混凝土出机泌水及滞后泌水的原因分析及解决方案
发布时间：
2023-07-31 08:23
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引 言
混凝土泌水即混凝土拌合物中悬浮的骨料在重力作用下下沉，拌合水受到排挤而上浮，最后从表面析出的现象，从流变学角度看，造成泌水的原因是由于液相的黏滞阻力不足以客服粒子相的重力。少量的泌水对于混凝土而言危害不大，且能够防止新拌混凝土表面迅速干燥或开裂以及便于整修等，但是过量的泌水则会对混凝土造成极大的危害。泌水问题造成的浆骨分离，集料沉降堆积很容易引起堵泵;泌水引起的表面浮浆由于强度发展不够往往会产生许多裂缝;另外，泌出的水把会把水泥浆带走而留下砂子，导致表面出现“砂纹”等外观问题。
泌水问题引起的诸多问题已经成为了制约现代混凝土发展的一大难题，根据泌水出现时间的不同，将其分为出机泌水和滞后泌水，出机泌水即搅拌站出机时即开始泌水，滞后泌水是浇筑完成前没有泌水现象，而是浇筑完1～2h后表面开始析水。为了解决泌水问题，分析不同时间产生泌水的原因，对症下药，至关重要。
1.出机泌水与滞后泌水产生的原因
1.1出机泌水
混凝土出机泌水或静置5～10min即开始泌水是最常见的泌水现象，此类泌水产生的原因较多。泌水量较小时，随着水泥水化的进行、水分的散失等原因，少量的泌水恰好可以抵消流动性损失，但是当混凝土泌水过量时，通常会造成堵泵，并严重影响混凝土的后期性能。以下主要从原材料、外加剂及配合比等方面阐述各因素对初期泌水的影响。
1.1.1水泥的影响
水泥原因产生的出机泌水现象主要与水泥矿物组成中的C3A含量以及水泥的粒度分布有关。C3A含量越低，初始水化速率慢，水化生成的C-S-H凝胶产物少，对外加剂的吸附量低，聚羧酸分子在发生作用的过程中自由水不断溢出，因此产生泌水现象。水泥的粒度分布不合理时也可能产生初始泌水现象，通常由40μm以上颗粒的含量过高且中间级配(10μm～40μm)断档引起，水泥混合材中大量掺入矿粉等棱角明显的矿物掺合料时往往也会出现泌水现象。
1.1.2集料的影响
粗集料一般对混凝土的初始泌水影响不大，但是当粗集料内部孔隙量大，吸水率高时，便会出现泌水现象，本人在非洲吉布提多哈雷港口进行混凝土实验时即遇到该类情况(见图1)，混凝土在搅拌机内和易性良好，但是出机静停1～2min后即开始出现严重的泌水现象，产生此类情况的原因为混凝土在搅拌生产的过程中粗集料内部的孔隙会吸收一大部分的自由水，实际加入的外加水超出了混凝土的需水量，静置后骨料内部的自由水不断释放出来，于是导致明显的泌水现象。
细骨料原因产生泌水的现象较为普遍，主要原因是砂中的细粉含量过低。低强度等级混凝土中，通常＜0.315mm的细粉含量＜10%时会出现泌水现象，图2所示为典型的缺少细粉含量的砂，该类细骨料使得混凝土的稳泡能力弱，气泡上浮破灭后相应的会带出部分水，另外，该类细骨料的浆体量显少，浆体裹覆能力弱，尤其是在胶材含量低的低强度等级混凝土中，自由水更多，泌水更为严重。
1.1.3外加剂的影响
外加剂原因造成的泌水现象主要分为两大类，第一类为外加剂掺量过高，导致减水率过高；第二类是减水剂中的减水组分及保坍组分比例使用不当，初始释放的减水剂分子较少，而保坍剂组分过多，随着水化的不断进行其保坍作用逐渐显现，导致拌合物在出机后流动性不断变大，严重时即出现泌水现象，如图3所示。
1.1.4配合比及施工振捣的影响
初始泌水现象时最为常见的泌水现象，通常与原材料的使用、减水剂的掺量及配合比相关，混凝土配合比设计水灰比越大，胶材用量越低，其泌水的可能性越大;胶材种类中，无规则不定性态的矿物掺合料在低强度等级混凝土中使用越多，泌水的可能性越大，如矿粉等，但是随着混凝土设计强度等级的增加泌水的可能性降低，自由水降低，混凝土自身黏度越来越大。
另外，施工过程中振捣不当，局部过振也会造成泌水现象，在混凝土振捣的过程中，混凝土整体是一个逐渐向“液化”匀质的过程。低强度等级中，混凝土自身黏度低，内部黏滞力下降，振捣过渡会使得粗集料下层，浆体上浮，容易出现泌水现象。
