混凝土泌水的影響及控制——從深樁基樁頭泌水危害談起

嚴新華

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東 臨沂 276000）

0 導言

泌水率作為新拌混凝土一種特性，對混凝土產生多方面的影響，盡管其可以降低水膠比增加混凝土的密實度，但是泌水太快或者持續時間太長就會引起許多問題。而泌水問題不像坍落度、和易性等性能可以通過改變外加劑種類、數量，砂率等方式進行調整。

臨沂市某工程樁基深長超過30 米，共有樁基200 余棵，在樁基施工中，由于樁身較長并且受地下水位的影響，混凝土產生的泌水在樁身上端大量聚集，使樁頭的水膠比大大降低，滲透性提高，混凝土強度降低，給工程質量帶來了不利影響。在一般工程中影響較小，反而更有普遍性，比如混凝土表層產生浮漿、大顆粒骨料或鋼筋下產生孔道、與模板接觸的混凝土表面產生砂紋等等，而如何克服混凝土泌水帶來的不利影響成為施工單位和預拌混凝土企業必須重視的問題。

1 泌水機理

深樁基工程與一般混凝土工程一樣，當骨料和膠凝材料密實時向上排擠出多余的拌合水，這個過程一直會持續到混凝土最終密實甚至到初凝才會結束。這是由于在此期間各組成材料的密度不同，如果配合比不合適，粘聚性差，會出現骨料與水泥漿下沉，水分在澆筑部位表面析出。拌合均勻的混凝土應該是所有組分及氣泡分布均勻并且穩定，造成拌合物不均勻的直接原因是各組分密度的不同導致出現沉降和上浮，使混凝土出現上表面不均勻和內部局部不均勻。

根據水分在混凝土中存在的狀態，可將混凝土中的水分分為結合水、潤濕水和自由水。潤濕水吸附于固體材料表面起到潤濕作用，自由水在混凝土中起到潤滑作用，混凝土的坍落度很大程度上取決于自由水的多少及其潤滑效果，這部分水與混凝土的其余組成材料聯系較少，可以從混凝土中泌出，水分從混凝土內部到泌出表面需要經過較長的距離，其泌出的途徑受材料級配、振搗質量的限制，如果級配良好、堆積密實、振搗良好則空隙微小，水分析出需要經過較長的距離或者泌水通道阻斷，降低了泌水量，反之則泌水量會大大增加。

以上這些原因表現為增加用水量則泌水量提高，材料組分粒徑越小則泌水量越少，泌水量還與澆筑深度成正比，深度越大，泌水越多，正如該樁基工程所表現出的問題一樣。

2 泌水造成的影響

該樁基工程初始施工完成后，經檢查發現有部分樁基上端約有0.2m 的灰漿凝固物質，其下約有0.5m 的樁體有明顯孔洞，類似于一般混凝土工程質量通病中的“蜂窩” ，這就造成了在樁端上部有0.5m 至1.0m 的薄弱層，該段樁體不能滿足設計施工要求，給施工進度、質量帶來了不好的影響，該癥狀主要由混凝土泌水導致。

在一般的混凝土工程中泌水部位的混凝土中會產生缺陷，導致該部位強度降低。雖然對混凝土強度的影響很有限，但對混凝土耐久性的影響至關重要。因為水分從混凝土內部泌出到表面以后，在混凝土中形成了從內到外的通道，這些通道首先降低混凝土的抗滲性能，雖然這些通道很難直接或通過儀器觀察到，但對于混凝土的抗滲性能影響很大，這一點對于有抗滲透性能要求的混凝土，如水工混凝土、海工混凝土、地下工程等非常重要。

泌水對混凝土的抗腐蝕能力、抗凍性能影響很大，原因同樣與泌水以后留下的通道有關，腐蝕性介質通過泌水通道很容易進入混凝土內部，到達鋼筋表面產生鋼筋銹蝕，或者直接與水化產物發生腐蝕反應；外部水分通過這些通道進入混凝土結構內部，在凍融循環作用下逐漸破壞了結構的耐久性能。

混凝土的過量泌水還引起一些其他問題，比如：在水平施工縫上積聚一層浮漿，在接縫處形成了一個薄弱層；大顆粒骨料或鋼筋下形成水囊，使骨料和鋼筋表面的粘結力降低；在與模板接觸的混凝土表面產生難看的砂紋。產生過量泌水的混凝土甚至會在澆筑前就產生較多問題，用混凝土輸送泵進行施工時，泵送壓力會使水泥漿和粗骨料分離造成堵管。

3 影響混凝土泌水的具體因素

混凝土的泌水幾乎與混凝土生產的所有環節有關，如配合比、膠凝材料、含氣量、振搗過程等，深樁基泌水也受這些因素影響。

3.1 配合比

影響混凝土泌水的配合比因素主要有膠凝材料用量和砂率。膠凝材料用量增加或者砂率提高，拌和物顆粒的總比表面積增加，潤濕水分量增加，使可泌水量減少。骨料比例越好，砂細度模數偏小細顆粒用量增加，會使泌水通道長度增加，可減小混凝土泌水。膠凝材料用量增加，會使混凝土的粘聚性增加、保水性改善，減少泌水。混凝土中的單位用水量與泌水有直接的關系，如果其他材料比例關系保持不變，用水量增加，會使現澆混凝土中的可泌自由水量增加，泌水增大。

