预拌混凝土在施工中出现的问题及其原因

马腾坤，汪澜

（中国建筑材料科学研究总院，绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024）

预拌混凝土在施工中出现的问题及其原因

马腾坤，汪澜

（中国建筑材料科学研究总院，绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024）

水泥混凝土作为一种优良的建筑材料，是目前建筑工程中用量最大、应用范围最广的建筑材料之一。良好的和易性、稳定而均质的预拌混凝土是保证施工质量的前提。本文分析了施工过程中混凝土出现问题的原因，对于控制预拌混凝土施工质量，保障混凝土构件的耐久性具有重要意义。

预拌混凝土；问题；原因

0 前言

预拌混凝土是目前桥梁、房建等建筑施工领域中用量最大、使用范围最广的建筑材料。新（预）拌混凝土质量的好坏直接决定着混凝土结构件的耐久性。预拌混凝土的质量又取决于其工作性，良好的工作性不仅能保障建筑施工质量，更是保证建筑结构件耐久性的前提。本文结合桥梁施工工程，论述预拌混凝土在施工中普遍存在的问题并分析其原因。

1 混凝土和易性概念

混凝土和易性也称为工作性，是混凝土拌合物在搅拌混合、运输、浇筑、振捣且成形后具有质量均匀密实的性能。混凝土和易性是一项综合指标，包括流动性、黏聚性、保水性、易密性等四个方面。

（1）流动性是指混凝土分散系统克服内阻力而产生变形的性能，也就是混凝土拌合物在本身自重或外力的作用下，是否易于流动的能力[1]。

（2）黏聚性是保证混凝土在运输及浇筑过程中具有一定的粘性、整体性和稳定性，不发生各组成材料分层和离析现象的性能，反映了预拌混凝土的均匀性[2]。

（3）保水性是指新拌混凝土在施工过程中具有一定的保持水份不向外逸出的能力。保水性差，拌合物容易泌水，并在混凝土内形成贯通的泌水通道，不但影响混凝土的密实性，降低强度，还会影响混凝土的抗渗性、抗冻性和耐久性，它反映了新拌混凝土的稳定性[2]。

（4）易密性是混凝土拌合物在进行振捣或振动时，克服内在和表面的抗力，以达到拌合物完全密实的能力[1]。

以上四个性能之间相互联系，又有一定的矛盾性，“和易性”就是这四个性质的矛盾统一。一般情况下，预拌混凝土的流动性若变大，则粘聚性和保水性会变差，反之亦然[1]。在施工过程中，在混凝土流动性满足基本的施工要求的前提下，力求保证混凝土具有良好的黏聚性和保水性，从而得到工作性满足要求的混凝土拌合物。

2 施工中出现的问题

2.1 离析与泌水及原因

2.1.1 离析与泌水

在浇注钻孔桩过程中，经常出现因混凝土离析，黏聚性不良导致浇注导管堵管；在浇注承台、系梁等结构过程中，常常因混凝土流动性过大（离析、泌水），对模板形成较大的侧压力，易造成木质模板“跑模”。

离析可定义为新拌混凝土中各组分发生分离导致其分布不再均匀。离析有两种形式：第一种是砂浆从混凝土整体分离出来，这种情况下是干的混凝土拌合物所具有的；第二种是泌水，是湿的混凝土拌合物特征。泌水是混凝土在浇注和振捣以后、凝结之前，在表层上出现水份的现象，泌水是由于在较重的固体组分沉降时，组成材料的保水能力不强，以致拌合水处于分散状态所引起的。浮浆是与泌水一起发生在表面的现象，其原因是在混凝土内部通道里上浮的水中带有极细的水泥颗粒，粉砂和黏土（粗骨料中的杂质），在表面沉积成一层稀浆。[3]

2.1.2 离析与泌水的原因分析

造成预拌混凝土泌水、离析的原因有很多，经常会出现以下几种原因：（1）混凝土流动性、稠度不合适造成的，生产时可以通过稍微加减单位用水量来改善；（2）河砂等细骨料中，含水量波动较大，未能及时测试河砂的含水量。含水量过大，砂中的水处于过饱和状态，当混凝土拌合物在搅拌机中搅拌时，砂子表层毛细管中的水不能及时的释放出来，导致施工配合比中单位用水量过大；（3）细骨料（河砂）级配不良，或河砂中石子含量大，造成施工配合比中的砂率过低；（4）粗骨料（碎石、卵石等）级配不符合规范要求，粒径太大或者太小的粗骨料数量过多；（5）砂石含泥量过大将使水泥浆同骨料的粘结力降低，水泥浆对骨料的包裹能力下降，导致与骨料的分离；（6）粉煤灰等矿物外加剂的粒度分布或活性不符合规范要求，需水量降低；（7）浇筑、振捣方法不当等。

2.2 坍落度损失及原因

2.2.1 坍落度损失

预拌混凝土在施工中经常会出现坍落度损失较大现象，导致混凝土运输车到工地现场后，混凝土拌合物很难从运输车中卸出来，导致工程结构无法进行正常的浇筑，延误工期。

坍落度损失是指新拌混凝土中游离水，一部分参加水泥水化形成钙矾石和水化硅酸钙等水化产物，一部分吸附于水化产物表面，其余大部分蒸发而消失，混凝土拌合物逐渐变稠、凝结。在施工中，如果说某一种混凝土有坍落度损失，通常是指一种发生很快而又特别大的坍落度损失，超出一般可以预期，并非正常的情况。[3]

