商品混凝土是有水泥、礦物摻合料、砂、石、水和外加劑等多種材料混合而成的一種拌合物?;炷涟韬衔锪己玫墓ぷ餍允潜WC混凝土質(zhì)量的前提和基礎,這就要求混凝土既要就要良好的流動(dòng)性又要具有優(yōu)良的黏聚性和保水性。
黏聚性、保水性和流動(dòng)性三者相互聯(lián)系而又矛盾,混凝土黏聚性好,往往保水性也好,但可能流動(dòng)性差;當混凝土的流動(dòng)性逐漸變大時(shí),黏聚性和保水性有變差的趨勢,泌水和離析的幾率增加。在商品混凝土生產(chǎn)過(guò)程中減小泌水、離析是技術(shù)人員不得不面對的問(wèn)題,針對泌水和離析,筆者簡(jiǎn)單談?wù)勛约旱囊恍┐譁\看法,供同行討論。
1.離析和泌水的概念
1.1泌水
混凝土拌合物經(jīng)澆筑振搗后,在凝結過(guò)程中,伴隨著(zhù)粒狀材料的下沉所出現的部分拌合水上浮至混凝土表面的現象,稱(chēng)為泌水。在混凝土表面出現少量的泌水,屬正?,F象,對混凝土拌合物和硬化后的性能無(wú)影響。但泌水量過(guò)大將會(huì )帶來(lái)許多不利后果。
1.2離析
由于混凝土拌合物中個(gè)組分的顆粒粒徑和密度的不同,而導致出現組分分離,不均勻的現象,稱(chēng)為離析。這種組分分布不均勻將導致各部分混凝土性能的差異,易使混凝土內部或表面產(chǎn)生一些缺陷,影響混凝土性能和正常使用。因此,必須注意采取有效的措施防止離析,保證混凝土拌合物具有良好的黏聚性、勻質(zhì)性,從而保證混凝土個(gè)部分性能的一致性。
混凝土中存在兩種離析,一種是混凝土中的粗骨料易于分離脫落,另一種是在攪拌時(shí)水泥漿易于混合料分離。黏度較高的水泥漿有利于防止離析,因此混凝土水膠比較小時(shí),離析傾向??;而膠凝材料用量小的混凝土拌合物,在流動(dòng)性偏大時(shí),容易產(chǎn)生粗骨料的離析;大流動(dòng)性混凝土,則容易產(chǎn)生水泥漿的分離。
2.混凝土泌水、離析產(chǎn)生的原因
2.1混凝土原材料對泌水、離析的影響
(1)外加劑
混凝土中使用的外加劑,大多是由減水劑同其他產(chǎn)品如引氣劑、緩凝劑、保塑劑等復合而成的多功能產(chǎn)品,是泵送混凝土不可或缺的重要材料,外加劑的摻入極大地改善混凝土拌合物的性能,但外加劑使用不當將可能導致混凝土的離析。(1)如果混凝土減水劑的摻量過(guò)大,減水率過(guò)高,單方混凝土的用水量減少,有可能使減水劑在攪拌機內沒(méi)有充分發(fā)揮作用,而在混凝土運輸過(guò)程中不斷的發(fā)生作用,致使混凝土到現場(chǎng)的坍落度大于出機時(shí)的坍落度。此種情況極易造成混凝土的嚴重離析。且常表現在高強度等級混凝土中,對混凝土的危害極大。(2)外加劑中緩凝組分、保塑組分摻量過(guò)大,特別磷酸鹽或糖類(lèi)過(guò)量,也容易造成混凝土出現離析現象。當由于外加劑的原因造成混凝土的離析時(shí),可從以下幾方面進(jìn)行調整:(1)調整配合比,降低減水劑的用量;(2)在混凝土外加劑中復合一定量的增稠劑;(3)在外加劑中復合一定量的引氣劑,可增強混凝土的粘聚性,提高混凝土的抗離析性;(4)在混凝土試配時(shí),應使混凝土在靜態(tài)的條件下有20~30 mm的坍落度損失(1h),在實(shí)際生產(chǎn)中混凝土不易出現離析現象。
