摘要：混凝土產(chǎn)生泌水會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)物的外觀和質(zhì)量，其產(chǎn)生原因有多種，施工現(xiàn)場(chǎng)需要迅速確定產(chǎn)生原因并及時(shí)解決。本文提出一種快速鑒定和防治混凝土泌水性的新方法——膠砂泌水檢驗(yàn)法，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土泌水的主要原因提供了一種簡(jiǎn)單易行的確定方法。文中還對(duì)采用摻加一定量的蔗糖減少混凝土泌水性進(jìn)行了研究，并取得良好的工程應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：混凝土；泌水；膠砂；檢驗(yàn)
混凝土表面出現(xiàn)泌水造成的沙線將影響結(jié)構(gòu)物的外觀質(zhì)量，減少混凝土泌水是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)混凝土的前提。泌水產(chǎn)生的情況有三種，一是骨料沉底、漿體上浮，表現(xiàn)為跑漿；二是漿體沉底、骨料上浮，表現(xiàn)為粘板；三是泌出清水上浮逸出。這三種情況直接導(dǎo)致混凝土表面形成條形沙帶或沙面?；炷撩谒蛴卸喾N因素，確定那個(gè)是主導(dǎo)因素，是解決混凝土泌水問(wèn)題的關(guān)鍵。
混凝土原材料和配合比對(duì)混凝土泌水影響最為重要。例如，聚羧酸系減水劑中的羧基、聚醚支鏈等親水基團(tuán)主要通過(guò)吸附、分散、潤(rùn)滑、潤(rùn)濕等表面活性作用，使水泥粒子具有分散性和流動(dòng)性，在水泥粒子擴(kuò)散過(guò)程中，游離水的釋放，改善了混凝土的和易性，減少了拌和水用量。由于聚羧酸減水率高，對(duì)用水量比較敏感，外加劑過(guò)摻可能導(dǎo)致混凝土泌水，過(guò)大的用水量也可能導(dǎo)致混凝土泌水。粉煤灰的燒失量對(duì)混凝土泌水也有一定影響，不同批次的粉煤灰在需水量變小時(shí)，拌和用水量沒(méi)有及時(shí)減小，也會(huì)產(chǎn)生泌水。在實(shí)踐中有時(shí)用Ⅰ級(jí)粉煤灰泌水，Ⅱ級(jí)粉煤灰反而不泌水，就是這種道理。
膠凝材料和砂率也是混凝土泌水的因素。膠凝材料多時(shí)，混凝土的粘稠度大、保水性改善，對(duì)減少泌水有利。水泥用量增大時(shí)，結(jié)合水增多，可泌水分減少。粗砂級(jí)配不良，保水性差，配制的混凝土合易性差。細(xì)砂砂率如果偏大時(shí)，用水量將大幅增加，水泥漿包裹能力降低，同樣也會(huì)造成混凝土泌水。石子針片狀顆粒含量多，級(jí)配不良，用水量增大，泌水性也會(huì)增大。
用膠砂代替混凝土泌水試驗(yàn)，對(duì)所用材料的泌水性進(jìn)行驗(yàn)證，可省工、省時(shí)且快捷方便地研究出材料在不同配合比狀態(tài)下的混凝土泌水性，結(jié)果更接近施工實(shí)際。
試驗(yàn)方法引用標(biāo)準(zhǔn)：GB/T17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》，試驗(yàn)室溫度20±2℃?；炷恋拿谒畽z測(cè)方法用于：⑴調(diào)整水泥與摻合料不同比例,可檢驗(yàn)摻合料（粉煤灰、磨細(xì)礦渣等）在不同摻量時(shí)的泌水性；⑵調(diào)整外加劑的的濃度、不同配方或用量, 可檢測(cè)外加劑在不同摻量和不同濃度、不同配方或用量下的泌水性；⑶配合比不變時(shí)，可檢測(cè)膠凝材料不同批次進(jìn)場(chǎng)材料的泌水性。⑷檢測(cè)和比較混凝土外加劑不同批次的泌水性。
試驗(yàn)儀器：JC/T681-1997行星式水泥膠砂攪拌機(jī)；100ml量筒；容積5L帶蓋的桶3～5個(gè)；精度0.01g,最大稱量2000g的電子天平；混凝土坍落度桶；1000㎜鋼直尺。
試驗(yàn)材料：施工用水泥、粉煤灰、外加劑及拌和用水；選擇ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，標(biāo)準(zhǔn)砂較粗砂漿的泌水問(wèn)題容易暴露出來(lái)。
試配C30、C35墩身混凝土配合比時(shí)宜選用細(xì)度模量為2.6～3.0的中砂，若進(jìn)場(chǎng)材料細(xì)度模數(shù)略有波動(dòng)可適度調(diào)整砂率，0.315㎜以下顆粒一定要滿足級(jí)配曲線要求。碎石最大粒徑一般選用31.5㎜。外加劑用量超過(guò)飽和摻量點(diǎn)之后，混凝土易產(chǎn)生泌水，最佳摻量一般占飽和摻量的90%左右。水膠比一般在0.4～0.45時(shí)泌水性小，膠凝材料用量在350～400㎏之間為宜?；炷涟韬臀锏某鰴C(jī)坍落度以180㎜為宜，一小時(shí)坍落度損失小于10～30㎜，擴(kuò)展度以400～500㎜為宜?；炷恋暮瑲饬繎?yīng)以2～2.5%為基準(zhǔn)。
