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从混凝土拌合物泌水方面说说早期开裂

从混凝土拌合物泌水方面说说早期开裂

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【摘要】:
混凝土泌水是指混凝土拌合物浇筑后,由于各组分之间密度的差异的影响下发生的部分颗粒下沉,水分上浮至混凝土表面的现象。

 

   混凝土泌水是指混凝土拌合物浇筑后,由于各组分之间密度的差异的影响下发生的部分颗粒下沉,水分上浮至混凝土表面的现象。质量良好的混凝土拌合物应具有良好的匀质性,即拌合物的各组分均匀分布。混凝土拌合物浇筑成型过程中或者浇筑后,如果出现骨料下沉,浆体上浮或者其他分层现象,都是拌合物状态不良的表现。混凝土拌合物的离析、泌水是拌合物不良的具体表现,在混凝土生产过程中造成这一现象的原因很多,而且很多因素相互联系,相互影响,错综复杂。从混凝土泌水形成的原因来看,既有原材料方面因素,也有配合比方面的因素,甚至施工工艺也会造成混凝土拌合物泌水。如,水泥的细度、矿物组成,掺合料种类、品质及掺入量,外加剂种类、品质及掺入量,配合比中的单位用水量、水灰比、砂率,施工的环境天气、温度,施工及养护方法。

虽然造成混凝土拌合物泌水的原因很多,但只要细心观察原材料的变化,加强试验和生产取样,拌合物泌水还是可以控制的。混凝土生产过程中,原材料变化配合比调整不当或者来不及调整,是造成混凝土拌合物泌水的常见原因。在混凝土生产过程中,操作员往往简单地依据拌合物坍落度变化加减水,试验员在保持水胶比不变的情况下增加或减少用水量,或者增加或减少外加剂用量,这都是容易造成拌合物泌水的原因。无论是简单地加水,或者保持水胶比情况下增加用水量,或者增加外加剂用量,这些都会造成拌合物中自由水增加,可泌自由水增多,容易造成混凝土泌水。混凝土拌合物状态是混凝土质量控制的一项重要内容,拌合物泌水是出厂检测的主要内容,也是试验员和操作员必备技能。

(一)混凝土拌合物泌水的影响

   混凝土拌合物泌水对混凝土的影响主要表现在两个方面,一方面是拌合物的工作性,严重时造成堵管,另一方面是影响塑性收缩与开裂、抗渗性等耐久性。

1)泌水对混凝土开裂的影响

   混凝土拌合物泌水容易造成拌合物匀质性变差,水分上浮造成表面水胶比变大,下层粗骨料增加。混凝土拌合物的不均匀沉降容易造成混凝土裂缝的机率增加,一方面沉降容易形成沉降裂缝,顺筋开裂,另一方面拌合物分层形成浆体层、砂浆层、粗骨料,研究表明浆体层:砂浆层:粗骨料=3:2:1,表层收缩增加容易开裂。从控制失水造成的塑性裂缝的角度来看,适当的泌水可以补充混凝土表面水分的蒸发有利于防止其表面发生塑性收缩开裂。

2)泌水对硬化混凝土性能的影响

   混凝土拌合物泌水容易造成混凝土内部组分的不均匀分布,导致混凝土强度降低。混凝土拌合物在泌水过程中遇到粗骨料阻挡,在粗骨料下方形成水囊,造成此部位缺陷增加,混凝土强度下降。混凝土拌合物泌水过程中会在内部形成泌水通道,会减弱骨料与浆体的粘结强度,降低混凝土的强度。 此外,混凝土泌水形成的通道也会降低混凝土硬化后的抗渗性能,也会降低混凝土的抗冻性及抵御硫酸盐等化学侵蚀的能力。

(二)混凝土泌水的类型

   混凝土拌合物泌水的时间的长短,泌水速度的快慢,与水胶比和拌合物坍落度大小有很大的关系。拌合物坍落度的增加造成拌合物保水性下降,混凝土泌水时间逐渐变短。水胶比增加,造成拌合物中自由水增多,更容易泌水。

1)拌合物泌水早、快

   水胶比较高的混凝土拌合物中的游离水较多,坍落度较大加剧造成拌合物保水性下降,容易泌水而且泌水时间短、速度快。混凝土拌合物泌水速度早、快,泌水率大能够对表面因蒸发损失的水分进行有效的补充,降低塑性收缩应力,裂缝出现时间延长。但混凝土拌合物泌水早、快,泌水量大导致混凝土内部及表层形成的有害最多,单位面积总开裂面积大。

2)拌合物泌水晚、快

   混凝土拌合物的水胶比较高,拌合物的坍落度小、粘聚性好造成保水性若有提高,刚开始泌水难度大,但高水胶比的拌合物中自由水多,一旦泌水通道形成泌水速度加快。

3)拌合物物泌水早、慢

   低水胶比高坍落度的混凝土拌合物中自由水少,但拌合物保水性能差,容易泌水,但由于水胶比低,用水量相对小,所以泌水速度较慢。

4)拌合物泌水晚、慢

   低水胶比、低坍落度的混凝土粘聚性和保水性好,泌水通道不宜形成,再加上拌合物中自由水少,泌水速度慢。拌合物泌水晚,泌水速度慢,混凝土开裂时间提前,但开裂面积较小。

(三)混凝土泌水与早期开裂

   混凝土拌合物泌水现象受水胶比、砂率、粗骨料级配、浆骨比、减水剂用量等配合比参数影响,而拌合物泌水也影响混凝土早期开裂。找出影响泌水的规律,及泌水对混凝土早期开裂的影响规律,对控制混凝土裂缝是十分有意义的。

