摘要：混凝土產生泌水會影響混凝土結構物的外觀和質量，其產生原因有多種，施工現場需要迅速確定產生原因并及時解決。本文提出一種快速鑒定和防治混凝土泌水性的新方法——膠砂泌水檢驗法，對施工現場混凝土泌水的主要原因提供了一種簡單易行的確定方法。文中還對采用摻加一定量的蔗糖減少混凝土泌水性進行了研究，并取得良好的工程應用效果。
關鍵詞：混凝土；泌水；膠砂；檢驗
混凝土表面出現泌水造成的沙線將影響結構物的外觀質量，減少混凝土泌水是生產優質混凝土的前提。泌水產生的情況有三種，一是骨料沉底、漿體上浮，表現為跑漿；二是漿體沉底、骨料上浮，表現為粘板；三是泌出清水上浮逸出。這三種情況直接導致混凝土表面形成條形沙帶或沙面。混凝土泌水原因有多種因素，確定那個是主導因素，是解決混凝土泌水問題的關鍵。
混凝土原材料和配合比對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主要通過吸附、分散、潤滑、潤濕等表面活性作用，使水泥粒子具有分散性和流動性，在水泥粒子擴散過程中，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，對用水量比較敏感，外加劑過摻可能導致混凝土泌水，過大的用水量也可能導致混凝土泌水。粉煤灰的燒失量對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，拌和用水量沒有及時減小，也會產生泌水。在實踐中有時用Ⅰ級粉煤灰泌水，Ⅱ級粉煤灰反而不泌水，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，混凝土的粘稠度大、保水性改善，對減少泌水有利。水泥用量增大時，結合水增多，可泌水分減少。粗砂級配不良，保水性差，配制的混凝土合易性差。細砂砂率如果偏大時，用水量將大幅增加，水泥漿包裹能力降低，同樣也會造成混凝土泌水。石子針片狀顆粒含量多，級配不良，用水量增大，泌水性也會增大。
用膠砂代替混凝土泌水試驗，對所用材料的泌水性進行驗證，可省工、省時且快捷方便地研究出材料在不同配合比狀態下的混凝土泌水性，結果更接近施工實際。
試驗方法引用標準：GB/T17671《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》，試驗室溫度20±2℃。混凝土的泌水檢測方法用于：⑴調整水泥與摻合料不同比例,可檢驗摻合料（粉煤灰、磨細礦渣等）在不同摻量時的泌水性；⑵調整外加劑的的濃度、不同配方或用量, 可檢測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，可檢測膠凝材料不同批次進場材料的泌水性。⑷檢測和比較混凝土外加劑不同批次的泌水性。
試驗儀器：JC/T681-1997行星式水泥膠砂攪拌機；100ml量筒；容積5L帶蓋的桶3～5個；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。
試驗材料：施工用水泥、粉煤灰、外加劑及拌和用水；選擇ISO標準砂，標準砂較粗砂漿的泌水問題容易暴露出來。
試配C30、C35墩身混凝土配合比時宜選用細度模量為2.6～3.0的中砂，若進場材料細度模數略有波動可適度調整砂率，0.315㎜以下顆粒一定要滿足級配曲線要求。碎石最大粒徑一般選用31.5㎜。外加劑用量超過飽和摻量點之后，混凝土易產生泌水，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時泌水性小，膠凝材料用量在350～400㎏之間為宜。混凝土拌和物的出機坍落度以180㎜為宜，一小時坍落度損失小于10～30㎜，擴展度以400～500㎜為宜。混凝土的含氣量應以2～2.5%為基準。
聚羧酸外加劑改善與水泥適應性的方法：⑴適當提高減水劑的減水率，可解決坍落度損失過快的問題。⑵為在泌水和坍落度損失這兩個問題上找到平衡，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調整，控制合成中的分子量或者調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換
|
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（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，啟動攪拌。
（3）將攪拌過的膠砂倒入桶內，加蓋。按試驗方案拌制粉煤灰分別占20%、30%、40%的3個配合比，靜置4 0min。
（4）泌水判定：在20±2℃室溫下經40min靜置后桶中產生分層、沉淀，其結果是粉煤灰占40%的試驗砂漿從桶中倒出后，出現泌水；粉煤灰占30%的砂漿出現跑漿；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，呈現良好的和易性。參見圖1。
圖1 泌水試驗
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；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，溫度對混凝土初期的泌水性沒有改變，起主導作用的是粉煤灰摻量；時間延長后混凝土的泌水趨勢逐漸減小，直到不泌水。從表7分析，當蔗糖摻量為2%～3%時合易性好，擴展度大，經時損失最小，緩凝效果好，強度較高。
表2 不同摻量的粉煤灰對泌水性影響
|
序號 |
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 |
標準砂 |
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不同外加劑摻量對泌水性影響
|
序號 |
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 |
標準砂 |
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 不同廠家外加劑對泌水性影響
|
序號 |
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 |
標準砂 |
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氣溫變化時粉煤灰不同摻量對泌水性影響
|
測試時間 |
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時間延長對泌水性影響
|
序號 |
外加劑 摻量(%) |
出機坍落 度與擴展度 |
出機 泌水性 |
1h坍落度 與擴展度 |
1h 泌水性 |
2h坍落度 與擴展度 |
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% |
|
初始膠砂擴展度(mm) |
560 |
550 |
550 |
580 |
560 |
560 |
|
1h膠砂擴展度(mm) |
430 |
450 |
500 |
570 |
500 |
430 |
|
初凝時間(h:min) |
5:26 |
6:03 |
7:12 |
9:05 |
9:03 |
8:12 |
|
終凝時間(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強度（MPa） |
10.5 |
15.3 |
13.9 |
8.2 |
5.3 |
5.6 |
|
2d強度（MPa） |
25.5 |
23.2 |
21.0 |
20.3 |
14.8 |
15.5 |
|
3d強度（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，檢測膠砂擴展度。
自2007年至2011年歷時4年時間，在廣州動車段基地工程、廣珠鐵路工程和福建莆永高速工程中，將膠砂泌水檢驗法應用于配合比設計和施工現場控制。
在廣珠鐵路工程中，粉煤灰產地由廣州黃埔換成了韶關電廠粉煤灰，在施工現場的高溫天氣下，橋墩混凝土施工中出現沙線，用現場混凝土材料進行膠砂泌水性檢測。調整結果證明：粉煤灰摻量為20%時無沁水，粉煤灰摻量30%時跑漿，粉煤灰摻量40%時泌水。施工現場配合比中的粉煤灰摻量調整至20%，泌水現象消失。
在福建莆永高速四標段墩柱混凝土配合比設計時, 混凝土強度等級C30，30%粉煤灰摻量，混凝土出現粘板、泌水。改進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——膠砂泌水檢驗法，試驗結果和混凝土泌水具有較好的相關性，對尋找現場混凝土的泌水主導因素提供了一種簡單易行的快速查找方法,利于在施工現場的配合比調整時做到有針對性改進。
（2）混凝土配合比的優化選擇對混凝土泌水問題的解決起著決定性的作用。可通過在外加劑中摻加2～3%的蔗糖起到明顯減少混凝土泌水的作用。
