混凝土路面起粉起砂的原因分析与控制措施

混凝土路面起粉起砂的原因分析与控制措施

通过混凝土路面、地面等―起粉‖层的对比的检验，分析了造成混凝土表面―起粉‖ ―起砂‖的原因，并从混凝土强度、水泥、砂石等原材料、混凝土配合比设计及施工养护等角度提出了预防或减少混凝土表面―起粉‖ ―起皮‖或―露砂‖的技术措施。

路面、地面、楼面等混凝土工程要求其平整、美观、耐磨，而且不起灰、不跑砂。但实际上许多地面工程常会出现表面―起粉‖、―起皮‖或―露砂‖等现象。虽然混凝土表面的―起粉‖、―起皮‖或―露砂‖并不影响其抗压强度等级，但会影响混凝土路面、地坪或楼面的美观性、耐磨性、抗渗性等。引起用户投诉，施工单位和水泥企业互相扯皮，对工程交付有较大影响。

一混凝土―起粉‖ 面层的取样检验

某地混凝土路面工程，采用C35强度等级的商品混凝土，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，另一部分路面用的是掺有10%粉煤灰的商品混凝土。水泥用同一厂家生产的同一品种水泥。竣工后发现，未掺粉煤灰的混凝土路面没有―起粉‖现象，掺粉煤灰的混凝土路面一段出现了―起粉‖和―露砂‖现象，一段没有出现了―起粉‖和―露砂‖现象。经工程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：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是导致路面―起粉‖的主要原因，认为这部分材料密度较小，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，造成―起粉‖、―起皮‖和―起砂‖。供应商则认为：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，与混凝土掺加材料本身或水泥等是否掺有粉煤灰无关。

为此某研究单位对混凝土路面起粉层、未起粉的不掺粉煤灰的混凝土路面面层和不掺粉煤灰的混凝土路面基层灰浆进行了现场取样，即：

试样A:不掺粉煤灰的混凝土路面表层灰浆；

试样B:掺粉煤灰的混凝土路面表层起粉层灰浆；

试样C:不掺粉煤灰的混凝土路面基层灰浆。

对上述样品的化学结合水和酸不溶物中的SiO2、AL2O3含量进行了检测。众所周知：砂的主要化学成分是SiO2，粉煤灰及粘土质物质的主要化学成分是SiO2与AL2O3。样品的酸不溶物的SiO2和AL2O3的分析结果表明，试样A与试样B的AL2O3含量相近，且小于试样C。这说明掺粉煤灰的混凝土路面表层起粉层灰浆中没有大量的粉煤灰，即混凝土路面表层起粉层灰浆中没有粉煤灰聚集现象。可见―起粉‖主要原因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。

从化学结合水含量检验结果看，试样A、B的水化程度均高于试样C，即两面层样品的水化程度均高于基层样品。其中掺粉煤灰的混凝土路面表层起粉层灰浆——试样B的单位CaO带有的化学结合水高达0.73，是纯水泥路面基层混凝土样品C的2.49倍，比不―起粉‖的纯水泥路面表层样品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的水化程度要大，其中以掺粉煤灰的混凝土路面表层起粉层灰浆为最大。

试验分析结论: 从试样的SiO2、AL2O3和化学结合水含量检测结果表明,―起粉‖主要原因不是粉煤灰在混凝土表面富集。―起粉‖主要原因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‖ ―起皮‖ 和―起砂‖的现象还常见于大面积的楼面、停车场、仓库地面等薄壁混凝土等工程，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在面层的聚集，而是混凝土泌水, 造成混凝土表层结构疏松、强度偏低。

二、混凝土面层―起粉‖ ―起砂‖的原因分析

混凝土面层的―起粉‖ ―起砂‖除由于泌水引起外，也有可能养护时间不足或过分失水的原因引起。规范规定除硅酸盐水泥、

普通水泥养护时间不少于7天外；其他的矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥时，不少于14天；掺粉煤灰的混凝土养护时间不少于l4天，如养护时间不够，则在太阳暴晒或干燥空气中造成水分大量蒸发，表面水分的蒸发大于混凝土的泌水速度，将导致表层水分大量挥发，水泥会减缓甚至停止水化，表层水泥得不到充分的水化，面层就无法达到设计强度，建立不起足够的表面强度进而发生起粉或起砂等质量问题。从众多起案例分析来看，因泌水而导致混凝土表面―起粉‖的情况居绝大多数。

