水工混凝土泌水现象分析研究

潘全路+王铁强

摘 要：混凝土泌水现象是影响混凝土性能的重要因素之一，对其进行分析研究就显得尤为重要与关键，混凝土的拌合成型硬化是一个复杂的系统过程，造成混凝土泌水的原因是多种多样的，针对混凝土泌水问题，从原因机理、影响因素等方面进行分析，落实到矫治措施，提高混凝土的强度、耐久性等性能。

关键词：混凝土；泌水；影响因素；改善性能；分析

Hydraulic concrete analysis of bleeding phenomenon

PAN Quan-lu，WangTie-qiang

Abstract： The phenomenon of concrete bleeding is one of the important factors affecting the performance of concrete， is particularly important and critical analysis research， concrete mixing molding sclerosis is a complex process， resulting in concrete bleeding because multiplediverse， concrete bleeding from the reasons mechanism， influencing factors analysis and implement rehabilitation measures， to improve the strength， durability and other properties of concrete.

Key words： concrete； bleeding； influencing factors； improve performance； analysis

1.混凝土的泌水机理

混凝土拌合物浇筑之后到开始凝结期间，由于各组成材料的密度不同，如果配合比不当，粘聚性差，会出现骨料和水泥浆下沉、水分上浮，在已浇筑构件的表面析出水分，此现象称为泌水。泌水的通道产生于水泥浆与固相骨料之间，同时伴随着泌水现象的出现。

混凝土是由水、水泥、粗细骨料、掺合料、外加剂拌和硬化而成，质量好的混凝土应该是所有组分及气泡分布均匀稳定。产生不均匀的情况是混凝土拌合物各组分出现层状分离现象、某些组分分离析出、水分泌出等现象。造成拌合物不均匀的直接原因是由于各组分密度不同导致的沉降和上浮。泌水后的混凝土在宏观上仍然是均匀的，但会导致混凝土上表面不均匀和内部局部不均匀。

根据水分在混凝土中的存在状态，可将混凝土中的水分分为结合水、润湿水和自由水。水泥中反应速度快的部分在遇水后会发生水化反应，消耗部分水，这部分水被定义为混凝土中的结合水，不能被邻近部位的水分置换，也无法泌出拌合物；水遇到干燥状态的水泥、骨料等以后，水泥和骨料表面会吸附一定量的水，使干燥的材料湿润，这部分水受到固体材料表面的吸附，不能泌出拌合物，但可以被邻近部位的水分置换，这部分水被定义为润湿水；混凝土中其余的水分为自由水，在混凝土中起润滑的作用。

混凝土坍落度在很大程度上取决于自由水的多少及其润湿效果，这部分水与固体材料的联系较少，可以从混凝土中泌出。水分从混凝土内部泌出到表面，需要经过较长的距离，犹如经过弯弯曲曲的微细水管，最后到达表面。如果各种材料颗粒级配好，堆积密实，孔隙微细，则水分泌出需要经过的距离很长，会使泌水量减小；或者水分泌出的通道被阻断，泌水量也会减小。

2.泌水对混凝土性能的影响

泌水在混凝土中是不均匀产生的，泌水以后的混凝土组分变得不均匀，混凝土在泌水部位产生空隙缺陷，导致该部位的混凝土抗压、抗拉强度降低，这些部位强度的下降会导致混凝土整体强度的降低。不过，泌水对混凝土强度的影响很有限，但对混凝土的抗冻性、抗渗性及防止钢筋锈蚀等耐久性能的影响则很大。从泌水的产生机理可知，水分从混凝土内部泌出到表面，在混凝土中形成了从内到外贯通的通道，虽然这些通道很难发现或通过仪器观察到，但对于抗氯离子渗透性能要求很高的海洋工程混凝土影响很大。这是由于来自海洋中的具有极强穿透能力的氯离子、含盐雾潮湿大气中的氧和湿气等腐蚀性介质，很容易沿着泌水留下的通道进入混凝土内部，到达钢筋表面，引起钢筋锈蚀或直接与水化产物发生腐蚀反应；同样由于泌水通道的存在，使长期受风霜雨雪侵蚀的混凝土的内部很快达到水饱和状态，高度水饱和的混凝土在冻融循环作用下，很快产生冻融破坏，这对于抗冻混凝土来讲是不允许的。此外，混凝土浇筑后产生泌水，水蒸发量超过一定程度时，由于毛细管的收缩作用，会在混凝土表层产生塑性收缩，由于砂石密度大于水泥浆体密度，会发生不均匀沉降收缩。如果混凝土终凝前抹压不够和养护不及时，就会产生塑性裂缝，同样会严重影响到混凝土的耐久性。另一方面，泌水挟着水泥沿着混凝土结构的模板接触面溢出，不仅引起砂线、露砂等外观质量缺陷，也会影响到混凝土强度和变形性质等质量问题。对于保水性差的混凝土拌合物，在运输与浇捣中，在凝结硬化前泌出的水分聚集到混凝土表面会引起表面疏松，若聚集在骨料或钢筋的下表面形成孔隙，会削弱骨料或钢筋与水泥石的粘结力，影响混凝土的质量。

