混凝土路面起粉起砂的原因分析與控制措施

　　[內(nèi)容提要]通過混凝土路面、地面等“起粉”層的對(duì)比的檢驗(yàn)，分析了造成混凝土表面“起粉” “起砂”的原因，并從混凝土強(qiáng)度、水泥、砂石等原材料、混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工養(yǎng)護(hù)等角度提出了預(yù)防或減少混凝土表面“起粉” “起皮”或“露砂”的技術(shù)措施。

　　路面、地面、樓面等混凝土工程要求其平整、美觀、耐磨，而且不起灰、不跑砂。但實(shí)際上許多地面工程常會(huì)出現(xiàn)表面“起粉”、“起皮”或“露砂”等現(xiàn)象。雖然混凝土表面的“起粉”、“起皮”或“露砂”并不影響其抗壓強(qiáng)度等級(jí)，但會(huì)影響混凝土路面、地坪或樓面的美觀性、耐磨性、抗?jié)B性等。引起用戶投訴，施工單位和水泥企業(yè)互相扯皮 ，對(duì)工程交付有較大影響。

一 混凝土 “起粉” 面層的取樣檢驗(yàn)

　　某地混凝土路面工程，采用C35強(qiáng)度等級(jí)的商品混凝土，其中有部分路面用的是不摻粉煤灰 (純水泥混凝土)的商品混凝土，另一部分路面用的是摻有10%粉煤灰的商品混凝土。水泥用同一廠家生產(chǎn)的同一品種水泥。竣工后發(fā)現(xiàn)，未摻粉煤灰的混凝土路面沒有“起粉”現(xiàn)象，摻粉煤灰的混凝土路面一段出現(xiàn)了“起粉”和“露砂”現(xiàn)象，一段沒有出現(xiàn)了“起粉”和“露砂”現(xiàn)象。經(jīng)工程質(zhì)檢部門抽芯檢測結(jié)果表明，所有混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

　　施工部門認(rèn)為：拌制混凝土?xí)r摻入的粉煤灰或水泥廠家磨制水泥時(shí)摻入的混合材等水硬性較差的材料是導(dǎo)致路面“起粉”的主要原因，認(rèn)為這部分材料密度較小，易富集于新拌混凝土表面，從而導(dǎo)致混凝土表面硬度大幅度下降，造成“起粉”、 “起皮”和 “起砂”。

　　供應(yīng)商則認(rèn)為：混凝土表面“起粉”主要是施工過程振搗過度或施工后養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成的，與混凝土摻加材料本身或水泥等是否摻有粉煤灰無關(guān)。

　　為此某研究單位對(duì)混凝土路面起粉層、未起粉的不摻粉煤灰的混凝土路面面層和不摻粉煤灰的混凝土路面基層灰漿進(jìn)行了現(xiàn)場取樣，即：

　　試樣A:不摻粉煤灰的混凝土路面表層灰漿；
　　試樣B:摻粉煤灰的混凝土路面表層起粉層灰漿；
　　試樣C:不摻粉煤灰的混凝土路面基層灰漿。

　　對(duì)上述樣品的化學(xué)結(jié)合水和酸不溶物中的SiO2、AL2O3含量進(jìn)行了檢測。

　　眾所周知：砂的主要化學(xué)成分是SiO2，粉煤灰及粘土質(zhì)物質(zhì)的主要化學(xué)成分是SiO2與AL2O3。樣品的酸不溶物的SiO2和AL2O3的分析結(jié)果表明，試樣A與試樣B的AL2O3含量相近，且小于試樣C。這說明摻粉煤灰的混凝土路面表層起粉層灰漿中沒有大量的粉煤灰，即混凝土路面表層起粉層灰漿中沒有粉煤灰聚集現(xiàn)象?？梢姟捌鸱邸敝饕虿皇欠勖夯以诨炷帘砻娓患?。
根據(jù)水泥的水化程度與化學(xué)結(jié)合水含量的關(guān)系， 測定樣品中化學(xué)結(jié)合水與CaO的含量，對(duì)比單位CaO 所帶有的化學(xué)結(jié)合水的多少，即可比較相對(duì)水化程度的高低。