3.2 膠凝材料

膠凝材料影響混凝土泌水主要與其反應活性、細度、顆粒形貌等有關。膠凝材料細度越高，比表面積越大，則需潤濕水量較多；同時如果膠凝材料較細，其反應活性增加，初期反應所需要的結合水也會增加。這兩部分水的增加會使可以逸出形成泌水的自由水量減少，從而對降低泌水有利。另外，較細的膠凝材料會細化混凝土中的孔隙，降低孔隙連通性，導致泌水通道數量減少和泌水通道距離增大，使得泌水量減少。膠凝材料形貌不同，其比表面積也不同，所以需要的潤濕水不同，最終影響混凝土的泌水。

3.3 砂石性能的影響

砂石的顆粒級配、粒形、含泥量與泥塊含量對混凝土的泌水有直接影響，一般來講，級配良好、針片狀含量較少的碎石與表面光滑顆粒基本呈球形的天然砂配制出的混凝土和易性好，泌水量少。當砂石中含泥量和泥塊含量增多時需水量增大泌水量減少，但是含泥量與泥塊含量對混凝土質量危害更大。

3.4 含氣量

含氣量對現澆混凝土泌水有顯著影響。現澆混凝土中的氣泡由水分包裹形成，如果氣泡能穩定存在，則包裹該氣泡的水分被固定在氣泡周圍。如果氣泡很細小、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。同時分布均勻的微細氣泡可以阻斷水分泌出通道，使自由水分不能泌出。即使不能完全阻斷通道，也使通道有效面積顯著降低，導致泌水量減少。含氣量對泌水的影響非常重要，使用優質引氣劑是改善混凝土泌水性的有效手段，摻加引氣劑提高混凝土的粘度和和易性，泌水量減少。

3.5 膠凝材料與外加劑的適應性

膠凝材料與外加劑的適應性較好時，混凝土拌合物的和易性提高，泌水量較少或者不發生泌水。

3.6 振搗過程

振搗過程中，混凝土拌和物處于液化狀態，此時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。但是在振搗產生的壓力作用下水分泌出孔道迅速閉合，混凝土的密實度提高，后期泌水量減少。

4 泌水的控制

在一般混凝土工程中，泌水會引起某些不良的后果,如會引起麻面、塑性開裂、表層混凝土強度降低等問題。泌水以后會使混凝土不均勻，并且泌水本身在混凝土中是不均勻的，肯定對混凝土是不利的。泌水部位的混凝土中會產生缺陷，泌水部位水灰比下降的同時，在該部位留下缺陷，導致該部位強度降低，并且降低混凝土的抗滲透能力、抗腐蝕能力和抗凍融能力。在深樁基工程中泌水帶來的危害尤為嚴重。根據混凝土泌水的機理和影響泌水的因素，解決一般混凝土泌水主要方法有以下幾種。

4.1 混凝土配合比方面

適當增加膠凝材料用量，水灰比不宜過大，適當提高混凝土的砂率，在不滿足其他性能的前提下，使混凝土適量引氣。在保證施工性能的前提下，盡量減少單位用水量。

4.2 原材料方面

選用較細的膠凝材料，砂、石集料要符合國家質量要求，級配合理，尤其要注意砂中0.315mm 以下的顆粒含量。水泥的凝結時間不易過長，比表面積不宜過小，顆粒級配不宜過分集中，并使用高品質的引氣劑。

4.3 外加劑方面

選用與膠凝材料適應性好的外加劑。根據工程實際適量摻加膨脹劑可以直接有效地降低混凝土泌水，因為鈣礬石和單硫型水化硫鋁酸鈣的形成需要大量的水。具體反應如下：

4.4 施工方面

嚴格控制混凝土振搗時間，避免過振。摻有粉煤灰或礦渣的混凝土，由于其早期強度較低，表層沒有足夠多的水化產物來封堵表層大的毛細孔，早期要進行充分的濕養護，使混凝土表層水分較慢散失，讓水泥得到充分的水化，結構密實。通常，在混凝土接近終凝時，要對混凝土進行二次抹面(或壓面)，使混凝土表層結構更加致密。

而深樁基工程對混凝土的坍落度要求較大，在控制深樁基泌水方面必須對水膠比進行嚴格控制，不能一味增加用水量來滿足混凝土的施工要求，因此選用減水率較大的外加劑來降低用水量是最直接的辦法，降低粉煤灰和礦渣粉的用量或者不用。在該工程出現樁頭“蜂窩”后我們對混凝土配合比做出了調整，摻加了7%的低堿膨脹劑，降低了水膠比和粉煤灰用量。在樁基驗收時檢查發現，采用該方法進行施工的深樁基樁身均勻密實無樁頭“蜂窩”現象，工程質量良好。

5 結語

筆者個人認為混凝土的泌水也不完全是有害的，它可以降低水膠比，增加混凝土的密實度，可以降低樓地面抹面工程的勞動強度等，但大多數的工程需要控制混凝土泌水帶來的影響，必須結合工程實際對可能造成混凝土泌水的各個因素、環節統一改進，使其統一發揮作用，才能有效地控制混凝土的泌水。

[1] 馬英國，A·M·內維爾.混凝土性能[M]，北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2] 趙志縉，趙帆. 泵送混凝土[M]，北京：中國建筑工業出版社，1985.

[3] 徐學東（譯）.混凝土泌水[Z]，山東：山東水利專科學校，1990.