泌水现象对混凝土所产生的影响极为重要，对其进行分析显得尤为重要与关键。混凝土产生泌水现象以后，一般都会出现缺陷等，而且产生泌水现象部位的抗压、抗拉强度等将进一步降低，进而会在很大程度上降低了混凝土的整體强度。一般而言，泌水现象对于混凝土的强度影响不是很大。但是，对于混凝土的耐久性则影响极为关键，必须引起我们的足够重视。实际上，泌水现象对于混凝土耐久性的影响，主要是因为水分从混凝土内部分泌到其表面以后，在混凝土中就形成了从内到外的细小通道。而这些通道首先降低混凝土的抗渗透能力，而且对于混凝土的抗渗透性能的影响作用非常大，这一点必须引起足够重视，并积极采取有效措施加以解决落实。第二，泌水现象对于混凝土的抗腐蚀及抗冻能力的影响比较大，这是因为腐蚀性物质经过细小的通道，一般比较容易进入混凝土的内部，从而到达钢筋所在部位造成了钢筋的腐蚀或者生锈，也可以直接同水化产物发生一些腐蚀或者反应。同样的道理，因为存在泌水现象以及细小的通道，使得了长期受风霜雨雪侵蚀的混凝土很快就能达到饱和状态。一般而言，处于饱和的混凝土，会在冻融等的循环作用下，对混凝土产生一定的冻融或者破坏作用，这对于混凝土来说是绝对不允许出现的。此外，混凝土浇筑以后产生的泌水现象，当水蒸发超过一定的程度以后，因为毛细管收缩作用的影响，会在混凝土的表层产生一定程度的塑性收缩。而由于砂石的密度比水泥浆的密度要大，这样就容易产生不均匀的沉降收缩等现象。假如混凝土在凝固以前由于抹压不够或者养护不及时等时，就会产生一定程度的裂缝。而产生的这些裂缝，一般都会严重影响到混凝土的质量与耐久性。

3.影响混凝土产生泌水现象的因素分析

3.1 水泥的凝结时间对泌水的影响。

水泥的凝结时间越长，所配制的混凝土凝结时间就越长，且凝结时间的延长幅度较水泥净浆成倍地增长，在混凝土凝结硬化之前，水泥颗粒沉降的时间越长，混凝土越易泌水。

3.2温度对泌水的影响。

施工时温度升高也同样会使空气流动速度加快，使水泥混凝土表面失水速度加快。减少了水泥混凝土内多余水的含量，泌水现象就会减少。这也是夜间施工比白天施工、冬季施工比夏季施工更容易泌水的直接原因。

3.3水泥混合料种类及掺量对泌水的影响。

不同品种、不同强度等级的水泥的保水性、凝结时间、早期强度都差异较大。采用矿渣水泥保水性差，泌水性大，拌制混凝土时容易析出多余水分，形成毛细管通路；粉煤灰水泥需水量较小，泌水速度较快，容易引起失水裂纹。

3.4 减水剂对混凝土泌水的影响

对一些有大流动性要求的混凝土，如泵送混凝土，通常采用掺减水剂和泵送剂等办法可以改善混凝土的工作性。根据减水剂的作用机理，极性分子吸附在水泥颗粒周围，使得颗粒之间相互排斥，减少絮凝作用，释放被水泥颗粒包裹的水分，同时使水泥颗粒表面的吸附水层变薄，所需的润湿水量大大减少。以此机理，减水剂会使新拌混凝土中的可泌自由水量增加，使泌水增大。但是另一方面，由于减水剂的减水作用，同样坍落度的混凝土所需的拌和水量大大减水，使混凝土中的可泌自由水量减水。最终的泌水情况取决于哪种作用起主导作用。减水剂与水泥的适应性也影响混凝土的泌水，关于适应性机理，目前还没有公认的研究成果。

3.5 集料对混凝土泌水的影响

混凝土的组成材料砂石集料含泥量较多时，会严重影响水泥的早期水化，黏土中的颗粒会包裹水泥颗粒，延缓并阻碍水泥的水化及混凝土的凝结，从而加剧混凝土的泌水。当石子的级配不良时，使混凝土和易性变差，也会导致混凝土泌水。如集料粒径越大，混凝土的泌水越严重。一般认为，在其他条件相同的情况下，粗集料粒径大比粒径小m的混凝土泌水量大一些。而砂的细度模数越大，细颗粒越少、粗颗粒越多，混凝土则越易泌水。

3.6 配合比对混凝土泌水的影响

3.6.1混凝土单位用水量的影响

水泥浆赋予混凝土拌合物一定的流动性。在水胶比不变的情况下，单位体积内水泥浆愈多，混凝土拌合物的流动性愈大。若水泥浆过多，将会出现流浆现象，使混凝土拌合物的粘聚性变差。无论是水泥浆的多少，还是水泥浆的稀稠，对混凝土拌合物流动性起决定性作用的是用水量。因为提高水胶比或增加水泥浆的用量最终都表现为混凝土用水量的增加。