1)水胶比

   一般来说,混凝土的水胶比越大,混凝土用水量越大,拌合物发生泌水的概率就越大,拌合物的泌水率随水胶比的增大而增大。混凝土拌合物的泌水速度也与水胶比相关,在其他条件不变的条件下,水胶比越大,拌合物中游离自由水越多,泌水速度也就越快。随着水胶比的增加,泌水速率加快,形成的泌水通道也容易形成,泌水时间也提前。因此,要提高混凝土泌水的速率,可以增加水胶比,反之,降低泌水可以适当降低水胶比。

水胶比的增加造成泌水速度加快,混凝土的泌水可以弥补表面蒸发损失的水,从而降低塑性收缩,相应地混凝土开裂时间也随着水胶比增加而延长。混凝土总开裂面积随水胶比先增加而增加,水胶比增加混凝土泌水越多在内部及表层形成的开口缺陷越多,抗拉强度相对降低,开裂面积增加。

2)砂率

   混凝土砂率的增加造成骨料总表面积增加,保水性增加拌合物泌水性降低。混凝土拌合物泌水的速度也随砂率的增加而降低,砂率增加一方面增加骨料表面积,另一方面砂率增加,混凝土的填充性能增加,自由水向表面泌水的阻力增加。随着砂率的增加,混凝土拌合物泌水量逐渐降低,泌水通道也降低,混凝土抗裂能力越强,所以,混凝土单位面积总开裂面积随砂率的增大而减小。但当砂率超过最佳砂率后,在其他条件不变的情况下,继续增加砂率造成骨料面积增加,包裹在降低表面的降低相对降低,造成界面过渡区薄弱,抵抗开裂的能力减弱,开裂更严重。因此,在混凝土生产过程中应将砂率注意控制在最佳砂率的一定范围内,以免控制混凝土开裂。

3)骨料级配

   连续级配骨料的各粒径颗粒相互填充,空隙率降低,能够阻止拌合物中游离水泌出,相反段级配骨料的空隙率相对较大,更容易产生泌水。此外,同质量的连续级配的骨料比表面积大于断级配骨料的比表面积,连续骨料表面吸附更多的自由水,从而降低泌水。混凝土拌合物泌水速度快慢也表现出相同的规律,即断级配骨料的泌水速度大于连续级配骨料。混凝土泌水降低,产生的有害孔也较少,混凝土抗拉强度较高,抵抗开裂的能力强,单位面积总开裂面积最小。反之断级配骨料易泌水,混凝土内部有害孔多,容易开裂,单位面积总开裂面积最大。因此,在混凝土生产中,应尽量使用连续级配骨料以减少裂缝。

4)浆骨比

   在其他条件不变的条件下,浆骨比增加,浆体量增加,用水量也相应增加,骨料用量降低,湿润骨料表面的自由水降低,拌合物自由水增加,泌水现象有增加的趋势。同时,浆骨比增加,其他条件不变,自由水的泌水速度也相应增加。浆骨比增加,混凝土坍落度相应增加,拌合物的粘聚性和保水性相对变差,泌水的增加,泌水通道也相应增加。浆骨比的增加,泌水速度的增加,混凝土表面泌水可以有效抑制表层因蒸发造成的塑性收缩应力,裂缝出现的时间也就越晚。混凝土裂缝面积随着浆骨比的增加先减小后增加,当浆骨比较低时,拌合物中浆体较少,骨料表面浆体不足降低界面强度,早期开裂较为严重,单位面积总开裂面积较大;浆骨比大于0.32时,浆骨比增加,泌水增加导致混凝土内部及表层形成的有害孔多,抵抗开裂的能力减弱,单位面积总开裂面积较大。因此,在混凝土生产中,应控制混凝土的浆骨比适宜,不宜过大或过小。

5)减水剂用量

   在不改变用水量的情况下,增加减水剂用量可以提高混凝土拌合物中的自由水数量,增加拌合物泌水,所以,随着减水剂用量增加泌水率也增加。增加减水剂用量的同时,适当降低用水量控制拌合物中自由水数量可以保持泌水率不变。混凝土拌合物泌水速度的快慢,也随着减水剂的增加而变快,减水剂掺量越大,混凝土中的游离水分越多,泌出的速度相对也就越快。减水剂的增加造成泌水率的增加,对弥补混凝土表层因蒸发损失的水分,可以有效延长混凝土开裂时间。同样,在改变用水量的情况下,随着减水剂掺量的增加,泌水率增加出越多,混凝土内部及表面形成的有害孔也增多,混凝土单位面积总开裂面积逐渐增大。

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