　　從化學(xué)結(jié)合水含量檢驗(yàn)結(jié)果看，試樣A、B的水化程度均高于試樣C，即兩面層樣品的水化程度均高于基層樣品。其中摻粉煤灰的混凝土路面表層起粉層灰漿——試樣B的單位CaO帶有的化學(xué)結(jié)合水高達(dá)0.73，是純水泥路面基層混凝土樣品C的2.49倍，比不“起粉”的純水泥路面表層樣品A高出56.53%。這說明混凝土表層水泥顆粒的水化程度比混凝土內(nèi)部的顆粒的水化程度要大，其中以摻粉煤灰的混凝土路面表層起粉層灰漿為最大。

　　試驗(yàn)分析結(jié)論: 從試樣的SiO2、AL2O3和化學(xué)結(jié)合水含量檢測結(jié)果表明,“起粉”主要原因不是粉煤灰在混凝土表面富集?！捌鸱邸敝饕蚴窃谑┕み^程中混凝土泌水，造成表層水灰比過大，水泥水化較充分所致。雖然水泥具有較高的水化程度和較大的水化空間，但水化產(chǎn)物搭接松散、強(qiáng)度較低才是表面“起粉”的真正原因。

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　　類似于路面“起粉” “起皮” 和“起砂”的現(xiàn)象還常見于大面積的樓面、停車場、倉庫地面等薄壁混凝土等工程，對(duì)這類問題的多次現(xiàn)場分析及取樣分析結(jié)果均表明，“起粉”的主要原因不是粉煤灰或其它混合材或摻合料的在面層的聚集，而是混凝土泌水, 造成混凝土表層結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度偏低。

二 混凝土面層“起粉” “起砂”的原因分析

　　混凝土面層的“起粉” “起砂”除由于泌水引起外，也有可能養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足或過分失水的原因引起。規(guī)范規(guī)定除硅酸鹽水泥、普通水泥養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天外；其他的礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥時(shí)，不少于14天；摻粉煤灰的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于l4天，如養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，則在太陽暴曬或干燥空氣中造成水分大量蒸發(fā)，表面水分的蒸發(fā)大于混凝土的泌水速度，將導(dǎo)致表層水分大量揮發(fā)，水泥會(huì)減緩甚至停止水化，表層水泥得不到充分的水化，面層就無法達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，建立不起足夠的表面強(qiáng)度進(jìn)而發(fā)生起粉或起砂等質(zhì)量問題。從眾多起案例分析來看，因泌水而導(dǎo)致混凝土表面“起粉”的情況居絕大多數(shù)。

　　新拌混凝土是由顆粒大小不同、密度不同的水泥顆粒、砂、石等多種固體和水等組成的混合料，混凝土澆筑后在凝結(jié)以前，新澆混凝土內(nèi)懸浮的固體粒子在重力作用下下沉，當(dāng)混凝土保水能力不足時(shí)，新澆筑的混凝土表面會(huì)出現(xiàn)一層水，這種現(xiàn)象叫做泌水。在水泥等的凝結(jié)過程中，密度大的粒子要沉降，密度小的水往上析出，因而產(chǎn)生了固體粒子與水的分離。即新拌混凝土的泌水和離析一樣，是不可避免地的一種趨勢。只可減緩，但不能消除。