3.6.2混凝土水胶比的影响

水胶比决定水泥浆的稠度。在水泥用量不变的情况下，增大水胶比会使拌合物的流动性加大。如果水胶比过大，会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良而产生流浆、离析现象，严重影响混凝土的强度。因此在混凝土生产时应严格监控用水量的变化，防止用水量严重超出设计用量，这也是生产控制的关键。

3.6.3混凝土砂率的影响

砂率是指混凝土中砂的用量占砂石总用量的百分率。混合料中，砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下，若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土混合物就显得干稠，流动性小。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，增大单位用水量。若砂率过小，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，也会降低混合物的流动性，使混凝土拌合物的粘聚性、保水性变差，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失。

3.7 施工方法对混凝土泌水的影响

施工过程中影响混凝土泌水的因素有振捣和混凝土每层浇筑的高度。振捣过程中，混凝土拌和物处于液化状态，此时其中的自由水在压力作用下，很容易在拌和物中形成通道泌出；对钢筋密集的部位，每次浇筑的高度应小于50cm，如大于50cm，则容易导致混凝土振捣不到位，形成泌水。另外，泵送混凝土的泌水与泵送工艺有直接关系。泵送混凝土，在压力下骨料吸附混凝土中的水分，压送到泵管出口回到大气压下将吸附的水分排出，于是出现了泌水。过振也是产生泌水的一项不可忽视的因素。在一处振捣时间过长是不利的，它将引起材料的离析，特别是单位用水量大的混凝土更为明显。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。混凝土的运输距离远，搅拌时间长，易产生泌水。混凝土输送和浇筑过程中，从过高的地方沿溜槽滑下，会加剧离析的发生。同一配比的混凝土，浇筑高度越高，泌水量越多。

4.降低混凝土泌水的措施 改善混凝土性能

4.1改变设计理念

现有的规范中对混凝土耐久性是以最大水胶比和最小水泥用量来控制的，其出发点有二，一是根据工程的重要性与设计年限，二是成本与经济性，用水胶比和水泥用量来控制造价，由此来分配混凝土的经济成本，此设计思路，造成同一结构不同部位的混凝土其耐久性有很大区别，这一先天的客观约束导致人们认为水胶比的属性就是为了控制耐久性，与其它无关，是有历史原因的，因为原来的胶凝材料只有水泥，没有其他掺和料，为了服从水胶比定律，只能用调节水胶比的方法来控制建筑成本，现在有了众多活性掺和料，因此，需要控制与混凝土耐久性相关的混凝土泌水问题，就必须控制住混凝土饱和用水量，因此，一般地，混凝土最大水胶比不能大于0.45，最小水泥用量可以小于现行标准直至只要满足强度需要即可，并且，为了发挥掺和料的特性，需要将混凝土的强度评定时间延长。

4.2 匹配水泥与外加剂

减水剂的选择首先应根据施工组织设计、施工工艺的要求，确定混凝土从拌和到入模前所需的运输、等待所消耗的时间、环境温度（罐车内温度）对混凝土和易性造成的影响。

4.3改善配合比设计与验证方式

4.3.1 材料的选择

水泥粗细程度的控制指标应以颗粒級配为主。水泥应选择出厂温度低、饱和用水量高、流动度大、C3 A，C4 AF小的产品。选择水泥生产单位，应进行外加剂相容性试验。用外加剂相容性试验优选外加剂。外加剂的保塑性能应根据施工要求，季节影响随时调整。粉煤灰、矿粉以需水量比和烧失量为主，活性指数、细度次之。集料的吸水率不应大于2%。

4.3.2配合比

将水泥与减水剂样品进行配伍试验，选取最佳组合。将最大水胶比控制在0.45以下。检测外加剂的最佳掺量，略低于最佳掺量作为混凝土的实际掺量。测得掺外加剂混凝土的饱和用水量作为控制泌水的临界点。模拟施工条件进行混凝土坍落度延时损失试验和试件制作。试拌混凝土时应考虑水泥的实际温度。砂率宜根据入模时的混凝土坍落度确定。配合比应根据季节进行适当调整。

4.4正确使用掺和料

胶凝材料浆体体积在纯水泥过渡到掺加不同用量粉煤灰的过程中不发生变化是确保抗压强度变化减缓的主要标志，同时，用水量的减少使泌水产生的可能性减小。

4.5 使用防泌水外加剂

4.6 优化搅拌设备

4.7 改善施工工艺

参考文献

[1] 冯浩、朱清江.混凝土外加剂工程应用手册[K].北京：中国建筑工业出版社，1999

[2] GB8076-2008.混凝土外加剂[S]

[3] SL352-2006.水工混凝土试验规程[S]