淺談混凝土配合比和施工中的問題與原因

李晉

摘 要：混凝土是現(xiàn)代工程的核心材料，文章結(jié)合工程實(shí)例的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，簡單的分析了現(xiàn)代混凝土配合比的幾個重點(diǎn)和施工時常出現(xiàn)的兩個問題及原因，并提出了最佳水泥用量這一觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：配合比；最佳水泥用量；泌水；假凝

引言

混凝土是現(xiàn)代工程中使用最重要的材料。放眼全球，但凡是世界矚目的工程幾乎都是用混凝土作為主要建設(shè)材料的。隨著混凝土技術(shù)的不斷革新，高效減水劑和各種外摻料的廣泛運(yùn)用，尤其是近些年，高性能混凝土，自密混凝土，高強(qiáng)混凝土在我國的建設(shè)中得到了廣泛的使用。而在施工過程中，混凝土經(jīng)常出現(xiàn)泌水，假凝等問題。而造成這些問題的原因有很多，國內(nèi)外專家學(xué)者對同一問題也有著不同甚至相反的觀點(diǎn)。

1 混凝土配合比

說到混凝土就不得不說配合比，這是混凝土的根本。目前我國工程建設(shè)方面有著比較完善的配合比設(shè)計規(guī)范。這些規(guī)范的理論依據(jù)主要有三種：最大密度法，比表面積法，魏矛斯斷檔級配法。我們較常用的是比表面積法和最大密度法。這兩種方法的根本都是追求混凝土的最大密實(shí)程度，從而滿足設(shè)計要求的。在混凝土設(shè)計中，著重考慮的是水膠比，砂率和水泥用量。這些都是為了滿足混凝土的工作性，強(qiáng)度和耐久性。

1.1 砂率

傳統(tǒng)認(rèn)為，在其他原材料質(zhì)量不變的情況下砂率越大，混凝土強(qiáng)度越低，塌落度就越大，而事實(shí)上并非如此。

表1

表1為左黎高速兩中混凝土配合比試拌對比，不難發(fā)現(xiàn)，砂率在一定范圍內(nèi)提高，對強(qiáng)度的影響是很小的。吳中偉院士提出砂率在34%-46%之間變化對強(qiáng)度影響不明顯。我個人也比較贊同這樣的觀點(diǎn)。

1.2 水膠比

水膠比和混凝土的強(qiáng)度有著莫大的關(guān)系，在配合比設(shè)計時，主要用到一個公式，就是鮑羅米公式：Fcu.o=Afce（c/w-B）式中：fcu.0-混凝土所要求的配制強(qiáng)度（MPa）；fce-水泥實(shí)際強(qiáng)度；c/w-灰水比值；A，B-常數(shù)。這個公式認(rèn)為，水膠比越大，混凝土的強(qiáng)度會越低。

表2

表2為忻州環(huán)城高速公路預(yù)制梁配合比試拌對比，水膠比由0.33調(diào)整到0.36，強(qiáng)度變化并不明顯。楊文科老師在《現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問題和研究》一書中提出水膠比在0.38-0.45之間時，強(qiáng)度大小和水膠比沒有相關(guān)性。在施工現(xiàn)場有時會遇到一個現(xiàn)象，就是工人往拌合好的混凝土中加水，但這樣的混凝土做出的試件強(qiáng)度并不低?？梢婖U羅米公式有它的局限性。

1.3 最佳水泥用量

經(jīng)過八年的混凝土施工一線經(jīng)歷加上學(xué)習(xí)，我認(rèn)為在每一個混凝土配合比中都存在一個最佳水泥用量，這個最佳水泥用量并不是規(guī)范要求的最小水泥用量，而是一個范圍，在這個范圍之下，混凝土難以滿足適配強(qiáng)度要求，在這個范圍之上，增加水泥用量，對強(qiáng)度提高并不明顯，造成資源和成本的浪費(fèi)。在這個范圍中，提高和降低砂率以及水膠比，對混凝土的強(qiáng)度影響都不會太大。由于我的經(jīng)驗(yàn)并不是十分豐富，且試驗(yàn)資源也不充足，還不能用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒▉碜C明這個理論，而且影響最佳水泥用量的原因也非常多，包括水泥的品質(zhì)，外加劑與水泥的匹配性，粗集料的粒形和級配，細(xì)集料的級配等等。