　　影響混凝土泌水的因素主要有混凝土的配合比、組成材料、施工與養(yǎng)護(hù)等幾方面。

　　（一）配制混凝土?xí)r水灰比過大

　　路面混凝土規(guī)范規(guī)定其水灰比應(yīng)小于0.5，而且要求混凝土單位用水量為150--170kg/m3。水灰比的大小直接影響水泥石漿體的強(qiáng)度。水灰比過大時(shí)，混凝土中多余的游離水分的蒸發(fā)，在水泥漿面層產(chǎn)生過多毛細(xì)孔，降低了密實(shí)性，降低了混凝土面層的強(qiáng)度，地面容易起粉起砂。另外，表面水分過多，混凝土面層抹壓修光時(shí)間延長，甚至有可能超過水泥的終凝時(shí)間，造成施工地面質(zhì)量無法保證?；炷林械乃伺c水泥發(fā)生水化作用外，是為了滿足混凝土施工的要求.有部分施工單位為了趕進(jìn)度或施工方便，將混凝土坍落度盡量放大，最好是自動(dòng)攤平。甚至擅自加水放大坍落度，結(jié)果造成混凝土表面大量泌水。如某停車場地面工程，因混凝土坍落度大、表面泌水嚴(yán)重,造成地面大面積起砂。

　　混凝土的水灰比越大，水泥凝結(jié)硬化的時(shí)間越長，自由水越多，水與水泥分離的時(shí)間越長，混凝土越容易泌水； 泌水越嚴(yán)重，表層混凝土的水灰比越大。

　?。ǘ┗炷恋慕M成材料

　　1 砂石集料含泥量：含泥較多時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響水泥的早期水化，粘土中的粘土粒會(huì)包裹水泥顆粒，延緩及阻礙水泥的水化及混凝土的凝結(jié)，從而加劇了混凝土的泌水。

　　2 不宜使用細(xì)砂：砂的細(xì)度模數(shù)越大，砂越粗，越易造成混凝土泌水，尤其是0.315mm以下及2.5mm以上的顆粒含量對(duì)泌水影響較大。細(xì)顆粒越少、粗顆粒越多，混凝土越易泌水。

　　規(guī)范要求不宜使用細(xì)砂，這不僅是因?yàn)榧?xì)砂的強(qiáng)度低、需水量大、干縮性大，也容易造成地面開裂；也因?yàn)榧?xì)砂引起保水性差不利于地面修光；與水泥的粘結(jié)性能差，降低砂漿的強(qiáng)度。所以混凝土路面或地面一旦使用細(xì)砂，地面起砂的可能性很大。如某籃球場的混凝土工程，混凝土地面施工中因?yàn)樯熬o張，使用了細(xì)度模數(shù)為1.8—2.0的細(xì)砂，結(jié)果造成了大面積“起粉”“起砂”的質(zhì)量問題。

　　3 礦物摻合料的的摻量和品質(zhì)

　　摻合料顆粒分布同樣也影響著混凝土的泌水性能，若礦物摻合料的細(xì)顆粒含量少、粗顆粒含量多，則易造成混凝土的泌水。如用細(xì)磨礦渣作摻合料，因配合比中水泥用量減少，礦渣的水化速度較慢，且礦渣玻璃體保水性能較差，往往會(huì)加大混凝土的泌水量；粉煤灰過粗，微細(xì)集料效應(yīng)減弱，也會(huì)使混凝土泌水量增大。

　　粉煤灰在道路混凝土中的應(yīng)用，國內(nèi)外已有大量工程實(shí)例。試驗(yàn)結(jié)果表明:C35道路混凝土中摻入45 kg/m3粉煤灰時(shí)，混凝土的綜合性能最佳，此時(shí)粉煤灰摻量為膠材量的12.0%。為此推薦粉煤灰摻量為水泥用量的8%- 20%。特別是使用普通硅酸鹽水泥時(shí)，粉煤灰摻量不能太大， 否則早期強(qiáng)度低，如養(yǎng)護(hù)不充分，混凝土得不到充分水化，易“起粉”和耐磨性降低。

