混凝土泌水的影响及控制——从深桩基桩头泌水危害谈起<br/>

混凝土泌水的影响及控制——从深桩基桩头泌水危害谈起

2012-03-20严新华

商品混凝土 2012年3期

严新华

（临沂天元混凝土工程有限公司，山东临沂 276000）

0 导言

泌水率作为新拌混凝土一种特性，对混凝土产生多方面的影响，尽管其可以降低水胶比增加混凝土的密实度，但是泌水太快或者持续时间太长就会引起许多问题。而泌水问题不像坍落度、和易性等性能可以通过改变外加剂种类、数量，砂率等方式进行调整。

临沂市某工程桩基深长超过30 米，共有桩基200 余棵，在桩基施工中，由于桩身较长并且受地下水位的影响，混凝土产生的泌水在桩身上端大量聚集，使桩头的水胶比大大降低，渗透性提高，混凝土强度降低，给工程质量带来了不利影响。在一般工程中影响较小，反而更有普遍性，比如混凝土表层产生浮浆、大颗粒骨料或钢筋下产生孔道、与模板接触的混凝土表面产生砂纹等等，而如何克服混凝土泌水带来的不利影响成为施工单位和预拌混凝土企业必须重视的问题。

1 泌水机理

深桩基工程与一般混凝土工程一样，当骨料和胶凝材料密实时向上排挤出多余的拌合水，这个过程一直会持续到混凝土最终密实甚至到初凝才会结束。这是由于在此期间各组成材料的密度不同，如果配合比不合适，粘聚性差，会出现骨料与水泥浆下沉，水分在浇筑部位表面析出。拌合均匀的混凝土应该是所有组分及气泡分布均匀并且稳定，造成拌合物不均匀的直接原因是各组分密度的不同导致出现沉降和上浮，使混凝土出现上表面不均匀和内部局部不均匀。

根据水分在混凝土中存在的状态，可将混凝土中的水分分为结合水、润湿水和自由水。润湿水吸附于固体材料表面起到润湿作用，自由水在混凝土中起到润滑作用，混凝土的坍落度很大程度上取决于自由水的多少及其润滑效果，这部分水与混凝土的其余组成材料联系较少，可以从混凝土中泌出，水分从混凝土内部到泌出表面需要经过较长的距离，其泌出的途径受材料级配、振捣质量的限制，如果级配良好、堆积密实、振捣良好则空隙微小，水分析出需要经过较长的距离或者泌水通道阻断，降低了泌水量，反之则泌水量会大大增加。

以上这些原因表现为增加用水量则泌水量提高，材料组分粒径越小则泌水量越少，泌水量还与浇筑深度成正比，深度越大，泌水越多，正如该桩基工程所表现出的问题一样。

2 泌水造成的影响

该桩基工程初始施工完成后，经检查发现有部分桩基上端约有0.2m 的灰浆凝固物质，其下约有0.5m 的桩体有明显孔洞，类似于一般混凝土工程质量通病中的“蜂窝” ，这就造成了在桩端上部有0.5m 至1.0m 的薄弱层，该段桩体不能满足设计施工要求，给施工进度、质量带来了不好的影响，该症状主要由混凝土泌水导致。

在一般的混凝土工程中泌水部位的混凝土中会产生缺陷，导致该部位强度降低。虽然对混凝土强度的影响很有限，但对混凝土耐久性的影响至关重要。因为水分从混凝土内部泌出到表面以后，在混凝土中形成了从内到外的通道，这些通道首先降低混凝土的抗渗性能，虽然这些通道很难直接或通过仪器观察到，但对于混凝土的抗渗性能影响很大，这一点对于有抗渗透性能要求的混凝土，如水工混凝土、海工混凝土、地下工程等非常重要。

泌水对混凝土的抗腐蚀能力、抗冻性能影响很大，原因同样与泌水以后留下的通道有关，腐蚀性介质通过泌水通道很容易进入混凝土内部，到达钢筋表面产生钢筋锈蚀，或者直接与水化产物发生腐蚀反应；外部水分通过这些通道进入混凝土结构内部，在冻融循环作用下逐渐破坏了结构的耐久性能。

混凝土的过量泌水还引起一些其他问题，比如：在水平施工缝上积聚一层浮浆，在接缝处形成了一个薄弱层；大颗粒骨料或钢筋下形成水囊，使骨料和钢筋表面的粘结力降低；在与模板接触的混凝土表面产生难看的砂纹。产生过量泌水的混凝土甚至会在浇筑前就产生较多问题，用混凝土输送泵进行施工时，泵送压力会使水泥浆和粗骨料分离造成堵管。

3 影响混凝土泌水的具体因素

混凝土的泌水几乎与混凝土生产的所有环节有关，如配合比、胶凝材料、含气量、振捣过程等，深桩基泌水也受这些因素影响。

3.1 配合比

影响混凝土泌水的配合比因素主要有胶凝材料用量和砂率。胶凝材料用量增加或者砂率提高，拌和物颗粒的总比表面积增加，润湿水分量增加，使可泌水量减少。骨料比例越好，砂细度模数偏小细颗粒用量增加，会使泌水通道长度增加，可减小混凝土泌水。胶凝材料用量增加，会使混凝土的粘聚性增加、保水性改善，减少泌水。混凝土中的单位用水量与泌水有直接的关系，如果其他材料比例关系保持不变，用水量增加，会使现浇混凝土中的可泌自由水量增加，泌水增大。

