丁煒，潘云峰

（1. 泰州金禾商砼制品有限公司，江蘇 泰州 225300；2. 河海大學(xué)淮安研究院，江蘇 南京 210089）

混凝土泌水影響因素研究*

丁煒1，潘云峰2

（1. 泰州金禾商砼制品有限公司，江蘇 泰州 225300；2. 河海大學(xué)淮安研究院，江蘇 南京 210089）

混凝土泌水容易引起砂線、麻面等看得見的缺陷，也一定程度上影響混凝土性能?；炷撩谒芏喾N因素控制。本文采用正交設(shè)計(jì)方法，綜合考慮砂率、粉煤灰和引氣劑對(duì)混凝土泌水的影響。研究發(fā)現(xiàn)，三種方法均能改善混凝土泌水，但需注意礦物摻合料和引氣劑對(duì)強(qiáng)度損失的影響。

混凝土；泌水；引氣劑

0　前言

混凝土拌合物經(jīng)澆筑、振搗后，在凝結(jié)、硬化的過程中，伴隨著粒狀材料的下沉所出現(xiàn)的部分拌合水上浮至混凝土表面的現(xiàn)象，叫做混凝土的泌水[1,2]。工程界普遍關(guān)心混凝土的強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，混凝土是否開裂等，一定程度上忽視了混凝土的泌水[3,4]；而實(shí)際上，泌水不僅在混凝土表面產(chǎn)生砂線、砂斑、麻面等看得見的缺陷，還會(huì)導(dǎo)致表面的塑性開裂，在石子的底部或側(cè)面形成孔隙，并形成泌水通道，輕者影響混凝土的美觀，重者影響到整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的性能[5,6]。

混凝土泌水受原材料、外加劑、水灰比和砂率等多種因素控制[7-9]。本文綜合比較其中礦物摻合料、引氣劑和砂率對(duì)混凝土泌水的影響規(guī)律。

1　試驗(yàn)原材料

（1）水泥 (C)：江南小野田 P·Ⅱ52.5。

（2）礦物摻合料：各項(xiàng)指標(biāo)見表 1 和表 2。

表1　Ⅰ級(jí)粉煤灰(Fa)指標(biāo) %

表2　S95 礦渣(SL)指標(biāo)

（3）砂、石骨料：各項(xiàng)指標(biāo)見到 3 和表 4。

表4　石(G)性能指標(biāo) %

（4）外加劑：JM-B 萘系高效減水劑、JM-2000c 新型混凝土引氣劑。

（5）水 (C)。

2　試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用三因素三水平的正交設(shè)計(jì)法：綜合考慮粉煤灰、引氣劑和砂率三種因素對(duì)混凝土泌水的影響，并將三種因素各設(shè)定 3 個(gè)水平值。正交因素、水平表如表 5 所示。

表5　正交因素、水平表

按照上述摻量共設(shè)計(jì)九組試驗(yàn)，正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案見表6。

表6　正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案

在保持與基準(zhǔn)配比相同水膠比的情況下，調(diào)整減水劑和用水量，控制基準(zhǔn)配比和試驗(yàn)配比坍落度值 (210±10)mm，并盡量保持相同的擴(kuò)展度。試配混凝土配比如表 7 所示。

表7　試配混凝土配合比設(shè)計(jì)值 kg/m3

隨后，分別測(cè)試不同試驗(yàn)配比下的坍落度、擴(kuò)展度、含氣量、泌水率和抗壓強(qiáng)度比。

3　試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1新拌混凝土性能

按照試驗(yàn)方案，測(cè)試新拌混凝土性能如表 8 所示。

表8　新拌混凝土性能

3.1.1各因素對(duì)用水量的影響

根據(jù)表 8 結(jié)果，可得出如表 9 所示的單位實(shí)際用水量正交極差分析具體數(shù)據(jù)。為直觀起見，做如圖 1 單位用水量效應(yīng)曲線圖。

從單位用水量效應(yīng)分析圖可看出，在保持相同的水灰比不變，在坍落度達(dá)到相同的情況下，各因素對(duì)單位用水量的影響程度為：粉煤灰摻量＞引氣劑＞砂率。隨著粉煤灰摻量的增加單位用水量的下降十分明顯，引氣劑的減水作用隨著摻量的增加變化不大，砂率在 43% 的時(shí)候?qū)p少單位用水量最有利，增加或降低砂率都會(huì)使單位用水量增加。在保持其他條件相同的時(shí)候，減少單位用水量對(duì)改善泌水是十分有利的。根據(jù)極差分析結(jié)果可以看出：選擇砂率 43%，F(xiàn)a 摻量35%，引氣劑摻量 0.4/萬時(shí)可以使單位用水量最小。

