馬騰坤，汪瀾

（中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院，綠色建筑材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100024）

預(yù)拌混凝土在施工中出現(xiàn)的問(wèn)題及其原因

馬騰坤，汪瀾

（中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院，綠色建筑材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100024）

水泥混凝土作為一種優(yōu)良的建筑材料，是目前建筑工程中用量最大、應(yīng)用范圍最廣的建筑材料之一。良好的和易性、穩(wěn)定而均質(zhì)的預(yù)拌混凝土是保證施工質(zhì)量的前提。本文分析了施工過(guò)程中混凝土出現(xiàn)問(wèn)題的原因，對(duì)于控制預(yù)拌混凝土施工質(zhì)量，保障混凝土構(gòu)件的耐久性具有重要意義。

預(yù)拌混凝土；問(wèn)題；原因

0 前言

預(yù)拌混凝土是目前橋梁、房建等建筑施工領(lǐng)域中用量最大、使用范圍最廣的建筑材料。新（預(yù)）拌混凝土質(zhì)量的好壞直接決定著混凝土結(jié)構(gòu)件的耐久性。預(yù)拌混凝土的質(zhì)量又取決于其工作性，良好的工作性不僅能保障建筑施工質(zhì)量，更是保證建筑結(jié)構(gòu)件耐久性的前提。本文結(jié)合橋梁施工工程，論述預(yù)拌混凝土在施工中普遍存在的問(wèn)題并分析其原因。

1 混凝土和易性概念

混凝土和易性也稱(chēng)為工作性，是混凝土拌合物在攪拌混合、運(yùn)輸、澆筑、振搗且成形后具有質(zhì)量均勻密實(shí)的性能?；炷梁鸵仔允且豁?xiàng)綜合指標(biāo)，包括流動(dòng)性、黏聚性、保水性、易密性等四個(gè)方面。

（1）流動(dòng)性是指混凝土分散系統(tǒng)克服內(nèi)阻力而產(chǎn)生變形的性能，也就是混凝土拌合物在本身自重或外力的作用下，是否易于流動(dòng)的能力[1]。

（2）黏聚性是保證混凝土在運(yùn)輸及澆筑過(guò)程中具有一定的粘性、整體性和穩(wěn)定性，不發(fā)生各組成材料分層和離析現(xiàn)象的性能，反映了預(yù)拌混凝土的均勻性[2]。

（3）保水性是指新拌混凝土在施工過(guò)程中具有一定的保持水份不向外逸出的能力。保水性差，拌合物容易泌水，并在混凝土內(nèi)形成貫通的泌水通道，不但影響混凝土的密實(shí)性，降低強(qiáng)度，還會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和耐久性，它反映了新拌混凝土的穩(wěn)定性[2]。

（4）易密性是混凝土拌合物在進(jìn)行振搗或振動(dòng)時(shí)，克服內(nèi)在和表面的抗力，以達(dá)到拌合物完全密實(shí)的能力[1]。

以上四個(gè)性能之間相互聯(lián)系，又有一定的矛盾性，“和易性”就是這四個(gè)性質(zhì)的矛盾統(tǒng)一。一般情況下，預(yù)拌混凝土的流動(dòng)性若變大，則粘聚性和保水性會(huì)變差，反之亦然[1]。在施工過(guò)程中，在混凝土流動(dòng)性滿足基本的施工要求的前提下，力求保證混凝土具有良好的黏聚性和保水性，從而得到工作性滿足要求的混凝土拌合物。

2 施工中出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 離析與泌水及原因

2.1.1 離析與泌水

在澆注鉆孔樁過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)因混凝土離析，黏聚性不良導(dǎo)致澆注導(dǎo)管堵管；在澆注承臺(tái)、系梁等結(jié)構(gòu)過(guò)程中，常常因混凝土流動(dòng)性過(guò)大（離析、泌水），對(duì)模板形成較大的側(cè)壓力，易造成木質(zhì)模板“跑?！?。

離析可定義為新拌混凝土中各組分發(fā)生分離導(dǎo)致其分布不再均勻。離析有兩種形式：第一種是砂漿從混凝土整體分離出來(lái)，這種情況下是干的混凝土拌合物所具有的；第二種是泌水，是濕的混凝土拌合物特征。泌水是混凝土在澆注和振搗以后、凝結(jié)之前，在表層上出現(xiàn)水份的現(xiàn)象，泌水是由于在較重的固體組分沉降時(shí)，組成材料的保水能力不強(qiáng)，以致拌合水處于分散狀態(tài)所引起的。浮漿是與泌水一起發(fā)生在表面的現(xiàn)象，其原因是在混凝土內(nèi)部通道里上浮的水中帶有極細(xì)的水泥顆粒，粉砂和黏土（粗骨料中的雜質(zhì)），在表面沉積成一層稀漿。[3]

