混凝土外观质量缺陷的成因和防止措施的探讨

混凝土由多种原材料复合制成，如果在理想状态下，当采用优质原材料，优化配合比，经过严格的计量控制，我们能得到优质混凝土材料。但是同样和异性的新拌混凝土，在不同的季节、不同的施工部位、不同的施工单位却得到不同的结果，主要表现为混凝土表面起砂、水纹、麻面（主要表现为孔洞和毛毛虫现象）、色差等问题。

1、外观质量缺陷的成因分析

无论是混凝土表面的起砂现象还是水纹、色差及麻面等问题，都可以归结为混凝土在外力作用下水分和各种粒径的固体颗粒的运动迁移遗留下来的痕迹。因此上述现象与混凝土成型过程中的外力和混凝土内在组成有关系。
1.1混凝土材料在外力作用下的运动规律
所谓外力主要是重力、振捣棒的激振力和长层混凝土的压力。这些外力都会导致混凝土材料的下沉、密实，但是由于混凝土组成材料的比重差异，其下降的程度有所区别。混凝土中主要材料在宏观上我们可以分为相对“液体组分”固体组分和气体组分。
由于液体的存在，是混凝土组成材料在外力作用下可以自由运动。在混凝土彻底失去流动性或者初凝之前，还要受重力和上部压力的作用，因此在震动结束之后，混凝土内的较小比重的部分还在继续迁移。可以说外力的作用和混凝土的颗粒组成是混凝土出现外观质量的外部原因。
1.2 造成混凝土外观出现离析泌水现象是必然的，这是由混凝土的组成所决定的。而混凝土的泌水、泌浆正是由混凝土出现外观质量问题的主要原因之一。
（1）混凝土泌水现象及对其理解
混凝土拌和时所加入的水有两种作用：一是保证水泥水化过程的进行；二是
使新拌水泥浆或混凝土混合物具有足够的流动性，以便于浇注成型。在目前施工条件下，满足后者要求的需水量，常大于前者所需的最低水量。这种多余的水分在混凝土输送、浇注振捣过程中以及在凝固以前的静置其中，都容易产生离析。如果模板和混凝土之间泌水，则混凝土出现麻面、泪痕、砂线和砂面等现象，形成混凝土外观质量缺陷。
（2）泌水现象形成的物理化学作用
从物理变化方面看，泌水是混凝土拌合物内部固体材料沉降运动导致水渗出所致。高泌水速率能造成通道泌水，通道泌水是由于水分上升中透过凝絮颗粒导致机械破裂的结果。这种情形是贫水泥拌和物和大塌落度拌合物的稠度特征。如果泌水在模板附近产生，就会有水将水泥等粉料成分带出，将砂子剩余形成砂线现象。
从化学方面分析，水泥、掺和料、泥土等与水结合形成水泥悬浮体，并逐渐凝聚和硬化。水泥水化作用快时由于游离水向化学水转化，减少了游离水的量，因此削弱了泌水作用。水泥水化作用慢时由于水量较大，静止泌水的现象更易出现。
水泥愈细（比表面积愈大）吸附水量愈大、C3A含量愈多水化作用愈剧烈，因而在水泥浆内分散的胶体粒子数量增加，粒子的表面积增加，形成的凝聚结构的接触点增多，这种有巨大固相表面的凝聚结构网内，能大大增加吸附水的量，因而保水能力也就提高。
（3）混凝土泌水内在原因分析
受振动等外力作用是混凝土产生沉降离析泌水现象的外因，是混凝土在成型过程中无法抗拒的因素，而找出混凝土本身的原因并克服之，将是我们改善离析泌水现象主要手段。在生产实践中，有时出现由于泌水等造成混凝土外观质量缺陷的混凝土却具有非常理想的和易性。由此可见，混凝土的泌水是一个动态的过程，因此我们从混凝土生产过程中的例证分析泌水原因，简单总结为以下几种情形。
①水泥的质量波动，石膏品质、比表面积与颗粒分布、碱含量的波动提高早期强度的措施之一是提高水泥矿物中的C3A含量，这有利于加速水泥早期水化，但其水化作用进程又决定于石膏的品质及掺量，而且这又直接影响水泥与外加剂的适应性。因而石膏品质及掺量的变化不利于稳定水泥与外加剂的适应性。
水泥比表面积大将有利于加速水化的进程，提高水泥强度，但水泥比表面积增大的同时标准稠度用水量增加。水泥能否具有较好的保水作用此时又决定于水泥的颗粒分布，在水泥中增加细颗粒的含量能较好改善混凝土的保水性，减少泌水。
水泥碱含量对水泥与外加剂的适用性较敏感，通过试验水泥看出水泥碱含量的波动，显著影响其与外加剂的适应性。
②外加剂与水泥的适应性波动
目前搅拌站所用的混凝土外加剂均是复合型，水泥和外加剂的质量稳定性是非常重要的。如果两者不能很好的适应，混凝土就会出现和易性不好、坍落度损失大、凝结时间变化等现象。结果不但会导致混凝土的内在质量的波动，也会产生外观质量的缺陷。
③细度模数变化、掺合料质量变化
砂细度模数变小（且级配不好）、掺合料质量变化，都会打破混凝土体系中“|液体”和固体配合的失衡，如不能及时调整混凝土塌落度的做法，将不会得到和易性良好的混凝土，或者即使得到和易性良好的混凝土，也增加混凝土离析泌水的趋势。
④混凝土配合比中胶凝材料量少
胶凝材料量少的混凝土，也即贫混凝土，其工作性能远较胶凝材料量多的混凝土差，混凝土泌水可能就会大。
在实际生产中，产生混凝土泌水现象的原因有时是一种，大部分是几种原因的组合造成的。

