[摘 要]本文主要讨论了混凝土表面起粉的原因,其中泌水是导致混凝土表面起粉的重要因素。本文通过对混凝土起粉、泌水的分析研究,寻求有效的控制方法。
[关键词]混凝土;起粉;泌水
0 前言
混凝土表面起粉成了商品混凝土工程中的一大弊病。现在混凝土地面、楼面等工程对混凝土的性能要求不再一味的停留在混凝土强度等级上,其平整性、耐磨性、抗渗性、抗化学侵蚀、抗碳化、抗冻性、抗钢筋锈蚀等性能逐渐提上议题。目前,混凝土的表面起粉现象很普遍,虽然混凝土表面起粉不会对混凝土的强度等级造成影响,但它也会带来一系列的问题,如前面所述混凝土表面的平整性、耐磨性以及混凝土的抗渗性、抗冻性等,给混凝土生产企业、水泥企业、施工单位之间引发了许多纠纷。
那么,引起混凝土表面起粉的原因是什么呢?混凝土的泌水是导致混凝土表面起粉的一个重要因素[1],除此之外,也可能是由于养护时间不足或过分失水引起的,这里我们着重讨论泌水。
混凝土泌水是指混凝土在运输、振捣、泵送过程中出现粗骨料下沉、水分上浮的现象。泌水会造成混凝土表面水胶比过大,即使水化充分,混凝土表面结构也是疏松的,导致强度太低,最终使混凝土表面起粉。泌水是新拌混凝土不可避免的现象,泌水的多少与原材料、混凝土配合比及施工等因素有关,可缓解但不能消除。
1 胶凝材料
不能使用受潮的胶凝材料,因为受潮的胶凝材料往往因结团,不易搅拌均匀,且其活性降低,胶结性能差,造成混凝土强度、硬度和耐磨性都显著降低。
1.1 水泥
水泥是混凝土中的重要组成材料,与混凝土的泌水性密切相关。水泥的品质及矿物成分含量、凝结时间、细度和颗粒分布都会影响混凝土的泌水性能。
(1)不同品质及矿物成分含量的水泥在保水性、凝结时间和早期强度方面有很大的差异。在实际生产中使用较多的是普通硅酸盐水泥,矿渣水泥也时常会用到。矿渣水泥的保水性差、泌水性大,拌制混凝土时要格外注意生产控制。此外,C3A 含量高的水泥具有高保水性,因而混凝土拌合物的泌水性小,但 C3A 是影响外加剂与水泥适应性的关键因素,会直接影响混凝土拌合物的坍落度和坍落度损失。
(2)水泥的凝结时间(初凝时间)越长,所配制混凝土的凝结时间就越长,且凝结时间的延长幅度比水泥净浆成倍地增长,因而在混凝土凝结硬化之前颗粒(包括胶材颗粒和集料颗粒)的沉降时间就越长,混凝土就越容易泌水,最终引起混凝土表面起粉。
(3)水泥的水化速度与颗粒细度及分布有很大的关系,水泥细度越大、颗粒越粗、颗粒分布中的细颗粒(<5 m)含量越少,早期水泥的水化量就越少,产生泌水的可能性就越大,从而使混凝土表面起粉的可能性就越大。
1.2 矿物掺合料
1.2.1 粉煤灰粉煤灰对泌水的影响取决于粉煤灰的品质。从理论上讲,品质好的粉煤灰有利于提高混凝土的粘聚性、保水性,使混凝土无离析、泌水现象。由于粉煤灰含有较多的微细球形颗粒,有利于改善混凝土的流动性,相同坍落度下混凝土的需水量减少,并有助于截断混凝土内的泌水通道(粉煤灰的微集料效应和形态效应)[2]。然而粉煤灰品质不好时,如粉煤灰的活性很低,使得混凝土中结合水量显著减少,导致可泌水增加;粉煤灰细度越大,其需水量比越大,导致混凝土用水量增加,而粉煤灰中的碳粒和多孔颗粒大部分存在于较粗的颗粒中,由于多孔颗粒吸水后的释水,导致混凝土的泌水量增加;粉煤灰的颗粒形状是球形玻璃体,这种形状不利于吸附混凝土中的水分,也可能使混凝土中的可泌水增加。
1.2.2 矿粉
矿粉的加入能显著降低水泥浆体的屈服应力,改善混凝土的和易性,但矿粉中玻璃体的保水性较差,加上矿粉水化时间上的滞后性和对养护条件的必要性要求,当矿粉的比表面积较小,掺量较高时,会增大混凝土的泌水量,从而易引发混凝土表面起粉的质量问题。
2 集料
(1)当集料含泥量较多时会严重影响胶凝材料的早期水化,黏土中的颗粒会包裹胶材颗粒,延缓并阻碍胶凝材料的水化反应及混凝土的凝结,使得混凝土内部可泌水增多从而加剧混凝土的泌水,导致混凝土表面起粉。
(2)石子粒径越大,混凝土越易泌水,并导致混凝土表面起粉。
