2.5 拌合水

混凝土用水可分拌合用水与养护用水。

混凝土拌合水的作用是与水泥中硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐等矿物成分发生化学反应,产生具有胶凝性能的水化物,将砂、石等材料胶结成混凝土,并使之具有许多优良建筑性能而广泛地应用于建筑工程。

养护水的作用是补充混凝土因外部环境中湿度变化,或者混凝土内部水化过程中损失的水分,为混凝土供给充足水,确保其水化反应持续进行,混凝土的性能不断发展。

自然界的水根据产地或含有不同的物质,划分为不同名称和种类。按产地分为河水、湖水、海水;按照水储存的地点划分为地表水和地下水;按水中所含物质及其数量分为饮用水、软水、硬水、工业污水和生活污水。

根据中华人民共和国建设部部标准JGJ 63—2006《混凝土用水标准》,混凝土拌合用水按水源可分为饮用水、地表水、地下水、再生水、混凝土企业设备冲刷水和海水等。

符合国家标准的生活饮用水,可拌制各种混凝土。地表水和地下水首次使用前,应按规定进行检验。海水可用于拌制素混凝土,但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。有饰面要求的混凝土不应用海水拌制。混凝土生产厂及商品混凝土厂设备的洗刷水,可用作拌合混凝土的部分用水。但要注意洗刷水所含水泥和外加剂品种对所拌合混凝土的影响。

2.5.1 水的品质指标

按照水工混凝土对水质的要求,凡符合国家标准的饮用水均可用于拌合、养护混凝土。未经处理的工业污水和生活污水不得用于拌合、养护混凝土。地表水、地下水和其他类型水在首次用于拌合、养护混凝土时,须按现行的有关标准,经检验合格后方可使用。水的品质检验项目和指标应符合以下要求:

(1)混凝土拌合、养护用水与标准饮用水试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于30min。

(2)用拌合、养护用水配制的水泥砂浆3d与28d抗压强度不得低于用标准饮用水拌合的砂浆抗压强度的90%。

(3)拌合、养护混凝土用水的pH值、水中不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐与碱的含量应符合表2.5-1[2-25]的规定。

表2.5-1 水工混凝土拌合、养护用水品质指标

2.5.2 水的品质对混凝土性能的影响[2-2]

众所周知,混凝土是碱性物质。若混凝土用水含有无机盐电解质、可溶性硫酸盐、氯化物、某些有机物及水的pH值较低,都会对混凝土凝结硬化及其性能产生影响。

(1)拌合水的品质对凝结时间的影响

当拌合水含有羟基羧酸等有机物时,它与水泥中硅酸三钙水化产生的钙离子结合,生成稳定的络合物吸附于硅酸三钙表面上,阻碍其水化反应,尤其对于低碱低铝酸三钙的中热硅酸盐水泥的缓凝作用更为明显。拌合水含有磷酸盐类的无机盐电解质,与水泥发生化学反应生成不溶性钙盐,沉积在水泥粒子表面上,形成透水性低的覆盖层,在一定程度上阻止水泥的水化反应,从而延缓混凝土凝结时间。

(2)拌合水品质对强度的影响

拌合水是不含或极少含有钙离子的软水,会破坏水泥混凝土中水化物生存的条件,影响混凝土强度的增长。拌合水中含有一定浓度的氯离子与水泥的水化物进行化学反应,生成可溶性的氯化钙、氯化铝、氯化铁等,可使混凝土强度下降10%~80%。如果拌合水含有硫酸盐,它与混凝土中氢氧化钙、铝酸三钙反应生成钙矾石,导致体积膨胀造成内应力,影响混凝土的强度。

(3)拌合水中含有氯离子对混凝土耐久性的影响

水中的氯离子会引起钢筋锈蚀,这是一种电化学过程。氯离子会引起钢筋表面局部活化而成为阳极,钢筋表面的钝化膜为阴极,这样在混凝土内部形成电场而产生微电池效应。在阳极,铁变为铁离子进入溶液中,电子从阳极流向阴极;在阴极有氧、氯和水存在条件下,电子被电解质吸收生成氢氧根离子。随着电化学过程不断发生,进入溶液中的铁离子转变成铁锈,其体积膨胀造成混凝土开裂与表面剥落,钢筋与混凝土黏结力下降,钢筋有效断面积减小,危及混凝土结构的安全性,使建筑物使用寿命缩短。

(4)拌合水中含有CO2对混凝土耐久性的影响

由于水中含有一定数量的二氧化碳,可使水呈现pH值较低的酸性水。水中的一部分二氧化碳与混凝土中氢氧化钙反应生成不溶性碳酸钙,存在于混凝土孔隙中而增加密实性;另一部分二氧化碳水溶液进一步与碳酸钙反应生成易溶性的碳酸氢钙,使混凝土受到侵蚀,只有这部分游离的二氧化碳为侵蚀性二氧化碳。由于易溶性碳酸氢钙的流失降低了混凝土的碱度,破坏了水化物生存的稳定条件,导致水化物分解而失去胶凝性能,混凝土的强度随之下降。同时,二氧化碳的碳化作用使混凝土中性化,碱度降低而引起钢筋锈蚀与混凝土开裂剥蚀,钢筋与混凝土握裹力降低,造成建筑物强度和耐久性下降,甚至毁坏。