摘要：混凝土产生泌水会影响混凝土结构物的外观和质量，其产生原因有多种，施工现场需要迅速确定产生原因并及时解决。本文提出一种快速鉴定和防治混凝土泌水性的新方法——胶砂泌水检验法，对施工现场混凝土泌水的主要原因提供了一种简单易行的确定方法。文中还对采用掺加一定量的蔗糖减少混凝土泌水性进行了研究，并取得良好的工程应用效果。
关键词：混凝土；泌水；胶砂；检验
混凝土表面出现泌水造成的沙线将影响结构物的外观质量，减少混凝土泌水是生产优质混凝土的前提。泌水产生的情况有三种，一是骨料沉底、浆体上浮，表现为跑浆；二是浆体沉底、骨料上浮，表现为粘板；三是泌出清水上浮逸出。这三种情况直接导致混凝土表面形成条形沙带或沙面。混凝土泌水原因有多种因素，确定那个是主导因素，是解决混凝土泌水问题的关键。
混凝土原材料和配合比对混凝土泌水影响最为重要。例如，聚羧酸系减水剂中的羧基、聚醚支链等亲水基团主要通过吸附、分散、润滑、润湿等表面活性作用，使水泥粒子具有分散性和流动性，在水泥粒子扩散过程中，游离水的释放，改善了混凝土的和易性，减少了拌和水用量。由于聚羧酸减水率高，对用水量比较敏感，外加剂过掺可能导致混凝土泌水，过大的用水量也可能导致混凝土泌水。粉煤灰的烧失量对混凝土泌水也有一定影响，不同批次的粉煤灰在需水量变小时，拌和用水量没有及时减小，也会产生泌水。在实践中有时用Ⅰ级粉煤灰泌水，Ⅱ级粉煤灰反而不泌水，就是这种道理。
胶凝材料和砂率也是混凝土泌水的因素。胶凝材料多时，混凝土的粘稠度大、保水性改善，对减少泌水有利。水泥用量增大时，结合水增多，可泌水分减少。粗砂级配不良，保水性差，配制的混凝土合易性差。细砂砂率如果偏大时，用水量将大幅增加，水泥浆包裹能力降低，同样也会造成混凝土泌水。石子针片状颗粒含量多，级配不良，用水量增大，泌水性也会增大。
用胶砂代替混凝土泌水试验，对所用材料的泌水性进行验证，可省工、省时且快捷方便地研究出材料在不同配合比状态下的混凝土泌水性，结果更接近施工实际。
试验方法引用标准：GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》，试验室温度20±2℃。混凝土的泌水检测方法用于：⑴调整水泥与掺合料不同比例,可检验掺合料（粉煤灰、磨细矿渣等）在不同掺量时的泌水性；⑵调整外加剂的的浓度、不同配方或用量, 可检测外加剂在不同掺量和不同浓度、不同配方或用量下的泌水性；⑶配合比不变时，可检测胶凝材料不同批次进场材料的泌水性。⑷检测和比较混凝土外加剂不同批次的泌水性。
试验仪器：JC/T681-1997行星式水泥胶砂搅拌机；100ml量筒；容积5L带盖的桶3～5个；精度0.01g,最大称量2000g的电子天平；混凝土坍落度桶；1000㎜钢直尺。
试验材料：施工用水泥、粉煤灰、外加剂及拌和用水；选择ISO标准砂，标准砂较粗砂浆的泌水问题容易暴露出来。
试配C30、C35墩身混凝土配合比时宜选用细度模量为2.6～3.0的中砂，若进场材料细度模数略有波动可适度调整砂率，0.315㎜以下颗粒一定要满足级配曲线要求。碎石最大粒径一般选用31.5㎜。外加剂用量超过饱和掺量点之后，混凝土易产生泌水，最佳掺量一般占饱和掺量的90%左右。水胶比一般在0.4～0.45时泌水性小，胶凝材料用量在350～400㎏之间为宜。混凝土拌和物的出机坍落度以180㎜为宜，一小时坍落度损失小于10～30㎜，扩展度以400～500㎜为宜。混凝土的含气量应以2～2.5%为基准。
聚羧酸外加剂改善与水泥适应性的方法：⑴适当提高减水剂的减水率，可解决坍落度损失过快的问题。⑵为在泌水和坍落度损失这两个问题上找到平衡，用2%～3%蔗糖取代聚羧酸外加剂的固体含量，可降低泌水性。掺加蔗糖可提高混凝土的粘稠度和浆体包裹性，有利于减少混凝土拌和物的泌水。⑶外加剂厂可在合成工艺和配方上做出适当调整，控制合成中的分子量或者调整聚合物单体的品种，有利于减少混凝土的泌水。
