌水排走，再在初凝前采用二次振动和二次抹压即可。

泌水不多的，也可只采用二次抹压。

抹压之后立即覆盖养护，防止拌合水损失。

是否必须二振，以混凝土能否实现高抗渗为决定依据。

完美湿养护条件下，如果初凝前必须二振混凝土才能实现高抗渗，那么对于这种配合比来说，常规的施工工艺就不够合理。

反之则说明，在常规的施工工艺条件下，这种配合比是不合理的配合比。

如果配合比合理，施工养护工艺也合理，混凝土搅拌站和施工单位的职责就很分明，双方各尽其责，硬化混凝土质量、建筑质量将大大提高。

没有裂缝问题的困扰，压力就没那么大了，矛盾也没那么多了。