聚羧酸外加劑改善與水泥適應(yīng)性的方法：⑴適當(dāng)提高減水劑的減水率，可解決坍落度損失過(guò)快的問(wèn)題。⑵為在泌水和坍落度損失這兩個(gè)問(wèn)題上找到平衡，用2%～3%蔗糖取代聚羧酸外加劑的固體含量，可降低泌水性。摻加蔗糖可提高混凝土的粘稠度和漿體包裹性，有利于減少混凝土拌和物的泌水。⑶外加劑廠可在合成工藝和配方上做出適當(dāng)調(diào)整，控制合成中的分子量或者調(diào)整聚合物單體的品種，有利于減少混凝土的泌水。
表1 混凝土配合比與膠砂配合比的轉(zhuǎn)換
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材料 |
水泥 |
粉煤灰 |
砂 |
碎石 |
水 |
外加劑 |
|
混凝土配合比（㎏） |
266 |
114 |
736 |
1100 |
152 |
3.42 |
|
膠砂泌水檢測(cè)（g） |
488 |
209 |
1350 |
0 |
279 |
6．27 |
（1）配料：按表1中的配合比分別稱取各種材料，水泥、砂、水、粉煤灰、外加劑，水泥、砂、粉煤灰稱量精確到1g，水、外加劑精確到0.1g。
（2）投料與攪拌：分別稱量外加劑與水后將其倒入攪拌鍋中，然后倒入水泥，膠砂倒入貯料筒，啟動(dòng)攪拌。
（3）將攪拌過(guò)的膠砂倒入桶內(nèi)，加蓋。按試驗(yàn)方案拌制粉煤灰分別占20%、30%、40%的3個(gè)配合比，靜置4 0min。
（4）泌水判定：在20±2℃室溫下經(jīng)40min靜置后桶中產(chǎn)生分層、沉淀，其結(jié)果是粉煤灰占40%的試驗(yàn)砂漿從桶中倒出后，出現(xiàn)泌水；粉煤灰占30%的砂漿出現(xiàn)跑漿；粉煤灰占20%的砂漿從桶中倒出后，粘稠砂漿向四周均勻攤開，呈現(xiàn)良好的和易性。參見(jiàn)圖1。
圖1 泌水試驗(yàn)
從表2分析，粉煤灰隨著摻量增大泌水增多；從表3分析，外加劑摻量增加泌水有增大的趨勢(shì)；從表4分析，不同廠家的外加劑泌水性不同；從表5、表6分析，溫度對(duì)混凝土初期的泌水性沒(méi)有改變，起主導(dǎo)作用的是粉煤灰摻量；時(shí)間延長(zhǎng)后混凝土的泌水趨勢(shì)逐漸減小，直到不泌水。從表7分析，當(dāng)蔗糖摻量為2%～3%時(shí)合易性好，擴(kuò)展度大，經(jīng)時(shí)損失最小，緩凝效果好，強(qiáng)度較高。
表2 不同摻量的粉煤灰對(duì)泌水性影響
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序號(hào) |
配合比（g） |
粉煤灰廠 |
水泥廠家 |
粉煤灰占(%) |
泌漿量(ml) |
||||
|
水泥 |
粉煤灰 |
標(biāo)準(zhǔn)砂 |
水 |
外加劑 |
|||||
|
1 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶電 |
粵秀牌 |
30 |
7 |
|
2 |
558 |
139 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶電 |
粵秀牌 |
20 |
0 |
|
3 |
418 |
279 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶電 |
粵秀牌 |
40 |
12 |
表3不同外加劑摻量對(duì)泌水性影響
|
序號(hào) |
配合比（g） |
粉煤 灰 |
水泥 廠家 |
外加劑摻量(%) |
泌漿量 (ml) |
||||
|
水泥 |
粉煤灰 |
標(biāo)準(zhǔn)砂 |
水 |
外加劑 |
|||||
|
1 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
5.64 |
韶電 |
粵秀牌 |
0.81 |
0 |
|
2 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶電 |
粵秀牌 |
0.9 |
6 |
|
3 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.9 |
韶電 |
粵秀牌 |
0.99 |
14 |
表4 不同廠家外加劑對(duì)泌水性影響
|
序號(hào) |
配合比（g） |
粉煤灰 |
水泥廠家 |
外加劑廠家 |
泌漿量(ml) |
||||
|
水泥 |
粉煤灰 |
標(biāo)準(zhǔn)砂 |
水 |
外加劑 |
|||||
|
1 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶電 |
粵秀牌 |
五山 |
0 |
|
2 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶電 |
粵秀牌 |
柯帥 |