(2)水泥方面的原因
水泥細度的變化
眾所周知,水泥的細度越高,其活性越高,水泥的需水量也越大,同時(shí)水泥細度越大,其水泥顆粒對混凝土減水劑的吸附能力也越強,極大的減弱了減水劑的減水效果。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,當水泥的細度大幅度降低時(shí),混凝土外加劑的減水效果將得到增強,在外加劑摻量不變的情況下,混凝土的用水量將大幅度減少。水泥細度的下降,容易造成混凝土外加劑的過(guò)量,引起混凝土產(chǎn)生離析現象。而且這種離析通常發(fā)生在減水劑摻量較高的高強度等級混凝土中。
水泥中含堿量變化
堿含量對水泥與外加劑的適應性影響很大,水泥含堿量降低,減水劑的減水效果增強,所以當水泥的含堿量發(fā)生明顯的變化時(shí),有可能導致混凝土在黏度、流動(dòng)度方面產(chǎn)生較大的影響。
水泥存放時(shí)間的影響
水泥是一種水硬性膠凝材料,如果存放不好,極易受潮,水泥受潮后需水量將降低;同時(shí)水泥存放時(shí)間越長(cháng),水泥本身溫度有所降低,水泥細粉顆粒之間經(jīng)吸附作用互相凝結為較大顆粒,降低了水泥顆粒的表面能,削弱了水泥顆粒對減水劑的吸附,在混凝土試驗時(shí)往往表現為減水劑的減水效果增強,混凝土新拌合物出現泌漿、沉底的現象。在實(shí)際生產(chǎn)中,如果使用長(cháng)時(shí)間存放的水泥,配合比不予調整,極容易造成混凝土的離析現象。
(3)粉煤灰
粉煤灰是混凝土重要的摻和料之一,雖然用量很少,但在混凝土中摻入適量粉煤灰能極大改善混凝土和易性、密實(shí)性及強度性能。優(yōu)質(zhì)的粉煤灰如細度在20~8范圍內,是配制混凝土的理想材料,能取代10%~30%的水泥用量,極大的降低了混凝土生產(chǎn)成本。若粉煤灰質(zhì)量波動(dòng)較大,增加了混凝土質(zhì)量控制的難度,有時(shí)會(huì )造成混凝土出現離析的情況。(1)當粉煤灰的質(zhì)量突然變好時(shí)(如細度從19%變?yōu)?%),粉煤灰的需水量降低很大,容易造成混凝土出現突然離析的現象;(2)同樣當粉煤灰的質(zhì)量突然變差時(shí)(如細度從19%變?yōu)?8%),由于粉煤灰的很大一部分重量已失去膠結料的功能,因而外加劑相對膠結料摻量實(shí)際上已經(jīng)提高了,所以會(huì )出現混凝土的離析現象。對于粉煤灰應采取如下措施:(1)加強檢測,最好能對每車(chē)進(jìn)廠(chǎng)的粉煤灰對進(jìn)行檢測,對不合格的材料堅決不能進(jìn)場(chǎng),起到預防作用。(2)調整粉煤灰的用量,選用摻量較低的配合比進(jìn)行生產(chǎn)。(3)當粉煤灰質(zhì)量較好情況,可適當的減少用水量,加強攪拌?;蜻x用外加劑摻量較低的配合比進(jìn)行生產(chǎn)。
(4)骨料方面的原因