2 施工過程中混凝土出現(xiàn)的問題及原因

2.1 泌水

2.1.1 原材料出現(xiàn)波動。水泥中的C3A對水的需求量很大，如果水泥中的C3A含量降低，那水泥水化時就不需要那么多水，導(dǎo)致混凝土泌水。細(xì)集料的含水率也是一個原因，混凝土生產(chǎn)過程中，含水率的測定不能覆蓋到每一次拌合，如果細(xì)集料的含水率比之前的大，拌合出的混凝土就會出現(xiàn)泌水。再有就是外加劑，外加劑在儲存過程中會出現(xiàn)沉淀或者懸浮的現(xiàn)象，造成濃度的不同，如果外加劑的濃度變大，同量的外加劑就會造成泌水現(xiàn)象。

2.1.2 溫度的影響。泌水往往發(fā)生在溫度較低時，低溫會使得水泥水化反應(yīng)減慢，造成水泥短時間內(nèi)不需要那么多水參加水化，從而排除多余的水分。低溫還會使外加劑反應(yīng)減緩，現(xiàn)代混凝土多用的是聚羧酸類外加劑，這類外加劑是通過高分子鏈充分鏈接水泥粒與水來達(dá)到減水效果的。外加劑不能在第一時間起效，而是在水泥水化一段時間后有了一定的溫度，外加劑才會大范圍的鏈接水泥和水，造成泌水。

2.1.3 空氣濕度的影響。在混凝土施工過程中，水分會通過混凝土表面散失和蒸發(fā)一部分。在空氣濕度比較大時，混凝土表面的水分難以蒸發(fā)，造成混凝土內(nèi)部水分飽和或過剩，從而出現(xiàn)泌水。所以，在南方和陰雨天施工時更容易出現(xiàn)泌水。

2.2 假凝

2.2.1 原材料出現(xiàn)波動。如果水泥中水化極快的C3A含量較高時，就會加快水化反應(yīng)，增加需水量，造成混凝土快速凝結(jié)，出現(xiàn)假凝。水泥的比表面積較大時也會造成需水量增加，導(dǎo)致假凝。集料中含泥量增多，使得集料的比表面積增大，需水量也會增大，占據(jù)了參加水泥水化反應(yīng)的水分，造成缺水。

2.2.2 溫度和風(fēng)速。高溫天和大風(fēng)天，混凝土更容易出現(xiàn)假凝，高溫和大風(fēng)加快了混凝土表面水分的蒸發(fā)，造成表面裂紋和假凝，又使得混凝土內(nèi)部的水向表面滲透，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部缺水，造成假凝。

2.2.3 氣候干燥?？諝鉂穸冗^低，會加快混凝土表面水分的流失，導(dǎo)致混凝土水化反應(yīng)缺水，出現(xiàn)假凝。西北地區(qū)較其他地區(qū)更易出現(xiàn)假凝。

3 結(jié)束語

本人從事混凝土工作雖然不是很長，但是一直在施工一線工作，對混凝土的生產(chǎn)和施工也很有興趣，特別是配合比設(shè)計，雖然提出了最佳水泥用量這個觀點(diǎn)，但是目前難以論證。如果可以找到最佳水泥用量，不僅可以提高工程質(zhì)量，還可以節(jié)省材料，降低成本?；炷潦┕み^程中出現(xiàn)的問題有很多，除了泌水和假凝還有裂紋，板結(jié)，強(qiáng)度不理想等等。這里并沒有逐個講解與分析。因?yàn)槊谒图倌潜容^常出現(xiàn)的，而且通過加強(qiáng)管理是可以有效避免和減少的。文章既有工程實(shí)例的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，又有本人多年的總結(jié)，但畢竟經(jīng)驗(yàn)不足，有不足之處，還請批評指正。

參考文獻(xiàn)

[1]楊文科.現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問題和研究[Z].

[2]安文漢.鐵路工程試驗(yàn)與檢測[Z].