談水灰比對混凝土強度的影響

李亞青 郭文虎

(冀中能源河北煤炭建設第四工程處，河北 邢臺 054000)

0 引言

在民用建筑中商品混凝土的使用已經普及，但是在煤礦建設工程中仍舊大規模使用現場拌制的混凝土，這是由于新建煤礦通常地處偏遠地區，商品混凝土運輸不便，甚至無法運抵現場，施工現場對環保、噪聲的要求較低，以及降低施工成本等原因導致的。

現場拌制混凝土過程中，水灰比是影響混凝土強度的關鍵因素。水的稱量或水泥的稱量發生誤差，都對水灰比產生影響，但是水和水泥的稱量發生相同的誤差對混凝土強度的影響是不同的。

1 水灰比中水的稱量誤差對混凝土強度的影響

例:混凝土設計強度等級C30，施工要求坍落度35 mm～50 mm，采用原材料:P.O52.5 水泥，密度 ρC=3 100 kg/m3;中砂，表觀密度ρs=2 650 kg/m3;碎石，表觀密度ρg=2 700 kg/m3，最大粒徑Dmax=20 mm;自來水。

經設計，混凝土配合比為:水泥Mco=375 kg，砂Mso=641 kg，石 Mgo=1 189 kg，水 Mwo=201.5 kg 或 Mco∶Mso∶Mgo∶Mwo=375∶641∶1 189∶201.5=1∶1.72∶3.17∶0.537。

根據JGJ 55-2000普通混凝土配合比設計規程，混凝土強度等級小于C60級時，混凝土水灰比計算公式:

推導出:

其中，fcu，o為混凝土配置強度，MPa，通常混凝土配置強度和混凝土強度呈正相關;fce為水泥28 d抗壓強度實測值，MPa，用式fce=γc·fce，g代入，fce，g為水泥強度等級值，γc為水泥強度等級的富余系數(可取1.13);W為每立方米混凝土的水用量，kg;C為每立方米混凝土的水泥用量，kg;αa，αb均為回歸系數，據JGJ 55-2000普通混凝土配合比設計規程規定，粗骨料采用碎石時，αa=0.46，αb=0.07。

將例題中條件代入式(2)，得:

以設計的混凝土配合比中水Mwo=201.5 kg為基數，分別計算水的稱量逐次增加和減少1.5 kg，而題中其他條件不變，代入式(2)，fcu，o′的計算結果:

表1 水的稱量發生變化，fcu，o′計算結果

結論:從表1中fcu，o′計算結果來看，在水泥、砂、石稱量準確的情況下，混凝土拌制過程中，隨著加水量的增加，混凝土配置強度減小;相反，隨著加水量的減小，混凝土配置強度增加。加水量多可以使混凝土有較好的流動性，澆筑起來很容易，但是會導致混凝土強度下降，這也是雨、雪天后要求技術人員測定砂、石含水率，制定施工配合比的原因;加水量過少，混凝土拌合物過于干稠，在一定的施工振搗條件下，混凝土不能被振搗密實，出現較多的蜂窩和孔洞，導致混凝土強度嚴重下降。

在實際施工中，混凝土拌制過程中加水量是不被準確控制的，只是依靠有經驗的混凝土攪拌司機，憑肉眼觀察來控制加水量;另一方面加水量也受所澆筑的混凝土結構形狀的制約，復雜的和配筋密的結構，只有加水量多的具有較好流動性的混凝土才易澆筑。因此，實驗室設計混凝土配合比要考慮到工程結構形式，使拌制的混凝土易于施工，減少因施工要求而導致的人為故意多加水，另外在混凝土攪拌機上加裝水量控制器，嚴格控制加水量。

2 水灰比中水泥的稱量誤差對混凝土強度的影響

同樣采用上面案例，以設計的混凝土配合比中水泥Mco=375 kg為基數，分別計算水泥的稱量逐次增加或減少1.5 kg，而題中其他條件不變，代入式(2)，fcu，o′的計算結果:

結論:從表2中fcu，o′計算結果來看，在水、砂、石稱量準確的情況下，混凝土拌制過程中，隨著水泥量的增加，混凝土配置強度增加;相反，隨著水泥量的減小，混凝土配置強度減小。水泥量過少，所形成的水泥漿不能使砂、石骨料之間產生有效的粘結力，會導致混凝土強度下降;水泥用量過多，拌合物過于干稠，混凝土既不易澆筑也不易被振搗密實，出現較多的蜂窩和孔洞，將導致混凝土強度嚴重下降。

在實際施工中，通常使用袋裝成品水泥，其每袋重量誤差，由生產企業嚴格控制，只要是大型企業的產品就有保證，因此，若是在沒有自動計量上料系統而是采用人工上料的情況下，技術人員依據配合比，計算攪拌機每次攪拌所需水泥量時，用量應盡量為整袋水泥的倍數，這就比較容易控制水泥的用量誤差。若有水泥自動計量上料系統則可以避免此問題。

表2 水泥的稱量發生變化，fcu，o′計算結果

3 比較水灰比中水和水泥的稱量誤差對混凝土強度的影響

4 如何調整混凝土的流動性

5 結語

本文只考慮水灰比中的水和水泥對混凝土強度的影響，而忽略了其他的因素。混凝土所使用砂、石骨料的稱量、強度、含泥量、級配等，攪拌所用水的水質以及施工中混凝土攪拌時間、運輸距離、振搗質量等都可能對混凝土的強度產生影響。我們要從混凝土原料進場開始，直到混凝土澆筑成型，對全過程進行監管，通過提高自身管理水平，采用先進的混凝土攪拌、振搗設備，加強現場管理，全方位保證混凝土強度。隨著商品混凝土在煤礦建設中的逐漸普及，現場拌制的混凝土將逐漸被淘汰，混凝土強度將會有一個更加可靠的保證。

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