3.2 胶凝材料

胶凝材料影响混凝土泌水主要与其反应活性、细度、颗粒形貌等有关。胶凝材料细度越高，比表面积越大，则需润湿水量较多；同时如果胶凝材料较细，其反应活性增加，初期反应所需要的结合水也会增加。这两部分水的增加会使可以逸出形成泌水的自由水量减少，从而对降低泌水有利。另外，较细的胶凝材料会细化混凝土中的孔隙，降低孔隙连通性，导致泌水通道数量减少和泌水通道距离增大，使得泌水量减少。胶凝材料形貌不同，其比表面积也不同，所以需要的润湿水不同，最终影响混凝土的泌水。

3.3 砂石性能的影响

砂石的颗粒级配、粒形、含泥量与泥块含量对混凝土的泌水有直接影响，一般来讲，级配良好、针片状含量较少的碎石与表面光滑颗粒基本呈球形的天然砂配制出的混凝土和易性好，泌水量少。当砂石中含泥量和泥块含量增多时需水量增大泌水量减少，但是含泥量与泥块含量对混凝土质量危害更大。

3.4 含气量

含气量对现浇混凝土泌水有显著影响。现浇混凝土中的气泡由水分包裹形成，如果气泡能稳定存在，则包裹该气泡的水分被固定在气泡周围。如果气泡很细小、数量足够多，则有相当多量的水分被固定，可泌的水分大大减少，使泌水率显著降低。同时分布均匀的微细气泡可以阻断水分泌出通道，使自由水分不能泌出。即使不能完全阻断通道，也使通道有效面积显著降低，导致泌水量减少。含气量对泌水的影响非常重要，使用优质引气剂是改善混凝土泌水性的有效手段，掺加引气剂提高混凝土的粘度和和易性，泌水量减少。

3.5 胶凝材料与外加剂的适应性

胶凝材料与外加剂的适应性较好时，混凝土拌合物的和易性提高，泌水量较少或者不发生泌水。

3.6 振捣过程

振捣过程中，混凝土拌和物处于液化状态，此时其中的自由水在压力作用下，很容易在拌和物中形成通道泌出。但是在振捣产生的压力作用下水分泌出孔道迅速闭合，混凝土的密实度提高，后期泌水量减少。

4 泌水的控制

在一般混凝土工程中，泌水会引起某些不良的后果,如会引起麻面、塑性开裂、表层混凝土强度降低等问题。泌水以后会使混凝土不均匀，并且泌水本身在混凝土中是不均匀的，肯定对混凝土是不利的。泌水部位的混凝土中会产生缺陷，泌水部位水灰比下降的同时，在该部位留下缺陷，导致该部位强度降低，并且降低混凝土的抗渗透能力、抗腐蚀能力和抗冻融能力。在深桩基工程中泌水带来的危害尤为严重。根据混凝土泌水的机理和影响泌水的因素，解决一般混凝土泌水主要方法有以下几种。

4.1 混凝土配合比方面

适当增加胶凝材料用量，水灰比不宜过大，适当提高混凝土的砂率，在不满足其他性能的前提下，使混凝土适量引气。在保证施工性能的前提下，尽量减少单位用水量。

4.2 原材料方面

选用较细的胶凝材料，砂、石集料要符合国家质量要求，级配合理，尤其要注意砂中0.315mm 以下的颗粒含量。水泥的凝结时间不易过长，比表面积不宜过小，颗粒级配不宜过分集中，并使用高品质的引气剂。

4.3 外加剂方面

选用与胶凝材料适应性好的外加剂。根据工程实际适量掺加膨胀剂可以直接有效地降低混凝土泌水，因为钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙的形成需要大量的水。具体反应如下：

4.4 施工方面

严格控制混凝土振捣时间，避免过振。掺有粉煤灰或矿渣的混凝土，由于其早期强度较低，表层没有足够多的水化产物来封堵表层大的毛细孔，早期要进行充分的湿养护，使混凝土表层水分较慢散失，让水泥得到充分的水化，结构密实。通常，在混凝土接近终凝时，要对混凝土进行二次抹面(或压面)，使混凝土表层结构更加致密。

而深桩基工程对混凝土的坍落度要求较大，在控制深桩基泌水方面必须对水胶比进行严格控制，不能一味增加用水量来满足混凝土的施工要求，因此选用减水率较大的外加剂来降低用水量是最直接的办法，降低粉煤灰和矿渣粉的用量或者不用。在该工程出现桩头“蜂窝”后我们对混凝土配合比做出了调整，掺加了7%的低碱膨胀剂，降低了水胶比和粉煤灰用量。在桩基验收时检查发现，采用该方法进行施工的深桩基桩身均匀密实无桩头“蜂窝”现象，工程质量良好。