新拌混凝土是由颗粒大小不同、密度不同的水泥颗粒、砂、石等多种固体和水等组成的混合料，混凝土浇筑后在凝结以前，新浇混凝土内悬浮的固体粒子在重力作用下下沉，当混凝土保水能力不足时，新浇筑的混凝土表面会出现一层水，这种现象叫做泌水。在水泥等的凝结过程中，密度大的粒子要沉降，密度小的水往上析出，因而产生了固体粒子与水的分离。即新拌混凝土的泌水和离析一样，是不可避免地的一种趋势。只可减缓，但不能消除。

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。

（一）配制混凝土时水灰比过大

路面混凝土规范规定其水灰比应小于0.5，而且要求混凝土单位用水量为150--170kg/m3。水灰比的大小直接影响水泥石

浆体的强度。水灰比过大时，混凝土中多余的游离水分的蒸发，在水泥浆面层产生过多毛细孔，降低了密实性，降低了混凝土面层的强度，地面容易起粉起砂。另外，表面水分过多，混凝土面层抹压修光时间延长，甚至有可能超过水泥的终凝时间，造成施工地面质量无法保证。混凝土中的水除了与水泥发生水化作用外，是为了满足混凝土施工的要求.有部分施工单位为了赶进度或施工方便，将混凝土坍落度尽量放大，最好是自动摊平。甚至擅自加水放大坍落度，结果造成混凝土表面大量泌水。如某停车场地面工程，因混凝土坍落度大、表面泌水严重,造成地面大面积起砂。

混凝土的水灰比越大，水泥凝结硬化的时间越长，自由水越多，水与水泥分离的时间越长，混凝土越容易泌水；泌水越严重，表层混凝土的水灰比越大。

（二）混凝土的组成材料

1、砂石集料含泥量：含泥较多时，会严重影响水泥的早期水化，粘土中的粘土粒会包裹水泥颗粒，延缓及阻碍水泥的水化及混凝土的凝结，从而加剧了混凝土的泌水。

2 、不宜使用细砂：砂的细度模数越大，砂越粗，越易造成混凝土泌水，尤其是0.315mm以下及2.5mm以上的颗粒含量对泌水影响较大。细颗粒越少、粗颗粒越多，混凝土越易泌水。

规范要求不宜使用细砂，这不仅是因为细砂的强度低、需水量大、干缩性大，也容易造成地面开裂；也因为细砂引起保水

性差，不利于地面修光；与水泥的粘结性能差，降低砂浆的强度。所以混凝土路面或地面一旦使用细砂，地面起砂的可能性很大。如某篮球场的混凝土工程，混凝土地面施工中因为砂紧张，使用了细度模数为1.8—2.0的细砂，结果造成了大面积―起粉‖―起砂‖的质量问题。

3、矿物掺合料的的掺量和品质

掺合料颗粒分布同样也影响着混凝土的泌水性能，若矿物掺合料的细颗粒含量少、粗颗粒含量多，则易造成混凝土的泌水。如用细磨矿渣作掺合料，因配合比中水泥用量减少，矿渣的水化速度较慢，且矿渣玻璃体保水性能较差，往往会加大混凝土的泌水量；粉煤灰过粗，微细集料效应减弱，也会使混凝土泌水量增大。

粉煤灰在道路混凝土中的应用，国内外已有大量工程实例。试验结果表明:C35道路混凝土中掺入45 kg/m3粉煤灰时，混凝土的综合性能最佳，此时粉煤灰掺量为胶材量的12.0%。为此推荐粉煤灰掺量为水泥用量的8%- 20%。特别是使用普通硅酸盐水泥时，粉煤灰掺量不能太大，否则早期强度低，如养护不充分，混凝土得不到充分水化，易―起粉‖和耐磨性降低。

粉煤灰的品质也是重要的影响因素，规范规定III级粉煤灰不能用于钢筋混凝土和C30以上路面混凝土。但目前国内的粉煤灰除经过处理的I级灰能保证品质外，II级灰质量很难保证，基本上是统灰，其活性指数达不到要求，许多粉煤灰如同砂、石