2.2.2 坍落度损失原因分析

造成混凝土坍落度损失的原因主要有：

（1）水泥与外加剂适应性差，减水剂主要作用是吸附在水泥矿物的表面，降低分散体系中两相的界面自由能，提高分散体系的稳定性，在相同条件下，水泥成分中对减水剂的吸附性大小依次为 C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。若水泥中 C3A、C4AF 含量较高，则大量减水剂被其吸附，占水泥成分较多的C3S 和 C2S 就显得吸附量不足，动电电位下降，导致混凝土坍落度损失变大。

（2）水泥中碱含量多，外加剂中缓凝成分吸附在水泥颗粒的表面，形成一层吸附膜，在一定时间内有效阻止水泥水化，而大量的碱会破坏吸附膜，使水泥继续水化，失去缓凝作用，加速坍落度损失。

（3）水泥中石膏掺量过低或石膏中半水石膏含量较大。石膏与 C3A 反应生成钙矾石沉淀在 C3A 表面上，延缓其水化，当石膏掺量不足时，C3A 水化较快，会产生不正常凝结，因此流动度损失很快，直接表现为坍落度损失过快。当溶解度较高的半水石膏取代二水石膏时，造成水泥组分中钙离子溶解，有利于 C3S 的水化，加速凝结和早期强度发展。

（4）水泥细度过大，吸附更多的减水剂，降低液相中残留减水剂的含量，造成坍落度损失过大；颗粒越细，细颗粒越多，增大早期水化放热，这也会加剧坍损。

（5）新进场的水泥温度较高，水泥水化速度快，混凝土中游离水变为结合水的比例变大，坍落度损失变大。

（6）搅拌、运输、浇筑、振捣、抹面等工序所耗费的时间太多。

（7）混凝土原材用水化热过大的胶凝材料或在高温环境中使用混凝土，易造成混凝土的温度过高，水化速度加快，加剧混凝土的坍落度损失。

2.3 早龄期大体积混凝土裂缝

在现场施工过程中，现浇混凝土几个箱室的箱梁顶板、腹板，承台等大体积混凝土，在浇筑两天后往往出现较大、明显的裂纹，导致严重的工程质量问题。

2.3.1 裂缝分类[4]

（1）失水裂缝。混凝土在塑性阶段，混凝土中绝大部分水以自由水形式存在，若此时受到环境温度、大风、和水泥水化速度过快等因素影响，自由水就会大量蒸发或消失，失水会使混凝土产生收缩应力，如果失水速率超过实际的泌水速率，就会使由于强度增长产生的抗拉能力低于这种收缩应力，从而引发裂缝的产生。

（2）温度裂缝。和其他材料一样，热胀冷缩是混凝土的一个基本特性。温度降低时，混凝土中会产生收缩应力，当这种收缩应力超过了混凝土的抗拉能力时，就会产生温度裂缝。

（3）干缩裂缝。混凝土在高温和干燥等因素的影响下，水泥水化分子中的化学结合水就会散失，从而产生收缩，收缩对混凝土表面产生的拉应力超过了混凝土抗拉能力时就有可能产生裂缝。

（4）受力裂缝。由于地基承载力不足，导致现浇混凝土箱梁等结构承受超过其抗拉和抗压能力的外力作用时产生的裂缝。

2.3.2 裂缝产生的原因[4]

（1）水泥细度越细，水泥颗粒的比表面积越大，水化速度快，放热较集中，很容易产生裂缝。

（2）水泥颗粒级配分布过于集中，很难与混凝土中粗细骨料组成混凝土大系统内连续而又合理的级配，使混凝土在微观上抗拉能力变差。

（3）水泥中 C3S 含量过高，水泥水化时放热量就会过大，使混凝土升温过快，很容易产生收缩裂缝。

（4）在施工混凝土配合比中，尤其是高强度等级混凝土结构的配比中，为了提高早期强度，增加水泥用量，降低某些矿物掺合料的掺量，甚至是限制其加入，从而导致水化热过大，升温过快，产生裂缝。

（5）为了加快工期，易于浇筑混凝土结构，往往使得混凝土的流动度过大，大量水份蒸发后，在混凝土结构中留下大量的空隙，混凝土凝结收缩形成裂缝。

（6）施工现场环境中，若风力较大，相对湿度较低，温度较高，很容易产生裂缝。

（7）振捣不当，混凝土养生不及时，不到位，未能及时二次抹面导致水份从毛细管中蒸发，也能产生裂缝。

3 结束语

在混凝土施工过程中，除以上问题经常出现外，有时新拌混凝土还会出现“假凝”问题，可以通过延长搅拌时间，或加入适当的外加剂加以解决。为了使预拌混凝土具有适宜的和易性，从而保证混凝土的施工质量以及混凝土结构良好的耐久性，在混凝土拌合站平时还应注意一些事项。例如，存放外加剂容器要有防雨措施；降雨过后，混凝土运输罐车内的雨水必须及时清除；装载机进行铲料时，要从离地面大约 10cm 高处铲起，保证所铲砂子的含水情况要大体稳定等等。通过了解混凝土在施工中出现的问题，对于控制施工质量具有重要意义。

[1] 杨春常，张训．对新拌混凝土工作性能表征方法的探讨[J].广东建材，2013(6): 18．

[2]周娟．影响新拌混凝土工作性的因素及改善措施[J]．山西建筑，2012，38(26): 130-131．

[3] P.Kumar Mehta,Paulo J.M.Monteiro.Concrete Microstructure, Properties, and Materials[M]．覃维祖，王栋民，丁建彤译．北京：中国电力出版社，2008: 233-254．

[4] 杨文科．现代混凝土科学的问题与研究[M]．北京：清华大学出版社，2012: 88-99．

［通讯地址］北京市朝阳区管庄东里建材院（100024）

马腾坤（1988—），男，硕士研究生，主要从事水泥混凝土水化研究。