砂石料是混凝土中用量最大的材料,砂石料的質(zhì)量直接影響混凝土的質(zhì)量,砂石質(zhì)量的波動(dòng)容易造成混凝土的離析,而且其造成離析的因素是多方面的。(1)碎石粒徑增大、級配變差、單一級配都容易造成混凝土的離析現象。(2)砂子中的含石量過(guò)大、特別是含片狀石屑量過(guò)大將嚴重影響混凝土的和易性,導致混凝土的嚴重離析。(3)砂石的含水率過(guò)高(特別是砂子含水率過(guò)高,大于10%),將使混凝土的質(zhì)量難以控制,容易出現混凝土離析現象。由于砂子中含水過(guò)大,砂子含水處在過(guò)飽和狀態(tài),當混凝土拌合料在攪拌機中攪拌時(shí),砂子表層毛細管中的含水不能夠及時(shí)的釋放出來(lái),因此在攪拌時(shí)容易使拌合水用量過(guò)大;同時(shí)混凝土在運輸過(guò)程中,骨料毛細管中的水不斷的往外釋放,破壞了骨料與水泥漿的粘結,造成混凝土的離析泌水。(4)砂石的含泥量過(guò)大將使水泥漿同骨料的粘結力降低,水泥漿對骨料的包裹能力下降,導致骨料的分離,引起混凝土離析現象。 對于由骨料的原因導致的混凝土離析的現象,可采取以下措施進(jìn)行調整。(1)為避免因骨料的問(wèn)題造成混凝土的離析問(wèn)題,首先應以預防為主,嚴格骨料進(jìn)場(chǎng)的檢查制度,保證骨料的質(zhì)量。(2)針對以上原因的第1條原因,可以適當的提高砂率來(lái)調整混凝土配合比,解決離析問(wèn)題。(3)對于因骨料中含片狀石屑過(guò)大造成的離析問(wèn)題,單靠調整砂率是不能解決問(wèn)題的,應提高混凝土膠結材料(特別是摻合料的用量),同時(shí)調整外加劑用量。(4)對于應骨料含水率問(wèn)題造成的混凝土離析問(wèn)題應采取延長(cháng)攪拌時(shí)間的手段來(lái)解決。提高粉煤灰等摻合料的用量對控制這類(lèi)離析現象也很有效果。
(3)骨料方面的原因
粗骨料級配不良,粒徑偏大、級配不連續,混凝土在運輸過(guò)程中稍一停歇,石子下沉,混凝土就會(huì )離析。
砂質(zhì)量不穩定,含水率較大、細度模數變粗或含泥量突然變小,技術(shù)人員未進(jìn)行調整,造成混凝土離析。例如,料場(chǎng)堆放的砂子含水率5%左右,新近河砂含水率大多在7%左右,含水率常常會(huì )波動(dòng)2%左右。如果每方混凝土砂用量750kg,將會(huì )造成混凝土用水量波動(dòng)15kg左右,如果不及時(shí)調整混凝土用水量,將會(huì )造成混凝土泌水現象的發(fā)生。
砂細度模數過(guò)大,粒徑小于0.315mm的顆粒不足15%,混凝土黏聚性下降,出現泌水。砂細度模數每變化0.2,砂率應相應調整1%左右。砂的細度模數過(guò)大,細顆粒過(guò)少,造成混凝土保水性變差,應及時(shí)調整砂率,調高混凝土的保水性,如果不及時(shí)調整,很容易造成混凝土泌水,尤其是砂的質(zhì)量發(fā)生嚴重波動(dòng)時(shí),更應該根據砂的變化情況及時(shí)調整砂率,控制混凝土泌水的發(fā)生。
2.2混凝土配合比對泌水、離析的影響
(1)膠凝材料用量
混凝土配合比中膠凝材料用量偏少,造成混凝土黏聚性差,保水性不佳?;炷聊z凝材料用量應根據混凝土坍落度適當調整,坍落度較大時(shí),膠凝材料用量相對增加,反之也然。
(2)混凝土用水量偏大
混凝土的用水量對泌水有直接的影響,用水量增加,必然減低漿體的黏聚性,增加泌水的幾率。在生產(chǎn)中,應注意砂石含水率變化情況,及時(shí)控制用水量,防止混凝土用水量偏大。尤其是在冬季的早晨要注意砂中的凍層,例如,北方冬季某攪拌站早晨生產(chǎn)時(shí)發(fā)現,混凝土出機坍落度正常,到工地后發(fā)現混凝土坍落度變大,泌水嚴重。
