某客運專線現澆梁混凝土施工泌水的原因及對策

摘要：文章以某客運專線橋梁混凝土澆筑施工過程中出現的混凝土泌水、假凝現象及拆模后的外觀缺陷為實例，結合現場具體施工情況，通過對原配合比試拌，從膠凝材料、粉煤灰、配合比、含氣量、減水劑和施工六方面分析了泌水的原因，并提出了預防類似問題的對策。

關鍵詞：客運專線；現澆梁混凝土；泌水；離析；膠凝材料；模擬試拌

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）15-0095-03

1 施工過程及出現的問題

該客運專線混凝土澆筑施工時為冬季，氣溫低于10℃。澆筑施工中，由于拌合站I級粉煤灰庫存不夠，為保證施工連續，臨時用礦粉等量代替原配合比中的I級粉煤灰。

17：00，開始使用礦粉替代粉煤灰施工，第一盤混凝土拌好放料后，坍落度偏大，增加砂率2%，第二盤混凝土出料后，測坍落度，滿足要求。

第一車四盤混凝土拌完后，放料測坍落度為185mm，和易性良好。第二車、第三車混凝土和易性無明顯波動。到現場后，泵車內的混凝土和易性依然

良好。

20：30，澆筑完11車混凝土以后，現場發現混凝土坍落度過大，混凝土離析、泌水嚴重，不能正常泵送，導致了兩臺泵車其中一臺堵管。

21：30，使用質量較差的Ⅰ級粉煤灰（以下稱Ⅱ級粉煤灰），按照原來的配合比生產，除了剛開始存在一定泌水、塌落度比較大，施工進展基本正常。

次日2：00起，混凝土澆筑后，出現泌水、離析、假凝現象，頂板混凝土澆筑后，存在骨料外露，翻拌異常困難，無法正常找平，表面往上大量冒水，水面出現大量黑色顆粒及泡沫。

2 拆模后發現的問題

7天拆模后，腹板與底板交界處存在不同程度的蜂窩、麻面、泛砂、漏漿、漏筋，局部少量混凝土呈無砂現象。主要原因是混凝土在澆筑過程中存在離析和泌水，以及由此導致的假凝無法振搗密實，而使用的粉煤灰的燒失量較大，存在很多碳質顆粒，因此在泌水時會在表面出現黑色顆粒及泡沫。

3 混凝土泌水、離析的機理

混凝土是由水、膠凝材料、骨料、外加劑等拌合后硬化而成，和易性好的新拌混凝土所有組分及氣泡分布均勻穩定。產生不均勻的情況有三種：一是骨料沉底、漿體上浮，二是漿體沉底、骨料上浮，這兩種情況即是混凝土離析，三是泌水即水分上浮逸出。產生不均勻的直接原因是各組分密度不同導致沉降或上浮。根據水分在混凝土中的存在狀態，新拌混凝土中的水分可以劃分為結合水、潤濕水與自由水。新拌混凝土中其余的水分為自由水，在新拌混凝土中起潤滑的作用，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，逸出以后上浮，形成泌水，這部分水也稱為可泌水分。水分要從混凝土內部泌出到表面，需要經過較長的距離，猶如經過彎彎曲曲的微細水管，最后到達表面。如果各種顆粒級配好，堆積密實，孔隙微細，則水分泌出需要經過的距離就會很長，使泌水量減小；或者水分泌出的通道被阻斷，泌水量也會減小。

4 施工過程中出現泌水和離析的原因

4.1 膠凝材料對混凝土泌水、離析的影響

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。在施工過程中，剛開始采用礦粉代替一級粉煤灰，由于礦粉的比表面積比粉煤灰大，因此，在用水量變化不大的情況下，不太可能導致坍落度過大、離析、嚴重泌水現象。而現場出現這種情況可能與拌和站增加每方用水量有關，這也是為什么在隨后減少每方拌合用水量15公斤后，現場沒有再出現混凝土離析、泌水，但是隨著等待泵送時間的延長，會造成混凝土變的異常粘稠，泵送困難。

4.2 粉煤灰對泌水的影響

粉煤灰對混凝土泌水的影響具有兩面性。一方面，摻加優質粉煤灰減少混凝土泌水；另一方面，品質較差的粉煤灰，會使需水量增大，混凝土中可泌水量增大。在施工過程中，當日21：30開始使用Ⅱ級粉煤灰代替Ⅰ級粉煤灰，按照原來的配合比生產，除了剛開始存在一定泌水、塌落度比較大，施工進展基本正常。這說明粉煤灰的品質不好已經導致了用水量增加。次日2：00，現場反映混凝土澆筑之后，再次出現泌水、離析、假凝現象，頂板混凝土澆筑后無法正常找平，且頂上往外冒水，并在水面出現很多黑色顆粒及泡沫，則說明此時混凝土攪拌過程中用水量又一次增加了不少，導致混凝土變得離析，膠凝材料漿體下沉、骨料外露，多余自由水從表面大量泌出，并帶出粉煤灰中的未充分燃燒的碳質黑色顆粒及泡沫。