表1 混凝土配合比与胶砂配合比的转换
|
材料 |
水泥 |
粉煤灰 |
砂 |
碎石 |
水 |
外加剂 |
|
混凝土配合比（㎏） |
266 |
114 |
736 |
1100 |
152 |
3.42 |
|
胶砂泌水检测（g） |
488 |
209 |
1350 |
0 |
279 |
6．27 |
（1）配料：按表1中的配合比分别称取各种材料，水泥、砂、水、粉煤灰、外加剂，水泥、砂、粉煤灰称量精确到1g，水、外加剂精确到0.1g。
（2）投料与搅拌：分别称量外加剂与水后将其倒入搅拌锅中，然后倒入水泥，胶砂倒入贮料筒，启动搅拌。
（3）将搅拌过的胶砂倒入桶内，加盖。按试验方案拌制粉煤灰分别占20%、30%、40%的3个配合比，静置4 0min。
（4）泌水判定：在20±2℃室温下经40min静置后桶中产生分层、沉淀，其结果是粉煤灰占40%的试验砂浆从桶中倒出后，出现泌水；粉煤灰占30%的砂浆出现跑浆；粉煤灰占20%的砂浆从桶中倒出后，粘稠砂浆向四周均匀摊开，呈现良好的和易性。参见图1。
图1 泌水试验
从表2分析，粉煤灰随着掺量增大泌水增多；从表3分析，外加剂掺量增加泌水有增大的趋势；从表4分析，不同厂家的外加剂泌水性不同；从表5、表6分析，温度对混凝土初期的泌水性没有改变，起主导作用的是粉煤灰掺量；时间延长后混凝土的泌水趋势逐渐减小，直到不泌水。从表7分析，当蔗糖掺量为2%～3%时合易性好，扩展度大，经时损失最小，缓凝效果好，强度较高。
表2 不同掺量的粉煤灰对泌水性影响
|
序号 |
配合比（g） |
粉煤灰厂 |
水泥厂家 |
粉煤灰占(%) |
泌浆量(ml) |
||||
|
水泥 |
粉煤灰 |
标准砂 |
水 |
外加剂 |
|||||
|
1 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶电 |
粤秀牌 |
30 |
7 |
|
2 |
558 |
139 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶电 |
粤秀牌 |
20 |
0 |
|
3 |
418 |
279 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶电 |
粤秀牌 |
40 |
12 |
表3不同外加剂掺量对泌水性影响
|
序号 |
配合比（g） |
粉煤 灰 |
水泥 厂家 |
外加剂掺量(%) |
泌浆量 (ml) |
||||
|
水泥 |
粉煤灰 |
标准砂 |
水 |
外加剂 |
|||||
|
1 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
5.64 |
韶电 |
粤秀牌 |
0.81 |
0 |
|
2 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶电 |
粤秀牌 |
0.9 |
6 |
|
3 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.9 |
韶电 |
粤秀牌 |
0.99 |
14 |
表4 不同厂家外加剂对泌水性影响
|
序号 |
配合比（g） |
粉煤灰 |
水泥厂家 |
外加剂厂家 |
泌浆量(ml) |
||||
|
水泥 |
粉煤灰 |
标准砂 |
水 |
外加剂 |
|||||
|
1 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶电 |
粤秀牌 |
五山 |
0 |
|
2 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶电 |
