某客运专线现浇梁混凝土施工泌水的原因及对策

摘要：文章以某客运专线桥梁混凝土浇筑施工过程中出现的混凝土泌水、假凝现象及拆模后的外观缺陷为实例，结合现场具体施工情况，通过对原配合比试拌，从胶凝材料、粉煤灰、配合比、含气量、减水剂和施工六方面分析了泌水的原因，并提出了预防类似问题的对策。

关键词：客运专线；现浇梁混凝土；泌水；离析；胶凝材料；模拟试拌

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）15-0095-03

1 施工过程及出现的问题

该客运专线混凝土浇筑施工时为冬季，气温低于10℃。浇筑施工中，由于拌合站I级粉煤灰库存不够，为保证施工连续，临时用矿粉等量代替原配合比中的I级粉煤灰。

17：00，开始使用矿粉替代粉煤灰施工，第一盘混凝土拌好放料后，坍落度偏大，增加砂率2%，第二盘混凝土出料后，测坍落度，满足要求。

第一车四盘混凝土拌完后，放料测坍落度为185mm，和易性良好。第二车、第三车混凝土和易性无明显波动。到现场后，泵车内的混凝土和易性依然

良好。

20：30，浇筑完11车混凝土以后，现场发现混凝土坍落度过大，混凝土离析、泌水严重，不能正常泵送，导致了两台泵车其中一台堵管。

21：30，使用质量较差的Ⅰ级粉煤灰（以下称Ⅱ级粉煤灰），按照原来的配合比生产，除了刚开始存在一定泌水、塌落度比较大，施工进展基本正常。

次日2：00起，混凝土浇筑后，出现泌水、离析、假凝现象，顶板混凝土浇筑后，存在骨料外露，翻拌异常困难，无法正常找平，表面往上大量冒水，水面出现大量黑色颗粒及泡沫。

2 拆模后发现的问题

7天拆模后，腹板与底板交界处存在不同程度的蜂窝、麻面、泛砂、漏浆、漏筋，局部少量混凝土呈无砂现象。主要原因是混凝土在浇筑过程中存在离析和泌水，以及由此导致的假凝无法振捣密实，而使用的粉煤灰的烧失量较大，存在很多碳质颗粒，因此在泌水时会在表面出现黑色颗粒及泡沫。

3 混凝土泌水、离析的机理

混凝土是由水、胶凝材料、骨料、外加剂等拌合后硬化而成，和易性好的新拌混凝土所有组分及气泡分布均匀稳定。产生不均匀的情况有三种：一是骨料沉底、浆体上浮，二是浆体沉底、骨料上浮，这两种情况即是混凝土离析，三是泌水即水分上浮逸出。产生不均匀的直接原因是各组分密度不同导致沉降或上浮。根据水分在混凝土中的存在状态，新拌混凝土中的水分可以划分为结合水、润湿水与自由水。新拌混凝土中其余的水分为自由水，在新拌混凝土中起润滑的作用，混凝土坍落度在很大程度上取决于自由水量的多少和其润滑效果，这部分水与固体材料的联系较少，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，这部分水也称为可泌水分。水分要从混凝土内部泌出到表面，需要经过较长的距离，犹如经过弯弯曲曲的微细水管，最后到达表面。如果各种颗粒级配好，堆积密实，孔隙微细，则水分泌出需要经过的距离就会很长，使泌水量减小；或者水分泌出的通道被阻断，泌水量也会减小。

4 施工过程中出现泌水和离析的原因

4.1 胶凝材料对混凝土泌水、离析的影响

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。在施工过程中，刚开始采用矿粉代替一级粉煤灰，由于矿粉的比表面积比粉煤灰大，因此，在用水量变化不大的情况下，不太可能导致坍落度过大、离析、严重泌水现象。而现场出现这种情况可能与拌和站增加每方用水量有关，这也是为什么在随后减少每方拌合用水量15公斤后，现场没有再出现混凝土离析、泌水，但是随着等待泵送时间的延长，会造成混凝土变的异常粘稠，泵送困难。

4.2 粉煤灰对泌水的影响

粉煤灰对混凝土泌水的影响具有两面性。一方面，掺加优质粉煤灰减少混凝土泌水；另一方面，品质较差的粉煤灰，会使需水量增大，混凝土中可泌水量增大。在施工过程中，当日21：30开始使用Ⅱ级粉煤灰代替Ⅰ级粉煤灰，按照原来的配合比生产，除了刚开始存在一定泌水、塌落度比较大，施工进展基本正常。这说明粉煤灰的品质不好已经导致了用水量增加。次日2：00，现场反映混凝土浇筑之后，再次出现泌水、离析、假凝现象，顶板混凝土浇筑后无法正常找平，且顶上往外冒水，并在水面出现很多黑色颗粒及泡沫，则说明此时混凝土搅拌过程中用水量又一次增加了不少，导致混凝土变得离析，胶凝材料浆体下沉、骨料外露，多余自由水从表面大量泌出，并带出粉煤灰中的未充分燃烧的碳质黑色颗粒及泡沫。

