墩柱混凝土泌水問題的分析和解決方法

王開文

(中鐵十二局集團市政工程有限公司，廣東珠海519000)

1 工程概況

廣珠城際軌道工程唐家灣特大橋中心里程為DK94+290.1，全長3 074 m。橋梁基礎為鉆孔樁和承臺基礎;下部結構為矩形實體墩，墩高8.0～15.0 m，混凝土設計強度為C30;上部結構為現澆連續箱梁和單箱雙室簡支梁。其中墩柱混凝土施工采用了汽車泵泵送和吊車吊運兩種施工工藝。模板為定型鋼模板，混凝土一次澆筑量約120 m3。

該橋28號墩柱施工采用泵送工藝，鋼模板縫隙用密封條密封;29號墩柱施工采用吊車起吊工藝，鋼模板縫隙用密封條密封;30號墩身施工采用吊車起吊工藝，鋼模板縫隙沒用密封條密封。28號、29號和30號3個墩柱混凝土澆筑高度超過2 m時，均開始出現不同程度的泌水，28號墩泌水較嚴重，當時采取了人工小桶掏水和海綿吸水的方法。拆模后3個墩柱混凝土表面均出現從下往上成樹狀砂紋，其中28號墩柱砂紋最多，29號墩柱砂紋較少，30號墩柱砂紋最少。結合墩柱混凝土施工中出現大量泌水的現象，說明泌水是墩柱表面產生砂紋的直接原因。

2 泌水原因的分析

混凝土中的水分按存在狀態可以劃分為結合水、潤濕水與自由水。其中自由水在混凝土中起潤滑作用，混凝土坍落度在很大程度上取決于自由水量的多少和其潤滑效果，這部分水與固體材料的聯系較少，可以逸出混凝土，所有原材料中水的密度最小，水逸出以后上浮，形成泌水。

從現場施工的3個墩柱初步分析:28號、29號墩柱施工中，因鋼模板縫隙貼了密封條，混凝土分泌的水無法漏出，就從模板與混凝土之間上涌，形成樹狀砂紋。30號墩柱混凝土澆筑時模板縫沒加密封條，混凝土澆筑過程中產生的水從模板縫隙中漏出，倉內泌水明顯減少，拆模后混凝土表面的砂紋較少。同時，混凝土輸送采用泵送工藝，泵送時在壓力下骨料吸附混凝土中的水分，壓送到管出口將吸附的水分排出，便出現了泌水。

墩柱施工中出現明顯的泌水和砂紋，可推斷混凝土泌水與模板接縫處理和泵送工藝有一定關系。經過實踐施工得出，實際上混凝土泌水沒有哪個因素能起關鍵作用，不能通過某因素直接解決泌水問題。泌水的原因與混凝土的配合比、原材料、外加劑和施工控制等多方面有關。下面從幾個方面具體的分析一下混凝土的泌水問題。

2.1 混凝土配合比

配合比中膠凝材料用量是影響混凝土泌水的一個主要原因。膠凝材料用量增加，拌和物顆粒的總比表面積增加，潤濕膠凝材料表面所需水分量就增加，可使泌水量減少。同時，膠凝材料細度增加，會細化混凝土中的孔隙，降低孔隙連通性，使泌水通道數量減少和泌水通道距離增大，會使泌水量減少。膠凝材料較細，其反應活性增加，初期反應所需要的結合水也會增加，這也會使可逸出的自由水量減少，從而會降低泌水。

還有混凝土中的單位用水量與泌水有直接的關系。如果其它材料比例關系保持不變，用水量減少，會使混凝土中的可泌自由水量減少，泌水減小。同時砂率太小也會導致混凝土泌水。

2.2 水泥

水泥與混凝土的泌水關系密切。水泥的凝結時間、細度、比表面積和顆粒分布都會影響混凝土的泌水性能。水泥的凝結時間越長，所配制的混凝土凝結時間越長，混凝土越易泌水;水泥的細度越粗、比表面積越小和顆粒分布中細顆粒(＜5μm)含量越少，使內部水分容易自下而上運動，混凝土泌水會嚴重。

2.3 粉煤灰

粉煤灰對混凝土泌水的影響具有兩面性。在粉煤灰品質較好的前提下，摻加粉煤灰會減少混凝土泌水:一是粉煤灰的顆粒小于水泥顆粒，比表面積較水泥大很多，對水分的吸附作用加強，因而可泌自由水減少;二是粉煤灰顆粒細小，混凝土中的孔隙細化，泌水通道減小，通道距離增加，阻礙了水分泌出;三是粉煤灰的密度較小，相對于水泥顆粒而言，不易產生漿體沉降離析，拌和物均勻性較好，有利于減少泌水。如果粉煤灰品質較差，需水量增大，會使混凝土中可泌水量增大:一是粉煤灰的反應活性遠低于水泥，會使混凝土中的結合水量顯著減少，導致可泌水分增加;二是粉煤灰顆粒的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。