2、应对策略

生产外观质量优秀的混凝土，使清水混凝土达到外观平整、光洁、颜色均匀的不平，必须解决混凝土的泌水、配合比设计、生产、运输、模板、施工整个过程进行系统的解决，各个环节互相弥补，才可以生产出外观质量优秀的混凝土。由于试验条件限制，我们在总结生产实践经验的前人的研究结果的基础上，认为从下面几个方面入手比较有效。
2.1 内在原因的措施
为解决或减轻混凝土泌水过大的危害，在混凝土的生产中可采取一下技术措施：
（1）适宜的水泥细度、嗑度分部和颗粒形状，对于改善混凝土的和易度是非常有效的，从电化学角度和紧密堆积理论看，合适的水泥细度、粒度分布和颗粒形状将提高混凝土的使用效果。
（2）增加细粉料用量，可以增加混凝土中“液体”的粘度和比重，对较大颗粒(石子，沙子，细颗粒等)的沉降起到阻止的作用，这样减少水承受的压力，减少上浮的可能即减少泌水的量。
（3）改善粗细集料的颗粒继配，使粗细骨科本省成为稳定的骨架，用来承载来自上面混凝土的压力，减少水分的受压外溢。
（4）增加外加剂中的保塑组分，调整外加剂的适应性，使混凝土中水被高吸水性的高分子材料吸附，可以减少泌水的发生，但是会带来表面出现洞孔的负效应。
（5）改善混凝土与外加剂的适应性，可以保证混凝土生产的稳定性，选择优质的缓役组分，在保证坍落度损失小的前提下，缩短疑结时间使混凝土众多余的水量减少，从而也会起到减少泌水的作用。
2.2 外部控制措施
在施工中，施工单位应加强与生产单位的沟通，对于不同的混凝土采取不同的振捣成型措施，确定合理的振捣成型措施模式，避免出现振捣和过振的现象，以弥补混凝土本身的不足。
目前国外开发出了高吸水性模版，可以讲出现在模版附近的多余的水洗掉，既可以保证表面不会出现缺陷，同时由于降低了表面的水灰比，使混凝土有一个非常致密光洁的表面。
2.3生产控制措施
作为提供合格混凝土的搅拌站应加强与水泥厂、外加剂厂的技术联系，及时沟通质量信息，病应加强自身的质量控制。
（1）加强原材料的进场检验，确认原材料批量中存在的个体差异。原材料进场增加一下实验的频次是必要的：水泥和外加剂的适应性试验：外加剂与水泥的适应性试验；水泥净装泌水试验混凝土的试伴试验。
（2）加强出场试验，严格控制出现坍落度，观察混凝土和异性变化，将质检工作延伸至现场。

3、结语

解决混凝土的外观质量问题，需要寻找有效的、能够在现的试验方式，而且从控制手段来说也需要非常系统的工作才行。本文分析由于试验工作量较少，远不足以得出规律性结论，此类工作有待继续深入，需要水泥等生产企业、搅拌单位和施工单位袖手进行。

参考文献：
1、朱国梁，混凝土结构工程施工禁忌手册，机械工业出版社，2006.4
2、杨嗣信　主编，混凝土工程现场施工实用手册，人民交通出版社，2006.9
3、张仁瑜，王征，孙盛佩编著，混凝土质量控制与检测技术，化学工业出版社，2008.1