13 |
|
3 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶電 |
粵秀牌 |
邁地 |
7 |
|
4 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶電 |
粵秀牌 |
格雷斯 |
15 |
表5氣溫變化時(shí)粉煤灰不同摻量對(duì)泌水性影響
|
測(cè)試時(shí)間 |
外部平均溫度（℃） |
10% |
20% |
30% |
40% |
|
30 min |
28 |
不泌水 |
不泌水 |
微泌漿 |
泌水 |
|
60 min |
29 |
不泌水 |
不泌水 |
不泌水 |
泌水 |
|
120 min |
31 |
不泌水 |
不泌水 |
不泌水 |
不泌水 |
表6時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)泌水性影響
|
序號(hào) |
外加劑 摻量(%) |
出機(jī)坍落 度與擴(kuò)展度 |
出機(jī) 泌水性 |
1h坍落度 與擴(kuò)展度 |
1h 泌水性 |
2h坍落度 與擴(kuò)展度 |
2h 泌水性 |
|
1 |
1.2 |
225/580 |
泌水 |
210/550 |
跑漿 |
205/440 |
不泌水 |
|
2 |
1.0 |
225/610 |
不泌水 |
210/500 |
不泌水 |
195/360 |
不泌水 |
|
3 |
1.1 |
210/570 |
跑漿 |
205/510 |
不泌水 |
190/400 |
不泌水 |
表7聚羧酸外加劑中的蔗糖不同摻量對(duì)膠砂泌水性的影響
|
外加劑蔗糖摻量 |
0% |
1% |
2% |
3% |
4% |
5% |
|
初始膠砂擴(kuò)展度(mm) |
560 |
550 |
550 |
580 |
560 |
560 |
|
1h膠砂擴(kuò)展度(mm) |
430 |
450 |
500 |
570 |
500 |
430 |
|
初凝時(shí)間(h:min) |
5:26 |
6:03 |
7:12 |
9:05 |
9:03 |
8:12 |
|
終凝時(shí)間(h:min) |
6:01 |
6:50 |
8:37 |
10:12 |
10:11 |
9:0 |
|
泌水性 |
輕微泌水 |
泌水泥漿 |
合易性好 |
合易性好 |
顯粘稠 |
粘稠 |
|
1d強(qiáng)度（MPa） |
10.5 |
15.3 |
13.9 |
8.2 |
5.3 |
5.6 |
|
2d強(qiáng)度（MPa） |
25.5 |
23.2 |
21.0 |
20.3 |
14.8 |
15.5 |
|
3d強(qiáng)度（MPa） |
33.8 |
32.1 |
30.3 |
28.5 |
26.2 |
25.1 |
注：30%粉煤灰摻量的膠砂配合比，每批試樣裝入玻璃板上的倒立坍落度桶后提起，檢測(cè)膠砂擴(kuò)展度。
自2007年至2011年歷時(shí)4年時(shí)間，在廣州動(dòng)車段基地工程、廣珠鐵路工程和福建莆永高速工程中，將膠砂泌水檢驗(yàn)法應(yīng)用于配合比設(shè)計(jì)和施工現(xiàn)場(chǎng)控制。
在廣珠鐵路工程中，粉煤灰產(chǎn)地由廣州黃埔換成了韶關(guān)電廠粉煤灰，在施工現(xiàn)場(chǎng)的高溫天氣下，橋墩混凝土施工中出現(xiàn)沙線，用現(xiàn)場(chǎng)混凝土材料進(jìn)行膠砂泌水性檢測(cè)。調(diào)整結(jié)果證明：粉煤灰摻量為20%時(shí)無(wú)沁水，粉煤灰摻量30%時(shí)跑漿，粉煤灰摻量40%時(shí)泌水。施工現(xiàn)場(chǎng)配合比中的粉煤灰摻量調(diào)整至20%，泌水現(xiàn)象消失。
在福建莆永高速四標(biāo)段墩柱混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí), 混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，30%粉煤灰摻量，混凝土出現(xiàn)粘板、泌水。改進(jìn)方案是將外加劑中的聚羧酸含固量降低2%，用2%的蔗糖取代, 降低了外加劑的減水率，摻入蔗糖使混凝土變的粘稠，混凝土拌和物的泌水現(xiàn)象消失。
（1）提出一種鑒定和防治混凝土泌水性的新方法——膠砂泌水檢驗(yàn)法，試驗(yàn)結(jié)果和混凝土泌水具有較好的相關(guān)性，對(duì)尋找現(xiàn)場(chǎng)混凝土的泌水主導(dǎo)因素提供了一種簡(jiǎn)單易行的快速查找方法,利于在施工現(xiàn)場(chǎng)的配合比調(diào)整時(shí)做到有針對(duì)性改進(jìn)。
（2）混凝土配合比的優(yōu)化選擇對(duì)混凝土泌水問(wèn)題的解決起著決定性的作用?？赏ㄟ^(guò)在外加劑中摻加2～3%的蔗糖起到明顯減少混凝土泌水的作用。
