谈水灰比对混凝土强度的影响

李亚青 郭文虎

(冀中能源河北煤炭建设第四工程处，河北 邢台 054000)

0 引言

在民用建筑中商品混凝土的使用已经普及，但是在煤矿建设工程中仍旧大规模使用现场拌制的混凝土，这是由于新建煤矿通常地处偏远地区，商品混凝土运输不便，甚至无法运抵现场，施工现场对环保、噪声的要求较低，以及降低施工成本等原因导致的。

现场拌制混凝土过程中，水灰比是影响混凝土强度的关键因素。水的称量或水泥的称量发生误差，都对水灰比产生影响，但是水和水泥的称量发生相同的误差对混凝土强度的影响是不同的。

1 水灰比中水的称量误差对混凝土强度的影响

例:混凝土设计强度等级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，表观密度ρs=2 650 kg/m3;碎石，表观密度ρg=2 700 kg/m3，最大粒径Dmax=20 mm;自来水。

经设计，混凝土配合比为: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。

根据JGJ 55-2000普通混凝土配合比设计规程，混凝土强度等级小于C60级时，混凝土水灰比计算公式:

推导出:

其中，fcu，o为混凝土配置强度，MPa，通常混凝土配置强度和混凝土强度呈正相关;fce为水泥28 d抗压强度实测值，MPa，用式fce=γc·fce，g代入，fce，g为水泥强度等级值，γc为水泥强度等级的富余系数(可取1.13);W为每立方米混凝土的水用量，kg;C为每立方米混凝土的水泥用量，kg;αa，αb均为回归系数，据JGJ 55-2000普通混凝土配合比设计规程规定，粗骨料采用碎石时，αa=0.46，αb=0.07。

将例题中条件代入式(2)，得:

以设计的混凝土配合比中水Mwo=201.5 kg为基数，分别计算水的称量逐次增加和减少1.5 kg，而题中其他条件不变，代入式(2)，fcu，o′的计算结果:

表1 水的称量发生变化，fcu，o′计算结果

结论:从表1中fcu，o′计算结果来看，在水泥、砂、石称量准确的情况下，混凝土拌制过程中，随着加水量的增加，混凝土配置强度减小;相反，随着加水量的减小，混凝土配置强度增加。加水量多可以使混凝土有较好的流动性，浇筑起来很容易，但是会导致混凝土强度下降，这也是雨、雪天后要求技术人员测定砂、石含水率，制定施工配合比的原因;加水量过少，混凝土拌合物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝和孔洞，导致混凝土强度严重下降。

在实际施工中，混凝土拌制过程中加水量是不被准确控制的，只是依靠有经验的混凝土搅拌司机，凭肉眼观察来控制加水量;另一方面加水量也受所浇筑的混凝土结构形状的制约，复杂的和配筋密的结构，只有加水量多的具有较好流动性的混凝土才易浇筑。因此，实验室设计混凝土配合比要考虑到工程结构形式，使拌制的混凝土易于施工，减少因施工要求而导致的人为故意多加水，另外在混凝土搅拌机上加装水量控制器，严格控制加水量。

2 水灰比中水泥的称量误差对混凝土强度的影响

同样采用上面案例，以设计的混凝土配合比中水泥Mco=375 kg为基数，分别计算水泥的称量逐次增加或减少1.5 kg，而题中其他条件不变，代入式(2)，fcu，o′的计算结果:

结论:从表2中fcu，o′计算结果来看，在水、砂、石称量准确的情况下，混凝土拌制过程中，随着水泥量的增加，混凝土配置强度增加;相反，随着水泥量的减小，混凝土配置强度减小。水泥量过少，所形成的水泥浆不能使砂、石骨料之间产生有效的粘结力，会导致混凝土强度下降;水泥用量过多，拌合物过于干稠，混凝土既不易浇筑也不易被振捣密实，出现较多的蜂窝和孔洞，将导致混凝土强度严重下降。

在实际施工中，通常使用袋装成品水泥，其每袋重量误差，由生产企业严格控制，只要是大型企业的产品就有保证，因此，若是在没有自动计量上料系统而是采用人工上料的情况下，技术人员依据配合比，计算搅拌机每次搅拌所需水泥量时，用量应尽量为整袋水泥的倍数，这就比较容易控制水泥的用量误差。若有水泥自动计量上料系统则可以避免此问题。

表2 水泥的称量发生变化，fcu，o′计算结果

3 比较水灰比中水和水泥的称量误差对混凝土强度的影响

4 如何调整混凝土的流动性

5 结语

本文只考虑水灰比中的水和水泥对混凝土强度的影响，而忽略了其他的因素。混凝土所使用砂、石骨料的称量、强度、含泥量、级配等，搅拌所用水的水质以及施工中混凝土搅拌时间、运输距离、振捣质量等都可能对混凝土的强度产生影响。我们要从混凝土原料进场开始，直到混凝土浇筑成型，对全过程进行监管，通过提高自身管理水平，采用先进的混凝土搅拌、振捣设备，加强现场管理，全方位保证混凝土强度。随着商品混凝土在煤矿建设中的逐渐普及，现场拌制的混凝土将逐渐被淘汰，混凝土强度将会有一个更加可靠的保证。

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