經(jīng)查發(fā)現砂料場(chǎng)出現凍層、凍塊,在混凝土出機時(shí),砂中固體的冰沒(méi)有全部融化。在運輸過(guò)程中,砂子中固體的冰逐漸變成液態(tài)的水,造成混凝土用水量偏高,導致泌水。因此,冬季混凝土生產(chǎn)時(shí),一定注意砂中凍塊,防止其造成泌水。
(3)水膠比的影響
在用水量不變的情況下,膠凝材料用量增加,水膠比減低,混凝土漿體的黏聚性增加混凝土的保水性能增強,發(fā)生泌水的幾率減小。
(4)砂率對混凝土泌水的影響
砂率是指在混凝土中砂所占砂石總質(zhì)量的比例,眾所周知,砂的比表面積大于石子的比表面積。增加砂率,混凝土骨料的比表面積增大,混凝土需水量提高,抗泌水性能提高。反之使用較低的砂率,混凝土保水性交差,易產(chǎn)生泌水現象。根據生產(chǎn)經(jīng)驗,混凝土砂率提高1%,保持混凝土坍落度不變的情況下,混凝土用水量需要增加5kg/m3。由此,可見(jiàn)提高砂率是克服混凝土泌水的一種手段。
2.3混凝土不當施工原因造成的泌水
(1)施工工地加水
施工現場(chǎng)加水是造成混凝土泌水、離析的直接原因,無(wú)論是往攪拌車(chē)內加水,還是往泵料槽中加水,均會(huì )改變混凝土的保水性能,增大混凝土泌水的可能性。從施工實(shí)踐的經(jīng)驗發(fā)現,在混凝土施工過(guò)程中加入的水,并不能充分拌合融入拌合物,往往是造成混凝土泌水的罪魁禍首。
(2)過(guò)渡振搗
適宜的振搗可以提高混凝土的密實(shí)性,但過(guò)渡振搗易造成混凝土分層離析,密度較小水上浮至混凝土表面,造成泌水。因此,在混凝土施工過(guò)程中應適度振搗防止過(guò)振。適度振搗的標志是:混凝土充滿(mǎn)模板,混凝土不再顯著(zhù)下沉,表面出現漿體,無(wú)氣泡溢出。
3.泌水、離析混凝土造成的后果
離析混凝土泵送很容易造成堵管和爆管,尤其是泵送中斷時(shí),積存在泵管中的混凝土骨料與水泥漿分離,粗骨料很容易集中在彎管處,造成堵管和爆管,輕者影響施工速度,嚴重時(shí)爆管會(huì )造成人員傷害。
嚴重離析的混凝土若泵送入模,會(huì )造成梁板結構開(kāi)裂,墻柱結構分層,嚴重時(shí)甚至會(huì )在結構上部1m左右無(wú)石子,混凝土強度較低。
泌水混凝土會(huì )造成收縮、沉降加大,密度下降,由于混凝土分層造成表面混凝土耐磨性下降起砂、起粉現象。
嚴重泌水的混凝土振搗時(shí),水和水泥漿從模板縫竄出去,造成混凝土表面蜂窩、麻面、空洞等缺陷?;炷羶炔慨a(chǎn)生貫通性毛細管泌水通道,使混凝土抗滲性、抗凍性、耐久性下降。
由于離析、泌水混凝土會(huì )造成上述不良后果,混凝土生產(chǎn)企業(yè)就要加強混凝土出廠(chǎng)坍落度檢測和入泵前復查,發(fā)現離析、泌水混凝土必須返回廠(chǎng)內處理。視離析、泌水程度的不同,在攪拌運輸車(chē)中加入干水泥砂漿調整,嚴重離析、泌水應報廢處理。
混凝土泌水有時(shí)也不全是缺點(diǎn),比如在大風(fēng)或高溫天氣的路面施工,混凝土澆筑以后往往來(lái)不及覆蓋,水分蒸發(fā)過(guò)快,造成混凝土收縮裂縫的幾率加大。如果此時(shí)混凝土可以有適當的泌水,可以從一定程度上緩解蒸發(fā)產(chǎn)生的拉力,減少塑性開(kāi)裂。只要收面及時(shí),不會(huì )對混凝土產(chǎn)生不良影響,相反泌水造成混凝土用水量降低,降低水膠比,可以提高強度。
