|
1．泌水的机理 商品混凝土由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料、外加剂等拌合硬化而成，质量好新拌商品混凝土应该是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，这两种情况即经常遇到的商品混凝土离析，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。前两种情况直接导致商品混凝土的宏观不均匀性。泌水后的商品混凝土在宏观上仍然是均匀的，但是会导致商品混凝土上表面不均匀和内部局部不均匀。 根据水分在商品混凝土中的存在状态，新拌商品混凝土中的水分可以划分为结合水、润湿水与自由水*。水泥中反应速度快的部分在加水以后可能会发生水化反应，消耗部分水，这部分水定义为新拌商品混凝土中的结合水，这部分水不能被邻近部位的水分置换，也无法逸出拌和物；水遇到干燥状态的胶凝材料、骨料等以后，胶凝材料和骨料表面会吸附一定量的水，使干燥的材料湿润，这部分水受到固体材料表面的吸附，不能逸出拌和物，但是可以被邻近部位的水分置换，定义这部分水为润湿水；新拌商品混凝土中其余的水分为自由水，在新拌商品混凝土中起润滑的作用，商品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，可以逸出商品混凝土，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。 水分要从商品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很长，则会使泌水量减小。或者如果水分泌出的通道被阻断，泌水量也会减小。 2．泌水对商品混凝土性能的影响 泌水对商品混凝土性能影响认识已经比较清楚，但也有工程人员对此尚有误解，如有人认为泌水以后商品混凝土中的实际水量下降，水灰比会有所降低，会使商品混凝土强度提高，对商品混凝土有益。显然这种认识是不正确的，泌水以后会使商品混凝土不均匀，并且泌水本身在商品混凝土中是不均匀的，肯定对商品混凝土是不利的。泌水部位的商品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而不是增加。另一方面，试验测试得到商品混凝土强度取决于测试试件的最薄弱部位，泌水以后即使商品混凝土水灰比降低也是局部的，商品混凝土中还是存在水灰比不变甚至由于泌水而使水灰比增加的部位，这部分强度的下降会导致商品混凝土整体强度降低。所以，泌水并不能使商品混凝土强度提高。 其实，泌水对商品混凝土强度的影响很有限，而对商品混凝土耐久性的影响至关重要。从泌水的机理可知，水分从商品混凝土内部泌出到表面以后，在商品混凝土中形成了从内到外的通道。这些通道首先降低商品混凝土的抗渗透能力，虽然这些通道很难直接或通过仪器观察到，但对于商品混凝土的抗渗透性能影响很大，这一点对于有抗渗透性能要求的商品混凝土，如水工商品混凝土、海工商品混凝土工程等非常重要。其次，泌水对商品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商品混凝土内部，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；同样通过泌水通道使得商品混凝土内部很容易达到水饱和状态，高度饱和的商品混凝土在冻融循环作用下劣化的速度很快，产生冻融破坏。 3．影响商品混凝土泌水的因素 商品混凝土的泌水几乎与商品混凝土生产的所有环节有关，如胶凝材料、配合比、含气量、外加剂、振捣过程等。 3.1胶凝材料对商品混凝土泌水的影响 胶凝材料影响商品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，则湿润胶凝材料表面所需的水量越多，即润湿水量较多；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商品混凝土中的孔隙，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，最终影响商品混凝土的泌水。 3.2粉煤灰对泌水的影响 粉煤灰对商品混凝土泌水的影响具有两面性。掺加粉煤灰减少商品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；二是粉煤灰颗粒细小，商品混凝土中固相堆积密实度提高，商品混凝土中的孔隙细化，泌水通道减小，通道距离增加，也阻碍了水分泌出；三是粉煤灰的密度较小，相对于水泥颗粒而言，不易产生浆体沉降离析，拌和物经时均匀性较好，有利于减少泌水。当然，粉煤灰对改善泌水的有利作用是在粉煤灰品质较好的前提下。