混凝土表面“起粉”的原因分析及控制措施

混凝土作为目前用量最大的建筑材料，用途非常广泛。但在施工于道路、楼板或薄壁等部位时，常会出现表面“起粉”、“露砂”等现象。虽然混凝土表面的“起粉”并不影响其抗压强度等级，但会严重破坏混凝土路面或楼面的耐磨性、抗渗性、美观性与长期耐久寿命，对工程质量不利。而引起混凝土表面“起粉”的原因也经常是施工部门与混凝土供应站之间争论的焦点。施工部门常将拌制混凝土时掺入的粉煤灰或水泥厂家磨制水泥时掺入的混合材等水硬性较差的材料当成是导致路面“起粉”的罪魁祸首，认为这部分材料比重较轻，易富集于新拌混凝土表面，从而导致混凝土表面硬度大幅度下降是造成“起粉”的主因。混凝土供应站则认为，混凝土表面“起粉”主要是施工过程振捣过度或施工后养护不当造成的，与混凝土材料本身及是否掺有粉煤灰无关。本文通过对混凝土表面“起粉”的案例分析，探讨了表面起粉的原因，并提出预防或减轻混凝土表面起粉的相应技术措施。
　　
　　一、 案例分析
　　
　　广州市某一街道扩建工程，采用C35强度等级的商品混凝土（水泥用同一厂家生产的同一品种水泥），其中有部分路面用的是不掺粉煤灰（纯水泥混凝土）的商品混凝土，部分路面用的是掺有10%粉煤灰的商品混凝土。通车后发现，纯水泥混凝土路面没有“起粉”现象，掺粉煤灰的混凝土 路面中有一段也没有“起粉”现象，有一段则出现了“起粉”和“露砂”现象。质检部门抽芯检测结果表明，所有混凝土的抗压、抗折强度均达到了设计要求。施工部门认为是粉煤灰的浮浆导致了 字串6
　　表层混凝土强度偏低。经现场实地取样分析，发现表层起粉并非是粉煤灰浮浆，而是混凝土表层在施工及凝结硬化过程水灰比过大所致。具体分析过程如下：
　　
　　试样A——不掺粉煤灰的混凝土路面表层灰浆（不起粉）
　　试样B——掺粉煤灰的混凝土路面表层灰浆（起粉部分）
　　试样C——不掺粉煤灰的混凝土路面下层灰浆
　　将所取样品进行研磨，用0.08mm方孔筛将大部分砂子除去以获得所需样品。对制得样品进行化学成分分析、酸不溶物分析，结果如表1、2所示：
表1、样品的化学分析结果
样品Loss (wt%)SiO2 (wt%)Fe2O3 (wt%)Al2O3 (wt%)CaO (wt%)MgO (wt%)SO3 (wt%)Σ (wt%)酸不溶物(wt%)
A14.7041.733.876.6027.700.610.3295.3343.34
B15.4749.820.496.8819.550.340.1197.0855.83
C10.6741.832.797.6029.860.721.2494.7140.61 字串5

表2、样品中酸不溶物的化学分析结果
样品SiO2 (wt%)Fe2O3 (wt%)Al2O3 (wt%)CaO (wt%)MgO (wt%)Σ (wt%)
A84.721.029.260.720.1395.85
B85.540.829.140.700.1396.33
C79.981.0912.30.860.1794.40 字串1

表3、扣除酸不溶物后（酸溶部分）样品的化学成分
样品Loss (wt%)SiO2 (wt%)Fe2O3 (wt%)Al2O3 (wt%)CaO (wt%)MgO (wt%)原水泥Loss (wt%)化学结合水(wt%)化学结合水/ CaO
A25.948.856.054.5748.340.983.522.440.46
B35.024.670.074.0243.380.613.531.520.73
C17.9715.743.954.3949.691.103.514.470.29 字串6

　　由表1中化学分析结果可以看出：配比相同的A、C样化学成分及酸不溶物含量基本相近，A样烧失量明显高于C样；B样与A、C样相比，烧失量、SiO2及酸不溶物含量均较高，CaO含量较低，这说明B样中钙质材料含量较少，硅质材料含量较多。通常水泥制品化学分析中的酸不溶物主要是未分离干净的砂、水泥中的混合材、混凝土中掺入的粉煤灰以及养护过程中带入的黏土质物质。其中砂的主要化学成分是SiO2，粉煤灰及黏土质物质的主要化学成分是SiO2与Al2O3。由表2结果可知，酸不溶物的主要成分是SiO2和Al2O3，试样A与试样B的Al2O3含量相近，且不大于试样C的Al2O3含量。这说明试样B中没有大量的粉煤灰，可见“起粉”主要不是粉煤灰在混凝土表面富集。
　　根据水泥的水化程度与化学结合水含量的关系，测定样品中化学结合水与CaO的含量，对比单位CaO所带有的化学结合水的多少，即可比较相对水化程度的高低。表1中的烧失量（Loss）主要包括了原材料（未水化水泥）自身的烧失量及水泥水化后的化学结合水，设定原水泥的烧失量为3.5%，则扣除酸不溶物后的计算结果如表3所示。从化学结合水含量看，试样A、B的水化程度均高于试样C，其中试样B的水化程度最高，单位CaO带有的化学结合水高达0.73，是纯水泥路面下层混凝土试样C的2.49倍，比不“起粉”的纯水泥路面表层试样A高出56.53%。这说明混凝土表层水泥颗粒的水化程度比混凝土内部的颗粒要大。本文认为这是在施工过程中混凝土泌水，造成表层水灰比过大，水泥水化较充分所致。虽然水泥具有较高的水化程度和较大的水化空间，但水化产物搭接松散，强度较低才是表面“起粉”的真正原因。

　　
　　类似于路面起粉的现象还常见于大面积的楼板、停车场、薄壁混凝土等工程，对这类问题的多次现场分析及取样分析结果均表明，“起粉”的主要原因不是粉煤灰或其它混合材或掺合料的浮面，而是混凝土表层结构疏松、强度偏低。导致混凝土表层结构疏松、强度偏低的主要原因有二方面：
　　
　　（1）混凝土表层的水灰比（W/C）大于混凝土内部，表层水化产物之间搭接不致密，孔隙率大，结构松散，强度偏低；
　　（2）混凝土养护不当，施工早期水分散失过快，形成大量的水孔，表层的水泥得不到足够的水分进行水化，因而表层混凝土的结构疏松，强度偏低。即表层混凝土的水灰比过大和养护不当造成表层过早地大量失水均有可能导致混凝土的“起粉”现象。检测混凝土表层中水泥的水化程度，可帮助判别“起粉”的原因。表层水泥水化程度较高的主要是由于泌水所致。表层水泥水化程度较低，则主要是施工养护不当所致。从多起案例分析来看，因泌水而导致混凝土表面起粉的情况居多数。
　　
　　二、影响混凝土表层水灰比（W/C）的因素
　　
　　混凝土是由颗粒大小不同，比重不同的多种固体和液体组成的复合材料，在水泥（或其他胶凝材料）的凝结过程中，比重大的粒子要沉降，因而产生了固体粒子与水的分离，即新拌混凝土不可避免地会产生泌水现象，泌水越严重，表层混凝土的水灰比（W/C）越大。影响混凝土泌水的因素主要有混凝土的配合比、组成材料、施工与养护等几方面。
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