4.商砼生產(chǎn)過(guò)程中出現泌水、離析的對策
商品混凝土拌合物出現離析、泌水后,應及時(shí)組織試驗人員對產(chǎn)生泌水、離析的原因進(jìn)行分析,找出產(chǎn)生的主要因素做到有的放矢,從根本上解決問(wèn)題。
(1)檢驗原材料是否有質(zhì)量波動(dòng)
原材料質(zhì)量波動(dòng)是引起混凝土拌合物波動(dòng)的直接因素,出現離析泌水現象后,應及時(shí)組織人員復查原材料。水泥的標準稠度用水量、水泥與外加劑的適應性、外加劑減水率、礦物摻合料的需水量(流動(dòng)度)比和砂石的含水量、含泥量等因素。認真分析各種原材料的實(shí)驗結果,進(jìn)行比對,查清原因。
(2)查看混凝土計量設備是否異常
混凝土攪拌設備故障也是使混凝土拌合物產(chǎn)生泌水、離析的原因之一,很多情況下具有隱蔽性,不宜發(fā)現。檢查外加劑稱(chēng)、水稱(chēng)是否出現計量故障導致稱(chēng)量過(guò)多,造成混凝土離析;檢查水泥、礦物摻合料和砂是否存在下料不足現象;檢查是否存在其他影響原材料計量的故障。
例如,某攪拌站在生產(chǎn)中發(fā)現,每天早晨生產(chǎn)的第一車(chē)混凝土或者機器長(cháng)時(shí)間不使用時(shí),再生產(chǎn)混凝土坍落度偏大,并伴有泌水現象。經(jīng)查找原因發(fā)現,外加劑閥門(mén)長(cháng)時(shí)間沒(méi)有更換,磨損嚴重,外加劑滲漏滴入拌合水計量器中,隨著(zhù)間隔時(shí)間的延長(cháng),外加劑滴漏的量也增加,造成混凝土中外加劑用量過(guò)大,混凝土離析、泌水。查找到該原因后,更換外加劑閥門(mén),生產(chǎn)恢復正常。
(3)調整混凝土配合比
產(chǎn)生混凝土泌水、離析的直接原因就是混凝土拌合物中的自由水量過(guò)多,混凝土保留不住多余的水,就以泌水的形式釋放出來(lái)。針對混凝土泌水、離析采用調整混凝土配合比的方法一般主要體現在兩個(gè)方面:
一方面降低混凝土自由水產(chǎn)生的影響,進(jìn)而控制混凝土泌水。比如減低用水量,降低外加劑摻量進(jìn)而降低減水率,減少混凝土體系中自由水的相對量;
另一方面是提高混凝土的保水性,降低泌水的幾率。比如提高膠凝材料用量,提高砂率或使用細度模數較小的砂,增加混凝土引氣劑,提高混凝土的保水性。
5.結語(yǔ)
混凝土泌水、離析是生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中的一個(gè)常見(jiàn)現象,造成這一現象的原因很多,也很復雜。筆者就此談了自己的一些粗淺的看法,供大家批評指導。在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中,要嚴把原材料質(zhì)量關(guān),嚴格依照配合比進(jìn)行生產(chǎn),嚴控用水量、水膠比和砂率等參數,定期檢查生產(chǎn)設備,加強人員教育和管理。
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