2.1.2 離析與泌水的原因分析

造成預(yù)拌混凝土泌水、離析的原因有很多，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下幾種原因：（1）混凝土流動(dòng)性、稠度不合適造成的，生產(chǎn)時(shí)可以通過(guò)稍微加減單位用水量來(lái)改善；（2）河砂等細(xì)骨料中，含水量波動(dòng)較大，未能及時(shí)測(cè)試河砂的含水量。含水量過(guò)大，砂中的水處于過(guò)飽和狀態(tài)，當(dāng)混凝土拌合物在攪拌機(jī)中攪拌時(shí)，砂子表層毛細(xì)管中的水不能及時(shí)的釋放出來(lái)，導(dǎo)致施工配合比中單位用水量過(guò)大；（3）細(xì)骨料（河砂）級(jí)配不良，或河砂中石子含量大，造成施工配合比中的砂率過(guò)低；（4）粗骨料（碎石、卵石等）級(jí)配不符合規(guī)范要求，粒徑太大或者太小的粗骨料數(shù)量過(guò)多；（5）砂石含泥量過(guò)大將使水泥漿同骨料的粘結(jié)力降低，水泥漿對(duì)骨料的包裹能力下降，導(dǎo)致與骨料的分離；（6）粉煤灰等礦物外加劑的粒度分布或活性不符合規(guī)范要求，需水量降低；（7）澆筑、振搗方法不當(dāng)?shù)取?/p>

2.2 坍落度損失及原因

2.2.1 坍落度損失

預(yù)拌混凝土在施工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)坍落度損失較大現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土運(yùn)輸車(chē)到工地現(xiàn)場(chǎng)后，混凝土拌合物很難從運(yùn)輸車(chē)中卸出來(lái)，導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)無(wú)法進(jìn)行正常的澆筑，延誤工期。

坍落度損失是指新拌混凝土中游離水，一部分參加水泥水化形成鈣礬石和水化硅酸鈣等水化產(chǎn)物，一部分吸附于水化產(chǎn)物表面，其余大部分蒸發(fā)而消失，混凝土拌合物逐漸變稠、凝結(jié)。在施工中，如果說(shuō)某一種混凝土有坍落度損失，通常是指一種發(fā)生很快而又特別大的坍落度損失，超出一般可以預(yù)期，并非正常的情況。[3]

2.2.2 坍落度損失原因分析

造成混凝土坍落度損失的原因主要有：

（1）水泥與外加劑適應(yīng)性差，減水劑主要作用是吸附在水泥礦物的表面，降低分散體系中兩相的界面自由能，提高分散體系的穩(wěn)定性，在相同條件下，水泥成分中對(duì)減水劑的吸附性大小依次為 C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。若水泥中 C3A、C4AF 含量較高，則大量減水劑被其吸附，占水泥成分較多的C3S 和 C2S 就顯得吸附量不足，動(dòng)電電位下降，導(dǎo)致混凝土坍落度損失變大。

（2）水泥中堿含量多，外加劑中緩凝成分吸附在水泥顆粒的表面，形成一層吸附膜，在一定時(shí)間內(nèi)有效阻止水泥水化，而大量的堿會(huì)破壞吸附膜，使水泥繼續(xù)水化，失去緩凝作用，加速坍落度損失。

（3）水泥中石膏摻量過(guò)低或石膏中半水石膏含量較大。石膏與 C3A 反應(yīng)生成鈣礬石沉淀在 C3A 表面上，延緩其水化，當(dāng)石膏摻量不足時(shí)，C3A 水化較快，會(huì)產(chǎn)生不正常凝結(jié)，因此流動(dòng)度損失很快，直接表現(xiàn)為坍落度損失過(guò)快。當(dāng)溶解度較高的半水石膏取代二水石膏時(shí)，造成水泥組分中鈣離子溶解，有利于 C3S 的水化，加速凝結(jié)和早期強(qiáng)度發(fā)展。

（4）水泥細(xì)度過(guò)大，吸附更多的減水劑，降低液相中殘留減水劑的含量，造成坍落度損失過(guò)大；顆粒越細(xì)，細(xì)顆粒越多，增大早期水化放熱，這也會(huì)加劇坍損。

（5）新進(jìn)場(chǎng)的水泥溫度較高，水泥水化速度快，混凝土中游離水變?yōu)榻Y(jié)合水的比例變大，坍落度損失變大。

（6）攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗、抹面等工序所耗費(fèi)的時(shí)間太多。

（7）混凝土原材用水化熱過(guò)大的膠凝材料或在高溫環(huán)境中使用混凝土，易造成混凝土的溫度過(guò)高，水化速度加快，加劇混凝土的坍落度損失。

2.3 早齡期大體積混凝土裂縫

在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，現(xiàn)澆混凝土幾個(gè)箱室的箱梁頂板、腹板，承臺(tái)等大體積混凝土，在澆筑兩天后往往出現(xiàn)較大、明顯的裂紋，導(dǎo)致嚴(yán)重的工程質(zhì)量問(wèn)題。