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　　粉煤灰的品質(zhì)也是重要的影響因素，規(guī)范規(guī)定III級(jí)粉煤灰不能用于鋼筋混凝土和C30以上路面混凝土。但目前國內(nèi)的粉煤灰除經(jīng)過處理的I級(jí)灰能保證品質(zhì)外，II級(jí)灰質(zhì)量很難保證，基本上是統(tǒng)灰，其活性指數(shù)達(dá)不到要求，許多粉煤灰如同砂、石粉的功能一樣，僅僅是改善混凝土和易性，對(duì)混凝土路面的性能有害而無利。另外，如直接使用濕排成團(tuán)粉煤灰或受潮粉煤灰時(shí)，因攪拌不開或不均勻，從而引起“起皮”、空鼓等質(zhì)量問題。     

　　4水泥的品種和特性

　　水泥作為混凝土中最重要的膠凝材料，與混凝土的泌水性能密切相關(guān)。水泥的凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度、比表面積與顆粒分布都會(huì)影響混凝土的泌水性能。水泥的凝結(jié)時(shí)間越長，所配制的混凝土凝結(jié)時(shí)間越長，且凝結(jié)時(shí)間的延長幅度比水泥凈漿成倍地增長，在混凝土靜置、凝結(jié)硬化之前，水泥顆粒沉降的時(shí)間越長，混凝土越易泌水；水泥的細(xì)度越粗、比表面積越小、顆粒分布中細(xì)顆粒(<5um)含量越少，早期水泥水化量越少，較少的水化產(chǎn)物不足以封堵混凝土中的毛細(xì)孔，致使內(nèi)部水分容易自下而上運(yùn)動(dòng)，混凝土泌水越嚴(yán)重。

　　有些立窯企業(yè)使用螢石礦化劑，由于控制不好,致使熟料的凝結(jié)時(shí)間大幅度延緩；有的由于水泥粉磨時(shí)，控制細(xì)度較粗，比表面積較小，造成凝結(jié)時(shí)間過長；水泥的凝結(jié)時(shí)間過長均易導(dǎo)致混凝土泌水最終引起混凝土面層“起粉” “起砂”。

　　有些粉磨設(shè)備磨制的水泥，尤其是帶有高效選粉機(jī)的系統(tǒng)磨制的水泥，雖然比表面積較大，細(xì)度較細(xì)，但由于選粉效率很高，水泥中細(xì)顆粒中小于3微米的含量少，也容易造成混凝土表面泌水和起粉等問題。

　　5混凝土外加劑品種和摻量:摻量過多或者緩凝組分摻量過多，會(huì)造成新拌混凝土的大量泌水和離析，大量的自由水泌出混凝土表面，影響水泥的凝結(jié)硬化，混凝土保水性能下降，導(dǎo)致嚴(yán)重泌水。

　　（三） 施工原因

　　混凝土工程，不僅了提高混凝土的質(zhì)量，改善了環(huán)境，而且提高施工效率。但由于一些單位在施工中不注重施工與養(yǎng)護(hù)，出了質(zhì)量問題將責(zé)任推向水泥生產(chǎn)企業(yè)，由此引起一些意想不到的質(zhì)量糾紛。因施工引起的原因歸納起來有以下幾個(gè)方面:

　　1  局部過振

　　混凝土振搗的目的是使其密實(shí)，并便于收漿、抹面。因此不管哪種振搗設(shè)備，只要不漏振，以混凝土表面平整、基本不再冒泡、表面出現(xiàn)浮漿即可。但有的施工人員不按規(guī)范施工， 振動(dòng)到一個(gè)位置不移動(dòng)，而且振搗充分也不關(guān)閉，造成局部過振，造成過分離析或泌水，引起局部起皮、起砂。

　　2非正常的淋水、灑水

　　在澆筑地面混凝土之前，淋濕模板時(shí)應(yīng)避免使地面基礎(chǔ)積水，如有積水，會(huì)使?jié)沧⒌鼗炷了冶冗^大，經(jīng)過振搗，過多地水會(huì)泌出表面；有的施工人員為便于收光、抹面，在混凝土面層隨意灑很多水，致使混凝土面層水灰比增大，強(qiáng)度嚴(yán)重降低而出現(xiàn)起皮、起砂現(xiàn)象。

