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影响混凝土泌水的因素

 一克拉的幸福6 2017-06-08

生产混凝土的第一步就是选择原材料,不论在任何地方生产何种混凝土必须首先选好原材料,所选原材料的性能及质量将直接影响混凝土的性能。混凝土是将胶凝材料、水以及粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌和物,经一定时间硬化而形成的人造石材。一般的混凝土是由水泥、砂、石和水所组成,其中为了改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和掺合料。混凝土的泌水时间长短一般取决于混凝土的浇筑深度和所用胶凝材料的凝结特性。较薄的面板结构会在较短的时间内完成沉降和泌水过程;而凝结较快的混凝土,其泌水量也较低。大部分的泌水发生在水泥水化的诱导期,这时胶凝材料还没有充分的水化。但是矿物和外加剂以及水泥,骨料等的组成和细度都会影响到诱导期,因而也会影响到泌水。

一、水泥对混凝土泌水的影响

混凝土中最重要的胶凝材料是水泥,混凝土的泌水与之密切相关。水泥的物理特性,如,凝结时间、比表面积、细度、颗粒分布都会影响混凝土泌水性能。另外,水泥的矿物成分及品种也是影响混凝土泌水的关键因素。

1)所配制混凝土的凝结时间随水泥凝结时间的增加而增加,混凝土在凝结硬化之前,水泥颗粒沉降的时间越短,混凝土越不易泌水。

2)水泥的细度越细、比表面积越大、颗粒分布中细颗粒含量越多,早期水泥水化量就越多。较多的水化产物足以封堵混凝土中的毛细孔,致使内部水分不容易自下而上运动,混凝土泌水越不严重。反之,混凝土的泌水越严重。

3)在水泥生产中,带有高效选粉机的水泥粉磨系统,尽管水泥比表面积较大,细度较细,但由于选粉效率比较高,水泥中细颗粒含量相对较少,混凝土表面容易造成泌水。

4)水泥中C3A和碱含量较高具有较强的保水性,因而拌和物泌水较轻,但工作性损失大。

5)采用矿渣作混合材的水泥保水性差,泌水较多,在混凝土体系中形成毛细管通路;采用粉煤灰作混合材的水泥需水量较小,泌水速度较快,容易引起失水裂纹。

二、骨料对混凝土泌水的影响

混凝土由含泥量较多的沙石骨料组成时,水泥的早期水化受到严重影响。延缓并阻止水泥的水化及混凝土的凝结,是由于粘土中的颗粒会包裹水泥颗粒,从而加剧混凝土的泌水。不良的石子级配会使混凝土和易性变差,进而导致混凝土泌水。混凝土泌水随骨料粒径越大表现越严重。有研究发现在相同的条件下粗骨料最大粒径为40mm的混凝土比最大粒径为16mm的混凝土泌水量大一些。而细度模数越大,细颗粒越少、粗颗粒越多的砂,混凝土则越易泌水。骨料的颗粒级配、表面特征、粒型、针片状颗粒含量、孔隙率及其组成成分也对混凝土的泌水有重要影响。

三、矿物掺合料对混凝土泌水的影响

1)活性矿物掺合料对混凝土泌水的影响

粉煤灰对混凝土泌水的影响具有两面性。掺加粉煤灰减少混凝土泌水可以从三个方面理解:一是粉煤灰的颗粒小于水泥颗粒,比表面积较水泥大很多,因此对水分的吸附作用加强,因而可泌自由水减少;二是颗粒细小的粉煤灰使混凝土中固相堆积密实度提高,混凝土中的孔隙细化,泌水通道减小,通道距离增加,进而阻碍了水分泌出;三是粉煤灰具有较小的密度,相对于水泥颗粒而言,浆体沉降离析不易产生,经时拌和物均匀性较好,有利于减少泌水。当然,只有在粉煤灰品质较好的前提下,粉煤灰对改善泌水才是有利的作用。粉煤灰品质较差,需水量增大,会使混凝土中可泌水量增大。掺加粉煤灰使混凝土泌水增加的原因有:一是粉煤灰的反应活性远低于水泥,会使混凝土中的结合水量显著减少,导致可泌水分增加;二是粉煤灰颗粒的形貌一般是球形玻璃体,这种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,当然这种形貌对于改善混凝土和易性非常有利。粉煤灰对混凝土泌水的影响取决于具体的粉煤灰的品质。用细磨矿渣作掺合料时,矿渣的水化速度较慢,且矿渣玻璃体保水性能较差,往往会加大混凝土的泌水量,在混凝土体系中形成毛细管通路。

