滯后泌水與普通泌水機理上的區別

滯后泌水與普通泌水在機理上存在較大的區別，普通泌水是混凝土在重力作用下，骨料下沉，多余的自由水分從漿體中分離并析出到混凝土表面，解決普通泌水的方法是增大混凝土的粘度、增加砂率以增加漿體濃度。造成“滯后泌水”的原因根據相關(guān)文獻可以歸結為兩種，一種是粉料的“吸水平衡”，即在大摻量礦物摻合料的混凝土中，由于礦料的多孔結構，初期開(kāi)始吸附水分，當水分吸附到一定程度達到飽和后開(kāi)始放出多余水分，從而導致滯后時(shí)差的泌水；另外一個(gè)原因是緩凝劑的滯后作用。

混凝土滯后泌水工程解決實(shí)例

發(fā)現問(wèn)題

舟山大陸連島工程金塘大橋為國內第三大跨海大橋，設計使用壽命100年，采用高性能海工混凝土。承臺作為下部結構位處浪濺區，需要有較高的抗氯離子滲透能力和致密的混凝土表面，以阻隔氯鹽的侵蝕通道和延緩侵蝕時(shí)間，因此，混凝土外觀(guān)應均勻一致，無(wú)氣泡和砂線(xiàn)等缺陷。在工程第一個(gè)承臺澆筑后，出現了較多的砂線(xiàn)缺陷，砂線(xiàn)從承臺底面1m以上開(kāi)始產(chǎn)生，沿承臺四周不規則分布，寬度大小不一，長(cháng)度直至承臺頂面邊緣。

分析問(wèn)題

從對混凝土澆筑過(guò)程的觀(guān)察分析，泌水在混凝土澆筑成型后2～3h開(kāi)始大量出現，整個(gè)泌水過(guò)程一直持續到初凝前1h。從現象上分析，這是工程中較少出現的“滯后泌水”。解決“滯后泌水”成為消除砂線(xiàn)缺陷的唯一技術(shù)途徑。

查找原因

（1）初期使用配合比

第一個(gè)承臺采用的設計配合比及材料見(jiàn)表1。

該配合比為杭州灣大橋后期承臺使用的成熟配合比，地域環(huán)境和工程特點(diǎn)上兩地都非常相似，唯一的最大區別是阻銹劑相差較大。在設計配合比中摻入了遷移性復合氨基醇阻銹劑，這與國內以前海工混凝土的設計有較大區別，杭州灣以及東海大橋均采用亞硝酸鈣阻銹劑，但該類(lèi)阻銹劑的最大缺點(diǎn)是具有促凝作用和污染環(huán)境，因而在本工程中未再繼續使用。本工程采用的是遷移型復合氨基醇有機阻銹劑，有機阻銹劑可以通過(guò)擴散作用遷移到硬化混凝土內部，與混凝土中鋼筋接觸以后形成單分子保護層，不但保護混凝土中鋼筋的陰極區，而且保護陽(yáng)極區，具有雙重作用，且無(wú)任何毒害。

由于工程前期籌備時(shí)間短，對以上在杭州灣使用成熟的配合比在本工程中未做更多的驗證試驗，只是檢測了混凝土的工作性能和力學(xué)性能，未能觀(guān)察到滯后泌水的問(wèn)題。

（2）初期配合比的室內驗證試驗

在采用不同阻銹劑的情況下混凝土各項性能發(fā)生了較明顯的變化，尤其是混凝土的凝結時(shí)間和2h壓力泌水，28d抗壓強度也因復合氨基醇有機阻銹劑的摻入而較空白組降低5MPa左右。各組混凝土的初始塑性均相差不大，表明摻入不同阻銹劑的情況下混凝土均能保證較好的工作性。

JT/T537-2004《鋼筋混凝土阻銹規程》對初凝時(shí)間的影響在-60～+120min范圍內，但從表2看出，由于采用了大摻量的礦物摻合料，阻銹劑實(shí)際對初凝時(shí)間的影響均超出了規定范圍，復合氨基醇類(lèi)延緩3h初凝，而使用亞硝酸鈣的則提前了1h。

從初凝時(shí)間被延后的現象分析，復合氨基醇阻銹劑對水泥粒子起到一定的分散作用，延緩了水化作用，這是導致“滯后泌水”的原因之一，但還不是根本原因。

從含氣量上可以分析復合氨基醇類(lèi)阻銹劑引入了大量氣泡，含氣量較空白混凝土和亞硝酸鈣都有明顯的增大。在混凝土中引入4%～6%的微小氣泡有利于提高混凝土的工作性、抗滲能力和抗凍融能力，但氣泡引入過(guò)多則會(huì )直接導致強度的下降等弊端。從表2結果可以看出，在7.5%的含氣量情況下，2h后的壓力泌水較空白和亞硝酸鈣組都有明顯的增長(cháng)，達到18.7g，比初始壓力泌水還要多，這是違背常規混凝土泌水規律的，從根本上符合了“滯后泌水”的現狀。而空白組和亞硝酸鈣組在1h后壓力泌水均已呈下降和停止趨勢。同時(shí)其28d強度的下降也說(shuō)明了復合氨基醇類(lèi)阻銹劑中引入了過(guò)量的氣泡。