　　3不適宜的壓平修光時(shí)間

　　修光過早，混凝土表面會(huì)析出水，影響表層砂漿強(qiáng)度；修光過早，有時(shí)會(huì)由于修光阻斷泌水通道，在修光壓實(shí)層下形成泌水層，造成修光層脫落（即起殼）。修光時(shí)間過遲，則會(huì)擾動(dòng)或損傷水泥凝膠體的凝結(jié)結(jié)構(gòu)，影響強(qiáng)度的增長，造成面層強(qiáng)度過低，也會(huì)產(chǎn)生起粉或起砂現(xiàn)象。

　　4  其它因素

　　當(dāng)混凝土表層的水泥尚未硬化就灑水養(yǎng)護(hù)或表面受到雨水的沖刷時(shí)，亦會(huì)造成混凝土表面的水灰比增大?；炷潦┕ぶ校缦掠陼r(shí)未覆蓋，隨意撒水泥粉處理等等，也是經(jīng)常碰到的問題。一些施工單位在下小雨時(shí)， 沒有覆蓋措施，一旦表面露砂，就撒水泥粉處理，結(jié)果工程完工后，用不了多久地面就起皮或起砂。

三  混凝土路面、地面起灰或起砂的預(yù)防措施

　?。ㄒ唬┳銐虻幕炷翉?qiáng)度等級(jí)

　　混凝土耐磨性與強(qiáng)度成正比關(guān)系。根據(jù)城市道路工程的有關(guān)規(guī)范，用于普通路面混凝土的單位水泥用量不應(yīng)少于300kg/m3，水灰比不應(yīng)大于0.5。根據(jù)碎石混凝土的抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式:

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C = 0.46 ⅹ CISOⅹ (C/W – O.52)

　　式中:C——混凝土試件抗壓強(qiáng)度，Mpa；
　　　　　CISO——水泥實(shí)際抗壓強(qiáng)度，假定為35.0；45.OMPa；
　　　　　C/W——混凝土灰水比，為1/0.5 = 2；

　　即普通路面混凝土強(qiáng)度分別為：

C = 0.46ⅹ 35.0ⅹ（2 – 0.52）= 23.82MPa。
C = 0.46ⅹ 45.0ⅹ（2 – 0.52）= 30.64MPa。

　　因此，正常情況下，普通路面采用32.5級(jí)或42.5級(jí)的水泥，其混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到C23.8或C30才具備足夠的抗磨性能。但是有的施工單位一味地降低工程成本，盲目降低混凝土標(biāo)號(hào)，把很多有特殊抗磨性要求(如有叉車經(jīng)過的倉庫、停車場、球場等)的道路、地面的混凝土強(qiáng)度降到C20，甚至Cl5，嚴(yán)重降低了混凝土的抗磨性能。

　?。ǘ?要有合理的配合比設(shè)計(jì)

　　在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，首先要保證水泥用量、水灰比、粉煤灰摻量、砂率等技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，不能隨意增大或減小。外加劑摻量不能過量，否則容易造成泌水。

　　（三） 原材料質(zhì)量控制

　　盡量不用細(xì)砂，否則應(yīng)增加水泥用量，以提高粘結(jié)性能；不能使用受潮的粉煤灰或水泥，因?yàn)槭艹钡乃嗷蚍勖夯彝蚪Y(jié)團(tuán)，活性降低，不易攪拌均勻，膠結(jié)性能差，造成其強(qiáng)度、硬度和耐磨性都顯著降低。

