砂子含水狀況對混凝土質量影響

張志

【摘要】砂子做為最為普通，最為基本的建筑材料被廣泛應用于水泥混凝土工程之中，但往往其含水量在混凝土配比施工中得不到足夠的重視，本文結合試驗及施工經驗，主要闡述了砂子的含水狀況對混凝土質量的影響。

【關鍵詞】含水狀況 含水量 混凝土配合比 混凝土流動性

1、概述

在建筑工程施工中，砂子是最為普通的建筑材料，由于砂子價格低廉，且可就地取材，故被廣泛地應用于混凝土工程中，而砂子的許多性能（細度模數、顆粒級配、含泥量等指標）對混凝土質量影響很大，而砂子的含水狀況對工程質量的影響則往往還未引起足夠重視。

2、砂的含水狀況

在工程施工現場，砂子通常都是露天堆放的，所以砂子的含水量隨空氣的濕度變化而變化，尤其在雨季，砂子的含水率可達30%以上。

天然砂的形成都是由巖石風化、冰川河流的沖刷而形成的，在放大鏡下觀察，可以發現砂礫表面結構是凹凸不平，砂顆粒表面布滿裂隙與孔洞并延伸到砂子顆粒內部。

從砂子含水情況習慣分為以下四種：

（1）全干狀態，砂子表面內部都不含有水分，可以將自然砂子置于105±5℃的烘箱烘干至恒重而得到。砂子的顆粒級配試驗，干密度試驗均在砂子這一含水狀態下進行。

（2）全干狀態，砂子在自然條件下吸水，而后又在空氣中風干，此時砂子內部依然是含一定水分，而外面一層已經干燥。

（3）飽和面干狀態，砂子內部已經充分吸水而飽和，但砂子表面的粗糙與縫隙處沒有水，砂子表面仍然是干燥的。在進行混凝土配合比設計時砂子的重量都是以砂子在這個含水狀態下的為準。

（4）濕潤狀態砂子內部吸水飽和，砂子凹凸不平的表面和縫隙內部充滿水分，整個表面被一層水膜所包裹。

砂子含水狀態的變化引起砂子體積的變化，砂子從全干狀態至飽和面干狀態，砂子的表面是干燥的，砂子由于重力作用，相互之間是擠緊的。因此在這三種狀態下，砂子的體積不發生變化，但在濕潤狀態下，由于砂子表面水膜的存在，使砂子的顆粒之間集聚了一定量的水，由于液體表面的張力的作用，這些水膜原在顆粒表面，力圖縮水并逐漸地伸到縫隙里去，由于表面張力，使砂子顆粒與顆粒之間漲開，砂粒之間互相粘附，砂子失去流動性形成疏松狀結構，所以砂子體積增大。不同顆粒級配的砂子和不同種類的砂子，其體積膨脹是不同的，當含水量達到8%時，砂子的體積變化可達到最大值，粗砂含水量達到8%時，其體積增大到28%左右，中砂含水量達到8%時，其體積增大到17%左右，細砂含水量達到8%時，其體積增大到23%。

砂子含水狀態的變化不僅導致砂子體積的變化，而且也改變了砂子的堆積密度，這主要是由于砂子的含水量的增加，使砂子單位體積重量減少，水的密度小于砂子的密度所致。砂子含水狀態的變化也影響了混凝土經營成本，拿粗砂來說，當砂子體積膨脹增加28%時，如果砂子按體積驗收，砂子要虧損約28%，按重量驗收虧損約20%。

3、砂的含水量對混凝土的影響

在混凝土配合比設計中砂子的重量是按飽和面干狀態下的含水率計算的。當砂子含水量改變時，施工人員應及時調整砂子和水的用量，否則將會影響混凝土質量與混凝土的施工性能。我們以施工配合比來說明這個問題。混凝土設計強度等級為C25，每立方米混凝土的材料用量如下：

（1）自來水 183.3kg/m3

（2）525冀東硅酸鹽水泥 282.0kg/m3

（3）中砂 761.4kg/m3

（4）20～40mm石灰石 1243.6kg/m3

（5）水灰比 0.65

（6）砂率 38%

（7）混凝土的密度 2420.0kg/m3

當砂子的含水量為5%時，每立方米濕砂含水38.1kg，如果此時不調整用水量，實際用水量為221.4kg，則W/C=0.785，而水泥用量仍未改變，水灰比是影響混凝土強度的最重要的因素，當采用525硅酸鹽水泥配制混凝土時，水灰比W/C=0.65，混凝土配制強度f=33.2MPa，當水灰比由原來0.65增大到0.785時，則混凝土的配制強度僅能達到f=22.8MPa，混凝土由合格品降低到不合格品，混凝土的密度性和耐久性大大降低，出現了嚴重的質量事故。

砂子含水量每增加1.0時，混凝土的水灰比約增加0.072，則混凝土的強度平均下降1.5MPa，所以在施工澆注混凝土以前，必須做砂、石含水量試驗，以調整砂、石和水的用量，特別是在雨季施工，砂、石含水量較大，同時變化較頻繁，而且含有較多的游離水分，在這種情況下，應根據砂石含水量的變化對砂石用量和用水量進行多次的調整，保證混凝土配合比在施工當中正確進行。

砂中含水量的改變也影響混凝土的流動性，砂含水量波動1%，將引起混凝土坍落度波動30～40mm，坍落度是表示混凝土拌和物流動性方法之一，在施工中控制坍落度是必要的。但不能用坍落度的方法來控制混凝土加水量，有些混凝土拌和站，當砂子含水量發生變化時，操作人員自測混凝土坍落度來調整加水量，這種做法是錯誤的，這樣做沒有數據依據，沒有明確量的概念，這將影響水灰比的波動，使混凝土強度達不到設計強度等級要求或強度不能保持穩定，造成混凝土標準偏離，離差系數偏大，按國家標準“混凝土強度檢驗評定標準”，以及有關標準，混凝土強度有可能判為不合格，給工程造成損失。

另外，砂含水變化，調整加水量，但砂用量減少，砂率減低，水泥砂漿不足，使混凝土內部不密實，澆注混凝土構件外觀缺陷較多，以上這些弊病，主要在施工沒有正確控制水灰比。砂含水變化時，應及時調整加水量和砂用量，如果只調整用水量，不調整砂用量，還能降低混凝土的制成量，造成混凝土成本增加。優質混凝土堆積密度約在2450kg，劣質的混凝土在2410kg，因此，混凝土實際制成量僅為優質混凝土的98.4%。

4、結束語

綜上所述，砂子含水的變化，對混凝土質量和經營成本影響很大，必須引起重視，工程用砂都含有水分，我們必須把砂含水對混凝土性能影響降到最低程度。在正常施工情況下，每天至少做一次含水率試驗，在雨季施工應根據砂子含水量情況多做試驗，并及時調整砂子和水的用量，當含水率達8%以上時，混凝土拌和用水無法控制，為了保證混凝土質量可以暫停施工，同時可以采取必要的排水措施，等到一定時間使砂子含水率降下來，穩定后再施工。