從試驗現象上解釋了復合氨基醇類(lèi)阻銹劑是引起“滯后泌水”的根本原因，但機理上只能作出經(jīng)驗解釋。在混凝土澆筑初期，大量引入的氣泡在機械震動(dòng)作用力下會(huì )部分消失，但仍有一定量的氣泡永遠停留在混凝土內部，氣泡穩定后則起到阻隔泌水通道的作用。但因過(guò)量引入氣泡而使初始自由水即使在機械震動(dòng)力情況下也無(wú)法排出，隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)，由于后層混凝土的覆蓋力、重力以及擾動(dòng)力的作用，多余氣泡仍然會(huì )破裂形成泌水通道而導致“滯后泌水”。這些通道增加了混凝土的內部空隙，降低了混凝土的強度，從而解釋了28d強度較空白混凝土低的真正原因。

解決思路

“滯后泌水”的根本原因是過(guò)量氣泡的引入，但從普通泌水問(wèn)題上可以進(jìn)一步研究，優(yōu)化配合比，使混凝土本身具有較少的泌水，從而使滯后泌水也相對減少。

海工混凝土需摻入各種礦物摻合料，由于各粉料的微觀(guān)粒子結構相差甚大，性質(zhì)各不相同，尤其是對水的吸附、反應時(shí)間等，因此，粉料的比例選擇成為影響泌水的因素之一。海工混凝土各組分的比重不同導致在重力作用下不同組分沉漿速率不同選擇合適的漿體率可以保證混凝土的均勻和減少離析，因此選擇砂率成為影響泌水的另一個(gè)關(guān)鍵因素，另外，外加劑的摻量也是影響因素之一。

基于以上考慮，將粉煤灰比例、礦粉比例、砂率、外加劑摻量作為四個(gè)因素，構成一個(gè)四因素、三水平的L9（34）的正交試驗，通過(guò)該正交試驗來(lái)分析確定泌水最少的優(yōu)化配合比。

1）優(yōu)化配合比和材料

2）外加劑的調整

由于復合氨基醇的引氣作用，增加了混凝土本身的含氣量，因此，必須在減水劑上對引氣作出調整，由原先摻入1/10000的引氣劑減少至0.3/10000。

3）優(yōu)化配合比的試驗結果

在對配合比進(jìn)一步優(yōu)化調整的基礎上，降低了減水劑中的引氣劑摻量。試驗結果見(jiàn)表4，其中140s壓力泌水為7.5g，2h壓力泌水僅為2.3g，大大減少了泌水，從根本上消除了“滯后泌水”現象。

結論

在采用表3配合比澆筑承臺時(shí)泌水現象有了根本性改觀(guān)，全部澆筑完160個(gè)承臺無(wú)滯后泌水現象發(fā)生。在后期采用該配合比澆筑的承臺中未再出現砂線(xiàn)缺陷，從而從根本上徹底解決了由于新型阻銹劑帶來(lái)的“滯后泌水”問(wèn)題。

建議

工程中出現“滯后泌水”是不多見(jiàn)的，解決途徑應從以下方面考慮：

一是通過(guò)優(yōu)化配合比，選擇優(yōu)質(zhì)材料來(lái)保證混凝土本身的保水性能，優(yōu)化配合比應從粉料比例、砂率、外加劑摻量等方面考慮，選擇最優(yōu)比例，同時(shí)更重要的是應與外加劑廠(chǎng)家共同分析判斷混凝土的性能，從而從外加劑的組分上進(jìn)行調整，以達到制本的目的。

二是應充分掌握新型材料的使用性能和化學(xué)機理，在未來(lái)的高性能混凝土發(fā)展中無(wú)可避免要采用越來(lái)越多的新型材料，以適應不同的使用要求，對于混凝土施工中出現的問(wèn)題應首先考慮新型材料的影響，最簡(jiǎn)單的方法就是抽出該材料進(jìn)行試驗，以比對和判斷新型材料的影響。

三是施工中同時(shí)需要嚴格控制混凝土的坍落度，當坍落度超過(guò)20cm即出現多余的自由水并很快析出，從表面上看，是由于混凝土的保水性能不良，實(shí)際上是因為混凝土內部無(wú)自由氣泡阻隔泌水通道，自由水無(wú)法停留而析出，針對這種情況，應加強二次振搗消除泌水形成的泌水通道。