4.3 配合比對混凝土泌水的影響

在本例中，無論采用礦粉取代Ⅰ級粉煤灰，還是采用Ⅱ級粉煤灰取代Ⅰ級粉煤灰，膠凝材料總用量均沒有發生變化，砂率也沒有減小的情況。所以除了用水量外，其他材料比例關系變化基本不大，而現場出現泌水，很有可能是可泌自由水量增加了，即拌合站存在人為增加單位用水量。

4.4 含氣量對泌水的影響

含氣量對新拌混凝土泌水有顯著影響。新拌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，可泌水分大大減少，泌水率將顯著降低。同時，如果泌水通道中有氣泡存在，氣泡猶如一個塞子可以阻斷通道，使自由水分不能泌出；即使不能完全阻斷通道，也可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，當然必須使用優質引氣劑，混凝土中的氣泡才能穩定存在，且氣泡足夠細小。眾所周知，由于氣泡的潤滑作用可以有效減小顆粒間的摩擦阻力，使得同時改善混凝土的和易性。

由于現場使用的是同一罐外加劑，在施工過程中不存在變化，所以可以排除含氣量的影響。

4.5 減水劑對泌水的影響

如果拌合時間設定符合規范要求，使外加劑的作用得到充分發揮，那么按照理論配合比，基本可以在不大量增加每方用水量的情況下，拌合出和易性良好的混凝土。但是，如果拌合站的拌合時間設定過短，外加劑的作用沒有充分發揮，就拌合好了混凝土，那么實際的用水量可能明顯增加不少，由此隨著混凝土在運輸過程中的攪拌，外加劑的作用得到逐步發揮，為混凝土增加了可泌自由水量。

環境溫度偏高（大于25℃）時，減水劑的效果會受到一定程度的減弱，攪拌后混凝土的塌落度損失較大，而在環境溫度偏底（低于10℃）時，減水劑的效果則會較常溫時更好，攪拌后混凝土的塌落度損失較小，甚至出現30分鐘后塌落度更大的現象。

4.6 施工對混凝土泌水的影響

在本例中，泌水、離析發生在振搗之前，且振搗過程基本與以前一樣，而且出現問題時振搗存在困難無法正常進行，所以振搗過程不存在問題。本次泵送混凝土用輸送管較以前使用的輸送管管徑小25mm左右，泵送時可能會增大一定的壓力，導致泌水增大。

5 試驗室模擬試拌

根據以上混凝土泌水、離析機理分析，施工過程中出現的混凝土泌水、離析原因可能有：（1）施工用水量增加。拌和站在生產混凝土時，沒有按照配合比要求嚴格控制每方用水量，可能存在增加較多用水量現象。（2）使用Ⅱ級粉煤灰增加了泌水的可能。（3）拌合站可能存在拌合時間不夠。（4）泵送用輸送管管徑較以前小，壓力增大，導致了泌水增大。（5）環境溫度偏低，特別是在凌晨只有5℃左右，而此時也是出現混凝土泌水最嚴重的時間。

由于無法查到攪拌控制電腦原始數據，我們首先在試驗室（20℃），使用礦粉、Ⅱ級粉煤灰分別取代I級粉煤灰按照理論配合比，分別拌合了每方用水量增加了0公斤、10公斤、20公斤、30公斤、40公斤的5盤混凝土。結果如表1。

6 結論及對策

根據以上原因分析及室內試驗，我們認為在本次施工中之所以局部時間段出現混凝土泌水、離析，與混凝土存在較多的可泌自由水、冬季晚上氣溫較低，特別是凌晨氣溫低有很大的關系。為防止下次再出類似問題，要求施工時做好以下工作：（1）禁止人為隨意增加每方用水量。在塌落度不足，確實存在需要調整施工配合比時，必須經試驗室通過測量砂、石含水率后綜合確定；（2）使用質量符合要求的Ⅰ級粉煤灰；（3）拌合站生產混凝土過程中加強監督，嚴禁存在攪拌時間不按規范要求的現象；（4）泵送混凝土用輸送管管徑采用以前的較大尺寸；（5）混凝土澆筑盡量在環境溫度不太低時進行。在第二次澆筑梁混凝土時，由于采取了以上措施，混凝土澆筑非常順利，拆模以后，混凝土外觀良好。

作者簡介：崔光武（1983—），男（土家族），湖南龍山人，中鐵隧道集團有限公司工程試驗中心工程師，研究方向：工程試驗與檢測。