2.4 粗、細骨料

細骨料偏粗或者粗骨料級配不合理，會引起顆粒空隙增大，自由水上升引起混凝土泌水，這也是混凝土產生泌水的主要原因。

2.5 外加劑

混凝土外加劑的保水性、增稠性和引氣性差時易出現泌水。

使用減水劑時:一方面會使混凝土中的可泌自由水量增加，使泌水增大;另一方面，由于減水劑的減水作用，同樣坍落度的混凝土所需的拌和水量大大減少，使混凝土中的可泌自由水量減水。所以最終的泌水情況取決于哪種作用起主導作用。

使用優質引氣劑時:混凝土中的氣泡能穩定存在，則包裹氣泡的水分被固定在氣泡周圍。且氣泡足夠細小，數量足夠多，則有相當多量的水分被固定，可泌的水分大大減少，使泌水率顯著降低;同時，泌水通道中有氣泡存在，可以阻斷通道，使自由水分不能泌出，導致泌水量減少。

2.6 施工控制

施工過程中的模板接縫、混凝土輸送和振搗等工藝都會導致混凝土泌水。振搗過程中，混凝土拌和物處于液化狀態，其中的自由水在壓力作用下，很容易在拌和物中形成通道泌出。另外，如果采用泵送混凝土，泵送過程中的壓力作用會使混凝土中氣泡受到破壞，導致泌水增大。

3 解決混凝土泌水的方法

根據以上的混凝土泌水原因分析，這里從配合比、原材料和施工控制等方面提出解決混凝土泌水的主要方法。

3.1 混凝土配合比方面

適當增加膠凝材料用量;適當提高混凝土的砂率;在保證混凝土施工性能的前提下，盡量減少單位用水量，控制水灰比不宜過大。

3.2 原材料方面

各種材料的重要指標嚴格按規范檢驗合格后方可使用。水泥用量要適中，盡量選用普通硅酸鹽水泥，且水泥的凝結時間不宜過長，比表面積不宜過小，級配不宜過分集中。

砂選用中粗砂，尤其要注意砂中0.315 mm以下的顆粒含量;碎石選用連續粒徑碎石。

外加劑方面選用品質好的引氣劑和泌水較小的減水劑，外加劑不要過摻，以及凝結時間要適宜。如果配合比固定，在滿足標準和使用要求的情況下，選用減水率合適的減水劑摻量，避免減水率過高造成泌水。同時外加劑與水泥的適應性也影響混凝土的泌水，通過試驗適配來確定。

粉煤灰選用品質好的。摻入粉煤灰能很好地改善水泥漿的粘聚性和混凝土的和易性，可減少用水量，避免泌水，且有利于集中攪拌和長距離運輸，并能顯著提高混凝土的抗凍融和耐久性。

3.3 施工控制方面

拌合站的計量系統要定期檢定，且混凝土攪拌時間須按要求保證。

鋼模板接縫可不用密封條封閉;混凝土澆筑盡量采用吊車起吊工藝。

澆筑中，混凝土用串桶等容器接料，避免從高處自由下落和在模板中長距離的流動。

嚴格控制混凝土振搗時間，避免過振。澆筑混凝土時，使用插入式振動器振搗，一處振動時間要控制在15～20 s，不能過振;插入間隔為振動器作用半徑的1.5倍，插入的深度一般以1.25倍棒頭為準，插點要均勻排列，逐點移動，以防漏振;要快插慢拔，掌握好插入的深淺;振搗時觀察到混凝土不再下沉、不再冒出氣泡、表面泛漿，有光澤時即可緩慢抽出振搗棒。

當模板倉面內已經出現了泌水，必須及時排除，方法是人工在倉面掏水或用海綿等吸水性強的材料吸水。嚴禁在模板上開孔自流，造成膠凝材料流失，影響混凝土的質量。

4 結束語

通過以上的綜合方法，基本解決了橋墩柱澆筑混凝土的泌水問題，混凝土外觀效果也不錯。

混凝土泌水過多是一個質量通病，而且泌水受到很多因素的影響，一直是混凝土施工中的一個難題。因此，解決混凝土的泌水必須從各個方面入手，各環節共同改進，才能有效解決此問題，確保混凝土的本身質量和外觀。