如果粉煤灰品质较差，需水量增大，会使商品混凝土中可泌水量增大。掺加商品混凝土使商品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，会使商品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商品混凝土的水分，也可能使商品混凝土中的可泌水分增加，当然这种形貌对于改善商品混凝土和易性非常有利。粉煤灰对新拌商品混凝土泌水的影响取决于具体的粉煤灰品质。 3.3配合比对商品混凝土泌水的影响 影响商品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增加，会使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。同时，细颗粒用量增加，会使泌水通道长度增加，对减小商品混凝土泌水有利。胶凝材料用量增加，会使商品混凝土的粘聚性增加、保水性改善，对减少泌水有利。商品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，会使新拌商品混凝土中的可泌自由水量增加，泌水增大。 3.4含气量对泌水的影响 含气量对新拌商品混凝土泌水有显著影响。新拌商品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，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，商品混凝土中的气泡能稳定存在，而且气泡足够细小。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，引气同时改善商品混凝土的和易性。 3.5减水剂对泌水的影响 根据减水剂的作用机理，极性分子吸附在水泥颗粒周围，使得颗粒之间相互排斥，减少絮凝作用，释放被水泥颗粒包裹的水分，同时使水泥颗粒表面的吸附水层变薄，所需的润湿水量大大减少。以此机理，减水剂会使新拌商品混凝土中的可泌自由水量增加，使泌水增大。但是另一方面，由于减水剂的减水作用，同样坍落度的商品混凝土所需的拌和水量大大减水，使商品混凝土中的可泌自由水量减水。最终的泌水情况取决于哪种作用起主导作用。 外加剂与水泥的适应性也影响商品混凝土的泌水，关于适应性机理，目前还没有公认的研究成果。 3.6施工对商品混凝土泌水的影响 施工过程中影响商品混凝土泌水的主要因素是振捣，振捣过程中，商品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。另外，如果是泵送商品混凝土，泵送过程中的压力作用会使商品混凝土中气泡受到破坏，导致泌水增大。 4．解决商品混凝土泌水的途径 根据商品混凝土泌水的原理和各因素影响泌水的机理，解决商品混凝土泌水主要方法有以下几种。 商品混凝土配合比方面，适当增加胶凝材料用量，适当提高商品混凝土的砂率，在不满足其他性能的前提下，使商品混凝土适量引气。在保证施工性能的前提下，尽量减少单位用水量。 原材料方面，选用较细的胶凝材料和高品质的引气剂。 减水剂方面，选用泌水较小的减水剂。如果配合比固定，在满足标准和使用要求的情况下，选用减水率合适的减水剂掺量，避免减水率过高造成泌水。 施工方面，严格控制商品混凝土振捣时间，避免过振。另外，对于新拌商品混凝土的性能控制，选取适当的控制点，使得控制有利于减小商品混凝土泌水。假如要控制最大含气量，控制点可选在入仓口，将商品混凝土输送过程中含气量损失对泌水的影响降到最低。 5．通过外加剂改善商品混凝土的泌水 商品混凝土外加剂（减水剂）一般是有机高分子物质。有机高分子的分子量、或者分子链长度直接影响其性能。如果减水剂的分子量较大、分子链较长，会使商品混凝土的泌水减少，但是同时减水剂的减水率较低；如果分子量较小、分子链较短，则使减水率增加，同时使商品混凝土的泌水率增大。有些减水剂在主分子链上存在支链，无论主链支链，较长时会使商品混凝土泌水减水，但减水率也相应降低，如果主链短而支链长，则会使泌水减少的同时，对减水率影响不大。一般情况下，减水剂不是由单一分子量的分子组成，而是各种分子量的分子混合组成。在既要减少泌水又要保证减水率的情况下，需要优化减水剂的分子量级配，使得小分子和大分子物质达到最佳搭配关系。 目前的商品混凝土外加剂一般是复合型外加剂，生产一般分为两个过程，即合成过程和复配过程，合成过程中的改进如上所述，主要是优化有机高分子减水剂的分子量级配。复配过程中，可以复合对改善泌水有利的组份，如适量的引气剂或其他能减水泌水的物质。 6．小结 由于缺乏直接的减少商品混凝土泌水的方法，解决商品混凝土的泌水必须从各个环节共同改进，使得各因素的作用得到综合发挥，才能使新拌商品混凝土的泌水得到彻底解决。 |
|
|