粉的功能一样，仅仅是改善混凝土和易性，对混凝土路面的性能有害而无利。另外，如直接使用湿排成团粉煤灰或受潮粉煤灰时，因搅拌不开或不均匀，从而引起―起皮‖、空鼓等质量问题。

4、水泥的品种和特性

水泥作为混凝土中最重要的胶凝材料，与混凝土的泌水性能密切相关。水泥的凝结时间、细度、比表面积与颗粒分布都会影响混凝土的泌水性能。水泥的凝结时间越长，所配制的混凝土凝结时间越长，且凝结时间的延长幅度比水泥净浆成倍地增长，在混凝土静置、凝结硬化之前，水泥颗粒沉降的时间越长，混凝土越易泌水；水泥的细度越粗、比表面积越小、颗粒分布中细颗粒(<5um)含量越少，早期水泥水化量越少，较少的水化产物不足以封堵混凝土中的毛细孔，致使内部水分容易自下而上运动，混凝土泌水越严重。

有些立窑企业使用萤石矿化剂，由于控制不好,致使熟料的凝结时间大幅度延缓；有的由于水泥粉磨时，控制细度较粗，比表面积较小，造成凝结时间过长；水泥的凝结时间过长均易导致混凝土泌水最终引起混凝土面层―起粉‖ ―起砂‖。

有些粉磨设备磨制的水泥，尤其是带有高效选粉机的系统磨制的水泥，虽然比表面积较大，细度较细，但由于选粉效率很高，水泥中细颗粒中小于3微米的含量少，也容易造成混凝土表面泌水和起粉等问题。

5、混凝土外加剂品种和掺量:掺量过多或者缓凝组分掺量过多，

会造成新拌混凝土的大量泌水和离析，大量的自由水泌出混凝土表面，影响水泥的凝结硬化，混凝土保水性能下降，导致严重泌水。

（三）施工原因

混凝土工程，不仅了提高混凝土的质量，改善了环境，而且提高施工效率。但由于一些单位在施工中不注重施工与养护，出了质量问题将责任推向水泥生产企业，由此引起一些意想不到的质量纠纷。因施工引起的原因归纳起来有以下几个方面:

1、局部过振

混凝土振捣的目的是使其密实，并便于收浆、抹面。因此不管哪种振捣设备，只要不漏振，以混凝土表面平整、基本不再冒泡、表面出现浮浆即可。但有的施工人员不按规范施工，振动到一个位置不移动，而且振捣充分也不关闭，造成局部过振，造成过分离析或泌水，引起局部起皮、起砂。

2、非正常的淋水、洒水

在浇筑地面混凝土之前，淋湿模板时应避免使地面基础积水，如有积水，会使浇注地混凝土水灰比过大，经过振捣，过多地水会泌出表面；有的施工人员为便于收光、抹面，在混凝土面层随意洒很多水，致使混凝土面层水灰比增大，强度严重降低而出现起皮、起砂现象。

3、不适宜的压平修光时间

修光过早，混凝土表面会析出水，影响表层砂浆强度；修光过早，有时会由于修光阻断泌水通道，在修光压实层下形成泌水层，造成修光层脱落（即起壳）。修光时间过迟，则会扰动或损伤水泥凝胶体的凝结结构，影响强度的增长，造成面层强度过低，也会产生起粉或起砂现象。

4 、其它因素

当混凝土表层的水泥尚未硬化就洒水养护或表面受到雨水的冲刷时，亦会造成混凝土表面的水灰比增大。混凝土施工中，如下雨时未覆盖，随意撒水泥粉处理等等，也是经常碰到的问题。一些施工单位在下小雨时，没有覆盖措施，一旦表面露砂，就撒水泥粉处理，结果工程完工后，用不了多久地面就起皮或起砂。

三、混凝土路面、地面起灰或起砂的预防措施

（一）足够的混凝土强度等级

混凝土耐磨性与强度成正比关系。根据城市道路工程的有关规范，用于普通路面混凝土的单位水泥用量不应少于300kg/m3，水灰比不应大于0.5。根据碎石混凝土的抗压强度计算公式:

C = 0.46 ⅹCISOⅹ(C/W – O.52)