　　（四） 坍落度的控制

　　在施工允許的范圍內(nèi)，坍落度應(yīng)盡可能地小，這樣才能做到降低水灰比，減少泌水。

　　（五） 施工單位應(yīng)注意

　　1  不隨意往混凝土攪拌車內(nèi)加水，施工路基不能有積水，更不可過量灑水做面層。防止增大水灰比而影響路面強(qiáng)度和耐磨性。

　　2  不漏振不過振，抹面應(yīng)及時(shí)；出現(xiàn)泌水時(shí)不能簡單采用撒干水泥粉的抹面處理方法。

　　3  終飾后的混凝土表面不能雨淋，在混凝土終凝后應(yīng)立即采取覆蓋措施(比如:草袋、麻袋、塑料薄膜等)；每天均勻?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)，始終保持混凝土處于潮濕狀態(tài)，直至養(yǎng)護(hù)期滿。

　　4  施工后要注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水沖刷造成混凝土表面水灰比過大，又要防止混凝土中的水分在表層建立起強(qiáng)度之前散失。尤其是摻有粉煤灰或礦渣的混凝土，由于其早期強(qiáng)度較低，表層沒有足夠多的水化產(chǎn)物來封堵表層大的毛細(xì)孔，若不注意早期充分的濕養(yǎng)護(hù)，混凝土表層水分散失較快較多，表層水泥得不到充分的水化，亦會(huì)導(dǎo)致表層混凝土強(qiáng)度偏低，結(jié)構(gòu)松散。通常，在混凝土接近終凝時(shí)，要對(duì)混凝土進(jìn)行二次抹面(或壓面)，使混凝土表層結(jié)構(gòu)更加致密。

　　因此，施工與養(yǎng)護(hù)方法應(yīng)根據(jù)不同的氣候條件、不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土和不同品種的水泥而及時(shí)調(diào)整，保證混凝土在施工后至建立起足夠的強(qiáng)度之前有充分的濕養(yǎng)護(hù)而又不出現(xiàn)嚴(yán)重的泌水。

四 結(jié)論

　　通過對(duì)以上混凝土路面、地面“起粉”、“起砂”的原因分析不難看出，泌水引起的路面、地面起粉、起砂不影響混凝土的力學(xué)強(qiáng)度?；炷谅访?、地面起灰、起砂的原因不是粉煤灰等在混凝土表面富集，“起粉”主要原因是在施工過程中混凝土泌水等各種因素，造成表層水灰比過大，雖水泥水化較充分，但表層結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度太低或沒有強(qiáng)度所致。

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　　導(dǎo)致混凝土表層結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度偏低的原因也可能是混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，施工早期水分散失過快， 形成大量的水孔，表層的水泥得不到足夠的水分進(jìn)行水化。

　　屬于上述兩種“起粉”原因的何種原因可通過檢驗(yàn)混凝土表層中水泥的水化程度來判別，即表層水泥水化程度較高主要是由于泌水所致，表層水泥水化程度較低，則主要是施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)所致。

　　要避免混凝土表面出現(xiàn)“起粉”，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1 要使混凝土有足夠的強(qiáng)度等級(jí)，特別是面層混凝土要有足夠的強(qiáng)度。

　　2 保證新拌混凝土有合理的水灰比，特別是表面層的混凝土的水灰比，應(yīng)避免各種加大混凝土面層水灰比的操作方法。

　　3 新拌混凝土本身要具有較好的保水性，防止嚴(yán)重的泌水導(dǎo)致混凝土表層水灰比過大。

　　混凝土路面、地面施工中要從配合比及組成材料的選擇出發(fā)，要注意控制水灰比不宜過大、外加劑不要過摻，以及凝結(jié)時(shí)間要適宜。水泥的凝結(jié)時(shí)間不宜過長，比表面積不宜過??；砂、石集料要符合國家質(zhì)量要求，尤其要注意砂中0.315mm以下的顆粒含量，不宜使用細(xì)砂。

　　4 施工過程要防止振搗過度造成混凝土嚴(yán)重的離析與泌水。

　　5注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水沖刷造成混凝土表面水灰比過大，又要防止混凝土中的水分在表層建立起強(qiáng)度之前散失。尤其是摻有粉煤灰或礦渣的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于l4天。