(3)砂的细度模数越大,砂越粗,越容易造成混凝土泌水,尤其是 0.315mm 以下及 2.5mm 以上的颗粒含量对泌水影响较大。细颗粒越少,粗颗粒越多,混凝土越易泌水,越易起粉。另外说明:对于细度模数小于 2.3mm 的细砂,规范要求不宜使用,因为细砂的强度低、需水量大、干缩性大,容易造成表面开裂,保水性差,不利于表面修光;与水泥的粘结性能差,降低砂浆的强度。所以混凝土路面或地面一旦使用细砂,表面起砂的可能性很大。
3 外加剂
对于一些有大流动性要求的混凝土,适宜的外加剂掺量可达到改善混凝土工作性的目的,但是当掺量过多时,会造成混凝土的离析及释放大量的游离水,水和外加剂泌出混凝土表面,如果外加剂中含有缓凝成分,还会加剧影响混凝土的凝结,使泌水更严重[3]。混凝土中含气量的提高,有利于减小混凝土泌水。
4 配合比
4.1 水胶比
水胶比过大时,由于混凝土中游离水分的蒸发,在水泥浆面层产生过多的毛细孔,降低了密实性及混凝土表面的强度,使混凝土表面容易起粉。另外,表面水分过多,混凝土面层的抹压修光时间延长,甚至有可能超过水泥的终凝时间,造成施工表面质量无法保证。
4.2 单位用水量
在水胶比不变的情况下,单位体积内水泥浆越多,混凝土拌合物的流动性就越大。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,从而使混凝土容易泌水,导致表面起粉问题。
4.3 矿物掺合料的掺入比例
所有掺合料都经过二次水化,在时间上有一定的滞后性,对养护条件有必要性要求,矿物掺合料的掺入比例如果太大,会使水泥所占比例很小,即熟料的比例很小,使混凝土凝结时间过长,混凝土在硬化前,颗粒的沉降时间就越长,混凝土越容易泌水,同时其表面强度也越低,混凝土表面越易起粉。
4.4 砂率
砂的保水性是比较差的,混凝土一旦泌水,表面起粉、起砂是肯定会发生的。因此,混凝土配合比设计时在保证强度的前提下,砂率应尽可能降低。5 施工方面
5.1 在混凝土罐车中随意加水、加外加剂施工方为追求施工速度,便于施工,在混凝土罐车到达现场后,不管混凝土本身和易性就直接往罐车中加水或外加剂,致使混凝土离析、泌水,浇筑后表层起粉。
5.2 混凝土浇筑高度
混凝土浇筑过程中,从过高的地方沿溜槽滑下,会加剧混凝土的离析、泌水,而引发混凝土表面起粉。
5.3 过振和局部严重过振
过振和局部过振都会造成混凝土结构不均匀,出现离析、泌水,引起混凝土表面起粉。
现在商品混凝土中大多掺有粉煤灰,过振时,粉煤灰自重较轻,会在混凝土表面富集,由于粉煤灰不具有水硬性,当混凝土表层水分挥发后,就会出现起粉现象。
5.4 不适宜的压平修光时间
修光过早,有时会使混凝土表面会析出水,影响表层强度,有时会由于修光阻断泌水通道,在修光压实层下形成泌水层,造成修光层脱落(即起壳);修光时间过迟,则会扰动或损伤水泥胶凝体的凝结结构,影响强度增长,造成面层强度过低,也会出现起粉或起砂、起皮现象。
6 控制方法
(1)按现行国家标准或行业标准严格把控原材料质量。
(2)配合比设计时防止水胶比过大,单位用水量过高,矿物掺合料掺入比例过高,并尽可能降低砂率。
(3)施工方要防止施工人员在混凝土罐车中随意加水或外加剂,防止混凝土浇筑过程中从过高的地方滑下,防止混凝土拌合物过振和局部过振,选择适宜的压平修光时间。
7 结束语
混凝土是一种多组分材料,牵一发而动全身,控制混凝土质量要从各个方面入手,包括原材料控制、配合比设计及混凝土生产企业和施工方的沟通,力求解决混凝土的弊病。
参考文献
[1]吴笑梅,樊奥明,简运康. 混凝土表面起粉的原因及控制措施[J]. 水泥,2003,(6): 13-15.
[2]GB/T 1596-2005,用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].
[3]刘加平,刘建忠,田倩,等. 外加剂改进混凝土泌水的试验研究[J]. 混凝土与水泥制品,2004(4)y: 15-17
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