表9　單位用水量正交極差分析

圖1　單位用水量效應(yīng)曲線圖

3.1.2各因素對(duì)泌水率影響

根據(jù)表 8 結(jié)果，可得出如表 10 所示的泌水率正交極差分析具體數(shù)據(jù)，并做圖 2 所示泌水率效應(yīng)曲線圖。

表10　泌水率正交極差分析

從表 10 可以看出，九組試驗(yàn)配比都不同程度的改善了混凝土的泌水，泌水率明顯降低，泌水率比一般在 60% 左右。在不同配比下泌水的減少程度相差很大，主要是因?yàn)樯奥?，F(xiàn)a 摻量和引氣劑摻量對(duì)混凝土的泌水都有很大的影響，在三個(gè)影響因素的共同作用下造成的泌水率差異。根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，在單位用水量減少的時(shí)候泌水率并不一定降低，由此可見降低單位用水量雖然可以減少泌水，但在其他因素的影響下并不一定起主導(dǎo)作用。

圖 2 是泌水率效應(yīng)曲線圖，從極差的計(jì)算結(jié)果可以看出，引氣劑摻量的變化對(duì)混凝土的泌水影響最大，F(xiàn)a 摻量次之，砂率的影響最小。同時(shí)可以得出使泌水最小的配比應(yīng)該是：砂率 46%，F(xiàn)a 摻量 35%，引氣劑摻量 0.4/萬。

圖2　泌水率效應(yīng)曲線圖

3.2硬化混凝土性能

表11　不同配比下抗壓強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度比

表 11 是在不同試驗(yàn)配比下的抗壓強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度比。從表中可以看出強(qiáng)度的變化比較大，這可能由三個(gè)因素造成：一是隨著引氣劑摻量的增加，強(qiáng)度的損失也逐漸增大，其中配比三等幾組配比的抗壓強(qiáng)度比僅為 30%～40%；二是粉煤灰的摻量也對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響，當(dāng)粉煤灰摻量在 35%時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度均有所下降；第三，由于保持水灰比不變，在粉煤灰和引氣劑的雙重減水作用下，膠凝材料用量減少，這也造成了混凝土抗壓強(qiáng)度的降低。但砂率相對(duì)于引氣劑和粉煤灰對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響十分小，因而小范圍的調(diào)整砂率不僅可以改善泌水，同時(shí)對(duì)混凝土的其他性能也不會(huì)帶來不利的影響。

4　結(jié)論

本次試驗(yàn)以改善混凝土泌水為目的，采用正交設(shè)計(jì)方法，綜合考慮三種途徑對(duì)混凝土泌水的影響。通過試驗(yàn)測(cè)試，得出以下結(jié)論：

（1）三種改善途徑（調(diào)整砂率、摻加粉煤灰和摻引氣劑）都可以有效的減少混凝土的泌水。在試驗(yàn)的范圍內(nèi)，引氣劑對(duì)改善混凝土的泌水效果最為顯著，粉煤灰次之，砂率的影響作用最小。

（2）從抗壓強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度比的測(cè)試結(jié)果可以看出，引氣劑摻量對(duì)混凝土的強(qiáng)度的影響較大，隨著含氣量的增加強(qiáng)度損失十分明顯。摻入粉煤灰對(duì)混凝土早期強(qiáng)度有一定的影響，但根據(jù)粉煤灰的活性指數(shù)可以看出粉煤灰對(duì)混凝土后期的強(qiáng)度影響較小。砂率的改變對(duì)強(qiáng)度影響較小，因此調(diào)整砂率對(duì)小范圍改善泌水比較適用。

（3）在試驗(yàn)范圍內(nèi)得出改善混凝土泌水的最優(yōu)配比是：砂率選取 46%，粉煤灰摻量 35%，引氣劑摻量 0.4/萬。此配比對(duì)混凝土強(qiáng)度有一定的影響，因而需適當(dāng)降低水灰比以保證強(qiáng)度。

[1] 劉加平．外加劑改進(jìn)混凝土泌水的試驗(yàn)研究[J]．混凝土與水泥制品，2004,(4): 14-16

[2] 郝成偉．60～80MPa 大流動(dòng)性混凝土配合比試驗(yàn)研究[J]．工業(yè)建筑，2003,33(8): 19-20．

[3] 梁志林．大體積混凝土拌和物泌水性能探討[J]．商品混凝土，2005,(4): 18-21．

[4] 揚(yáng)全兵．對(duì)混凝土引氣劑的新認(rèn)識(shí)[J]．黑龍江交通科技，2000,(S1): 27-29．

[5] 劉數(shù)華．粉煤灰對(duì)混凝土的需水量、坍落度和泌水性的影響[J]．粉煤灰綜合利用，2005,(3): 47-48．

[6] 杜建國(guó)．泌水對(duì)水泥混凝土抗折強(qiáng)度的影響[J]．安徽機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào)，2002,(3): 63-66．

[7] 魏麗萍．水在混凝土中的作用及對(duì)混凝土性能的影響[J]．安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）．2002,10(1): 17-20．

[8] 李志勇．混凝土泌水的因素分析[J]．四川建筑，2006,(2): 128-129．

[9] 丁昭鴻．水泥泌水性的改善途徑[J]．水泥，1998,(11):27-29．

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廣西水利科技項(xiàng)目（201215,201312,201419）

丁煒（1985—），男，江蘇靖江人，畢業(yè)于河海大學(xué)無機(jī)非金屬材料專業(yè)，泰州金禾商砼制品有限公司試驗(yàn)室主任。