4.3 配合比对混凝土泌水的影响

在本例中，无论采用矿粉取代Ⅰ级粉煤灰，还是采用Ⅱ级粉煤灰取代Ⅰ级粉煤灰，胶凝材料总用量均没有发生变化，砂率也没有减小的情况。所以除了用水量外，其他材料比例关系变化基本不大，而现场出现泌水，很有可能是可泌自由水量增加了，即拌合站存在人为增加单位用水量。

4.4 含气量对泌水的影响

含气量对新拌混凝土泌水有显著影响。新拌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，可泌水分大大减少，泌水率将显著降低。同时，如果泌水通道中有气泡存在，气泡犹如一个塞子可以阻断通道，使自由水分不能泌出；即使不能完全阻断通道，也可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，当然必须使用优质引气剂，混凝土中的气泡才能稳定存在，且气泡足够细小。众所周知，由于气泡的润滑作用可以有效减小颗粒间的摩擦阻力，使得同时改善混凝土的和易性。

由于现场使用的是同一罐外加剂，在施工过程中不存在变化，所以可以排除含气量的影响。

4.5 减水剂对泌水的影响

如果拌合时间设定符合规范要求，使外加剂的作用得到充分发挥，那么按照理论配合比，基本可以在不大量增加每方用水量的情况下，拌合出和易性良好的混凝土。但是，如果拌合站的拌合时间设定过短，外加剂的作用没有充分发挥，就拌合好了混凝土，那么实际的用水量可能明显增加不少，由此随着混凝土在运输过程中的搅拌，外加剂的作用得到逐步发挥，为混凝土增加了可泌自由水量。

环境温度偏高（大于25℃）时，减水剂的效果会受到一定程度的减弱，搅拌后混凝土的塌落度损失较大，而在环境温度偏底（低于10℃）时，减水剂的效果则会较常温时更好，搅拌后混凝土的塌落度损失较小，甚至出现30分钟后塌落度更大的现象。

4.6 施工对混凝土泌水的影响

在本例中，泌水、离析发生在振捣之前，且振捣过程基本与以前一样，而且出现问题时振捣存在困难无法正常进行，所以振捣过程不存在问题。本次泵送混凝土用输送管较以前使用的输送管管径小25mm左右，泵送时可能会增大一定的压力，导致泌水增大。

5 试验室模拟试拌

根据以上混凝土泌水、离析机理分析，施工过程中出现的混凝土泌水、离析原因可能有：（1）施工用水量增加。拌和站在生产混凝土时，没有按照配合比要求严格控制每方用水量，可能存在增加较多用水量现象。（2）使用Ⅱ级粉煤灰增加了泌水的可能。（3）拌合站可能存在拌合时间不够。（4）泵送用输送管管径较以前小，压力增大，导致了泌水增大。（5）环境温度偏低，特别是在凌晨只有5℃左右，而此时也是出现混凝土泌水最严重的时间。

由于无法查到搅拌控制电脑原始数据，我们首先在试验室（20℃），使用矿粉、Ⅱ级粉煤灰分别取代I级粉煤灰按照理论配合比，分别拌合了每方用水量增加了0公斤、10公斤、20公斤、30公斤、40公斤的5盘混凝土。结果如表1。

6 结论及对策

根据以上原因分析及室内试验，我们认为在本次施工中之所以局部时间段出现混凝土泌水、离析，与混凝土存在较多的可泌自由水、冬季晚上气温较低，特别是凌晨气温低有很大的关系。为防止下次再出类似问题，要求施工时做好以下工作：（1）禁止人为随意增加每方用水量。在塌落度不足，确实存在需要调整施工配合比时，必须经试验室通过测量砂、石含水率后综合确定；（2）使用质量符合要求的Ⅰ级粉煤灰；（3）拌合站生产混凝土过程中加强监督，严禁存在搅拌时间不按规范要求的现象；（4）泵送混凝土用输送管管径采用以前的较大尺寸；（5）混凝土浇筑尽量在环境温度不太低时进行。在第二次浇筑梁混凝土时，由于采取了以上措施，混凝土浇筑非常顺利，拆模以后，混凝土外观良好。

作者简介：崔光武（1983—），男（土家族），湖南龙山人，中铁隧道集团有限公司工程试验中心工程师，研究方向：工程试验与检测。