2)石粉对混凝土泌水的影响

适量磨细石粉的加入会降低新拌混凝土的泌水。在配制中低强度混凝土时,水灰比较大、水泥用量少,石粉能够补充砂中的细颗粒,增加混凝土拌和物的稠度,拌和物的粘聚性将随着石粉含量的增加而增加,离析现象随石粉含量的增加得到改善。石粉的存在,增加了混凝土拌和物中固体表面积对水的比例,保水性增强,泌水减少。石粉还可以提高混凝土拌和物的坍落度,改善混凝土的和易性。粒径在75μm以下的石粉具有微集料填充效果:在人工砂混凝土中,石粉填充了其中的空隙,可以较明显改善混凝土的空隙特征,改善浆—集料界面结构;资料表明石粉在水泥水化过程中起到一定的晶核作用,诱导水泥的水化产物析晶,加速水泥水化;石灰石质石粉能够参加水泥的水化反应,生成水化碳铝酸钙,并阻止钙矾石向单硫型的水化硫铝酸钙转化,从而导致混凝土晶相会有不同程度的改变,提高水泥水化产物的结晶化程度,进而提高混凝土的密实性,使混凝土的综合性能得以改进。

四、外加剂对混凝土泌水的影响

1)减水剂对混凝土泌水的影响

根据减水剂的作用机理,吸附在水泥颗粒周围的极性分子,使得颗粒之间相互排斥,减少絮凝作用,水泥颗粒包裹的水分被释放,同时使水泥颗粒表面的吸附水层变薄,大大减少所需的润湿水量。以此机理,新拌混凝土中使用减水剂会使可泌自由水量增加,使泌水增大。但是另一方面,由于减水剂的减水作用,同样坍落度的混凝土所需的拌和水量大大减水,使混凝土中的可泌自由水量减少。最终的泌水情况取决于哪种作用起主导作用。减水剂与水泥的适应性也影响混凝土的泌水,关于适应性机理,目前还没有公认的研究成果。

2)引气剂对混凝土泌水的影响

引气剂显著影响混凝土泌水。新拌混凝土中含有一定量的气泡,这些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,则有相当多的水分被固定,可泌的水分减少,使泌水率显著降低。混凝土在未加入引气剂时,有约0.5%~2%的含气量。这种气泡大小很不均匀,形状也不规则,很容易破裂,对强度有害。而加引气剂可明显使气泡细腻、均匀、形状规则、呈球形。这些球形气泡如滚珠一样,起着润滑作用,能够使混凝土的工作性能大大改善。一般说来,掺入适量的引气剂混凝土减水率能达到7%~9%。引气剂的加入,可使混凝土的粘度增大,泌水显著减少。

五、配合比对混凝土泌水的影响

配合比中的胶凝材料用量、砂率和水灰比对混凝土泌水的影响也是非常大的。

1)拌和物颗粒的总比表面积随胶凝材料用量的增加而增加,润湿水分量增加,可泌水量减少。同时,细颗粒增加,进而增加泌水通道的长度,对减少混凝土泌水有利,增加活性胶凝材料用量,使混合料粘聚性增加,保水性好,可减少泌水。混凝土中单位用水量与泌水有很大的关系,混凝土中的可游离水量随用水量相对增加而增加,泌水增大。

2)在水泥浆一定的条件下,骨料的总表面积及空隙率随砂率的增大而增大,若砂率过大,混凝土拌和物就显得干稠,流动性小,如要保持一定的流动性,则要多加水泥浆,增大单位用水量。若砂率过小,砂浆量不足,不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用,也会降低拌和物的流动性,使混凝土拌和物的粘聚性、保水性变差,使混凝土拌和物显得粗涩,粗骨料离析,水泥浆流失。

3)混凝土的水灰比越大,水泥凝结硬化的时间越长,游离水越多,水与水泥分离的时间越长,混凝土越容易泌水;混凝土中外加剂掺量过多,或者缓凝组分掺量过多,会造成新拌混凝土的大量泌水和沉析,大量的游离水泌出混凝土表面,影响水泥的凝结硬化,混凝土保水性能下降,导致严重泌水。

六、施工对混凝土泌水的影响

施工方法也对混凝土泌水有影响。如混凝土的运输距离远,搅拌时间长,易产生泌水。混凝土输送和浇注过程中,从过高的地方沿溜槽滑下,会加剧离析的发生。同一配比的混凝土,浇注高度越高,泌水量越多。混凝土的过度振动会导致混凝土的离析泌水。非正常的淋水洒水,在浇注地面混凝土之前淋湿模板时应避免使地面基础积水,如有积水,会使浇注混凝土水灰比过大,经过振捣过多的水会泌出表面,有的施工人员为便于收光、抹面,在混凝土表面随意洒很多水,致使混凝土面层水灰比增大,强度严重降低而出现起皮、起砂现象。在混凝土的施工与养护过程中,太阳暴晒或天气非常干燥的时候,表面水分的蒸发大于混凝土的泌水速度,将导致表层水分大量挥发,表层水泥得不到充分的水化,建立不起足够的表面强度而产生的“起粉”现象。不适宜的压光修光时间,修光过早,混凝土表面层会析出水,影响表面砂浆强度,修光过早有时候由于修光阻断水通道在修光压实层形成泌水层,造成修光层脱落,修光时间过迟,则会扰动或损伤水泥凝胶体凝结的结构,影响强度增长,造成面层强度过低,也会产生起粉起砂现象

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