2.3.1 裂縫分類(lèi)[4]

（1）失水裂縫?；炷猎谒苄噪A段，混凝土中絕大部分水以自由水形式存在，若此時(shí)受到環(huán)境溫度、大風(fēng)、和水泥水化速度過(guò)快等因素影響，自由水就會(huì)大量蒸發(fā)或消失，失水會(huì)使混凝土產(chǎn)生收縮應(yīng)力，如果失水速率超過(guò)實(shí)際的泌水速率，就會(huì)使由于強(qiáng)度增長(zhǎng)產(chǎn)生的抗拉能力低于這種收縮應(yīng)力，從而引發(fā)裂縫的產(chǎn)生。

（2）溫度裂縫。和其他材料一樣，熱脹冷縮是混凝土的一個(gè)基本特性。溫度降低時(shí)，混凝土中會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)這種收縮應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉能力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。

（3）干縮裂縫?；炷猎诟邷睾透稍锏纫蛩氐挠绊懴?，水泥水化分子中的化學(xué)結(jié)合水就會(huì)散失，從而產(chǎn)生收縮，收縮對(duì)混凝土表面產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土抗拉能力時(shí)就有可能產(chǎn)生裂縫。

（4）受力裂縫。由于地基承載力不足，導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土箱梁等結(jié)構(gòu)承受超過(guò)其抗拉和抗壓能力的外力作用時(shí)產(chǎn)生的裂縫。

2.3.2 裂縫產(chǎn)生的原因[4]

（1）水泥細(xì)度越細(xì)，水泥顆粒的比表面積越大，水化速度快，放熱較集中，很容易產(chǎn)生裂縫。

（2）水泥顆粒級(jí)配分布過(guò)于集中，很難與混凝土中粗細(xì)骨料組成混凝土大系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)而又合理的級(jí)配，使混凝土在微觀上抗拉能力變差。

（3）水泥中 C3S 含量過(guò)高，水泥水化時(shí)放熱量就會(huì)過(guò)大，使混凝土升溫過(guò)快，很容易產(chǎn)生收縮裂縫。

（4）在施工混凝土配合比中，尤其是高強(qiáng)度等級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)的配比中，為了提高早期強(qiáng)度，增加水泥用量，降低某些礦物摻合料的摻量，甚至是限制其加入，從而導(dǎo)致水化熱過(guò)大，升溫過(guò)快，產(chǎn)生裂縫。

（5）為了加快工期，易于澆筑混凝土結(jié)構(gòu)，往往使得混凝土的流動(dòng)度過(guò)大，大量水份蒸發(fā)后，在混凝土結(jié)構(gòu)中留下大量的空隙，混凝土凝結(jié)收縮形成裂縫。

（6）施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，若風(fēng)力較大，相對(duì)濕度較低，溫度較高，很容易產(chǎn)生裂縫。

（7）振搗不當(dāng)，混凝土養(yǎng)生不及時(shí)，不到位，未能及時(shí)二次抹面導(dǎo)致水份從毛細(xì)管中蒸發(fā)，也能產(chǎn)生裂縫。

3 結(jié)束語(yǔ)

在混凝土施工過(guò)程中，除以上問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)外，有時(shí)新拌混凝土還會(huì)出現(xiàn)“假凝”問(wèn)題，可以通過(guò)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，或加入適當(dāng)?shù)耐饧觿┘右越鉀Q。為了使預(yù)拌混凝土具有適宜的和易性，從而保證混凝土的施工質(zhì)量以及混凝土結(jié)構(gòu)良好的耐久性，在混凝土拌合站平時(shí)還應(yīng)注意一些事項(xiàng)。例如，存放外加劑容器要有防雨措施；降雨過(guò)后，混凝土運(yùn)輸罐車(chē)內(nèi)的雨水必須及時(shí)清除；裝載機(jī)進(jìn)行鏟料時(shí)，要從離地面大約 10cm 高處鏟起，保證所鏟砂子的含水情況要大體穩(wěn)定等等。通過(guò)了解混凝土在施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)于控制施工質(zhì)量具有重要意義。

[1] 楊春常，張訓(xùn)．對(duì)新拌混凝土工作性能表征方法的探討[J].廣東建材，2013(6): 18．

[2]周娟．影響新拌混凝土工作性的因素及改善措施[J]．山西建筑，2012，38(26): 130-131．

[3] P.Kumar Mehta,Paulo J.M.Monteiro.Concrete Microstructure, Properties, and Materials[M]．覃維祖，王棟民，丁建彤譯．北京：中國(guó)電力出版社，2008: 233-254．

[4] 楊文科．現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問(wèn)題與研究[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2012: 88-99．

［通訊地址］北京市朝陽(yáng)區(qū)管莊東里建材院（100024）

馬騰坤（1988—），男，碩士研究生，主要從事水泥混凝土水化研究。