式中:C——混凝土试件抗压强度，Mpa；

CISO——水泥实际抗压强度，假定为35.0；45.OMPa；

C/W——混凝土灰水比，为1/0.5 = 2；

即普通路面混凝土强度分别为：

C = 0.46ⅹ35.0ⅹ（2 – 0.52）= 23.82MPa。

C = 0.46ⅹ45.0ⅹ（2 – 0.52）= 30.64MPa。

因此，正常情况下，普通路面采用32.5级或42.5级的水泥，其混凝土强度应达到C23.8或C30才具备足够的抗磨性能。但是有的施工单位一味地降低工程成本，盲目降低混凝土标号，把很多有特殊抗磨性要求(如有叉车经过的仓库、停车场、球场等)的道路、地面的混凝土强度降到C20，甚至Cl5，严重降低了混凝土的抗磨性能。

（二）要有合理的配合比设计

在进行配合比设计时，首先要保证水泥用量、水灰比、粉煤灰掺量、砂率等技术指标满足规范要求，不能随意增大或减小。外加剂掺量不能过量，否则容易造成泌水。

（三）原材料质量控制

尽量不用细砂，否则应增加水泥用量，以提高粘结性能；不能使用受潮的粉煤灰或水泥，因为受潮的水泥或粉煤灰往往因结团，活性降低，不易搅拌均匀，胶结性能差，造成其强度、硬度和耐磨性都显著降低。

（四）坍落度的控制

在施工允许的范围内，坍落度应尽可能地小，这样才能做到降低水灰比，减少泌水。

（五）施工单位应注意

1、不随意往混凝土搅拌车内加水，施工路基不能有积水，更不

可过量洒水做面层。防止增大水灰比而影响路面强度和耐磨性。

2、不漏振不过振，抹面应及时；出现泌水时不能简单采用撒干水泥粉的抹面处理方法。

3、终饰后的混凝土表面不能雨淋，在混凝土终凝后应立即采取覆盖措施(比如:草袋、麻袋、塑料薄膜等)；每天均匀洒水养护，始终保持混凝土处于潮湿状态，直至养护期满。

4、施工后要注意及时养护，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水冲刷造成混凝土表面水灰比过大，又要防止混凝土中的水分在表层建立起强度之前散失。尤其是掺有粉煤灰或矿渣的混凝土，由于其早期强度较低，表层没有足够多的水化产物来封堵表层大的毛细孔，若不注意早期充分的湿养护，混凝土表层水分散失较快较多，表层水泥得不到充分的水化，亦会导致表层混凝土强度偏低，结构松散。通常，在混凝土接近终凝时，要对混凝土进行二次抹面(或压面)，使混凝土表层结构更加致密。

因此，施工与养护方法应根据不同的气候条件、不同强度等级的混凝土和不同品种的水泥而及时调整，保证混凝土在施工后至建立起足够的强度之前有充分的湿养护而又不出现严重的泌水。

四、结论

通过对以上混凝土路面、地面―起粉‖、―起砂‖的原因分析不难看出，泌水引起的路面、地面起粉、起砂不影响混凝土的力学强度。混凝土路面、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‖主要原因是在施工过程中混凝土泌水等各种因素，造成表层水灰比过大，虽水泥水化较充分，但表层结构疏松，强度太低或没有强度所致。

导致混凝土表层结构疏松、强度偏低的原因也可能是混凝土养护不当，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。

属于上述两种―起粉‖原因的何种原因可通过检验混凝土表层中水泥的水化程度来判别，即表层水泥水化程度较高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。

要避免混凝土表面出现―起粉‖，应注意以下几点：

1、要使混凝土有足够的强度等级，特别是面层混凝土要有足够的强度。

2、保证新拌混凝土有合理的水灰比，特别是表面层的混凝土的水灰比，应避免各种加大混凝土面层水灰比的操作方法。

3、新拌混凝土本身要具有较好的保水性，防止严重的泌水导致混凝土表层水灰比过大。

混凝土路面、地面施工中要从配合比及组成材料的选择出发，要注意控制水灰比不宜过大、外加剂不要过掺，以及凝结时间要适宜。水泥的凝结时间不宜过长，比表面积不宜过小；砂、石集料要符合国家质量要求，尤其要注意砂中0.315mm以下的颗粒含量，不宜使用细砂。

4 、施工过程要防止振捣过度造成混凝土严重的离析与泌水。

5、注意及时养护，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水冲刷造成混凝土表面水灰比过大，又要防止混凝土中的水分在表层建立起强度之前散失。