1.2滞后泌水
1.2.1外加剂影响
聚羧酸减水剂目前国内已经能够做到根据水泥水化速率及砂石含泥量的吸附做到0～30min，30min～1h，1～2h及2h以上各时段保坍剂的释放来维持拌合物长时间的流动性能，各时段保坍剂的分子设计不同(主要包括分子量、支链长度等)，其减水作用释放的时间点亦不同。工程实际使用时，根据水泥水化速率及对减水剂分子的吸附速率进行各种保坍剂的复配，达到一定时间内减水组分的平缓释放，满足其稳定的流态，运输途中坍落度不损失，不出现泌水反大等现象。
但是，目前国内大多数减水剂厂家仅含有一种保坍类型的减水剂，无法做到“分时段保坍”技术，他们往往应用1h左右释放的保坍剂来满足混凝土2h内的流动性，那样难免会出现1h左右保坍剂的集中释放，造成1h后拌合物流动性的反增长，集中释放的保坍剂过多时即会出现滞后泌水现象。
1.2.2水泥及气温影响
水泥初始水化速率的快慢与泌水有较大的关系，通常而言，中低热水泥相比于普通硅酸盐水泥更容易出现滞后现象，主要原因为水泥的C3A及C3S含量偏低，初始参数的C-S-H凝胶少，对减水剂的吸附弱，而减水剂在后期不断吸附水泥矿物表面后使得更多的自由水释放，因此容易出现滞后泌水现象。
另外，冬季气温偏低时也容易出现混凝土滞后泌水现象，一方面由于水泥的水化速率降低，另外一方面减水剂分子在低温下活性降低，吸附速率减慢，因此在吸附水泥矿物表面的时间延长，在后期随着时间的延长，其减水作用不断表现出来，因此容易出现滞后泌水现象。
2.泌水解决方案
2.1出机泌水解决方案
解决混凝土出机泌水问题，首先要明确泌水产生的原因，然后对症下药。混凝土原材料如砂子级配不合理时可以通过外加剂组分的调整及配合比的优化加以改善:外加剂组分中适当增加增稠收浆组分，提高浆体的黏聚性，采用弱分散脂类减水剂能进一步改善泌水现象(图4对比了同样掺量及固含量下，两种不同种类聚羧酸减水剂的效果)，同时配合比设计方面可以适当提高砂率，提高胶材总量等方法来增加混凝土中的粉体含量，改善浆体与集料间的裹覆能力，减少自由水的泌出。
因水泥粒度分布不良出现的混凝土泌水现象往往较砂子级配不良引起的泌水问题更难解决，配合比方面的调整往往效果甚微，仅能通过通过减水剂组分的调整加以改善，加大增稠剂的使用，必要时可结合引气剂的应用，增强浆体内部的锁水能力，微小气泡也可以阻断断自由水的溢出通道，起到一定的抑制作用。
外加剂过掺、用水量过大或施工振捣过度等原因引起的泌水现象在实际生产中出现的情况最多，解决此类泌水问题，重在搅拌站的生产质量把控:计量设备的控制、定期校正，砂含水的控制、增加料场盖棚、防止淋雨等。混凝土入模振捣时尽量避免过振漏振，这样不仅会造成混凝土出现泌水，而且拆模后易出现砂线或水纹线等外观问题。
2.2滞后泌水解决方案
滞后泌水常见于冬季施工中，尤其是早期水化矿物偏低的水泥中出现，因此，在水泥可以更换的情况下尽量选用C3A含量偏高、混合材掺量偏低、早期水化速率较快的水泥，一方面C3A自身相比于其他矿物对减水剂的吸附能力更大，同时早期生成的水化产物也加大了对减水剂分子的吸附，那样后期逐渐释放的减水剂分子量自然降低，滞后泌水现象减轻。
减水剂方面，不要使用具有缓释功能的减水剂、保坍剂，尽量使用具有快速吸附能力的减水剂分子，吸附速度越快越好，目前国内已经可以做到针对水泥的矿物组成专门设计吸附官能团及设计分子量的长短，以此加快减水剂分子对水泥矿物的吸附能力。
3.结语
混凝土产生泌水的原因众多，泌水发生的时间段亦不同，缺乏经验的施工单位往往将各种现象混为一谈，将其归咎于减水剂过掺、适应性不良等原因，而找出泌水的根本原因才是解决问题的关键所在。现有的聚羧酸减水剂能够在一定程度上改善混凝土的和易性，减轻泌水现象的产生，但是减水剂也不是万能的，解决混凝土泌水问题需要从原材料优选、配合比优化、减水剂针对性设计等方面共同努力。
聚羧酸减水剂,聚羧酸母液,混凝土外加剂,混凝土添加剂
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