粤秀牌 |
柯帅 |
13 |
|
3 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶电 |
粤秀牌 |
迈地 |
7 |
|
4 |
488 |
209 |
1350 |
279 |
6.27 |
韶电 |
粤秀牌 |
格雷斯 |
15 |
表5气温变化时粉煤灰不同掺量对泌水性影响
|
测试时间 |
外部平均温度（℃） |
10% |
20% |
30% |
40% |
|
30 min |
28 |
不泌水 |
不泌水 |
微泌浆 |
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时间延长对泌水性影响
|
序号 |
外加剂 掺量(%) |
出机坍落 度与扩展度 |
出机 泌水性 |
1h坍落度 与扩展度 |
1h 泌水性 |
2h坍落度 与扩展度 |
2h 泌水性 |
|
1 |
1.2 |
225/580 |
泌水 |
210/550 |
跑浆 |
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 |
跑浆 |
205/510 |
不泌水 |
190/400 |
不泌水 |
表7聚羧酸外加剂中的蔗糖不同掺量对胶砂泌水性的影响
|
外加剂蔗糖掺量 |
0% |
1% |
2% |
3% |
4% |
5% |
|
初始胶砂扩展度(mm) |
560 |
550 |
550 |
580 |
560 |
560 |
|
1h胶砂扩展度(mm) |
430 |
450 |
500 |
570 |
500 |
430 |
|
初凝时间(h:min) |
5:26 |
6:03 |
7:12 |
9:05 |
9:03 |
8:12 |
|
终凝时间(h:min) |
6:01 |
6:50 |
8:37 |
10:12 |
10:11 |
9:0 |
|
泌水性 |
轻微泌水 |
泌水泥浆 |
合易性好 |
合易性好 |
显粘稠 |
粘稠 |
|
1d强度（MPa） |
10.5 |
15.3 |
13.9 |
8.2 |
5.3 |
5.6 |
|
2d强度（MPa） |
25.5 |
23.2 |
21.0 |
20.3 |
14.8 |
15.5 |
|
3d强度（MPa） |
33.8 |
32.1 |
30.3 |
28.5 |
26.2 |
25.1 |
注：30%粉煤灰掺量的胶砂配合比，每批试样装入玻璃板上的倒立坍落度桶后提起，检测胶砂扩展度。
自2007年至2011年历时4年时间，在广州动车段基地工程、广珠铁路工程和福建莆永高速工程中，将胶砂泌水检验法应用于配合比设计和施工现场控制。
在广珠铁路工程中，粉煤灰产地由广州黄埔换成了韶关电厂粉煤灰，在施工现场的高温天气下，桥墩混凝土施工中出现沙线，用现场混凝土材料进行胶砂泌水性检测。调整结果证明：粉煤灰掺量为20%时无沁水，粉煤灰掺量30%时跑浆，粉煤灰掺量40%时泌水。施工现场配合比中的粉煤灰掺量调整至20%，泌水现象消失。
在福建莆永高速四标段墩柱混凝土配合比设计时, 混凝土强度等级C30，30%粉煤灰掺量，混凝土出现粘板、泌水。改进方案是将外加剂中的聚羧酸含固量降低2%，用2%的蔗糖取代, 降低了外加剂的减水率，掺入蔗糖使混凝土变的粘稠，混凝土拌和物的泌水现象消失。
（1）提出一种鉴定和防治混凝土泌水性的新方法——胶砂泌水检验法，试验结果和混凝土泌水具有较好的相关性，对寻找现场混凝土的泌水主导因素提供了一种简单易行的快速查找方法,利于在施工现场的配合比调整时做到有针对性改进。
（2）混凝土配合比的优化选择对混凝土泌水问题的解决起着决定性的作用。可通过在外加剂中掺加2～3%的蔗糖起到明显减少混凝土泌水的作用。
