含水率对预拌混凝土性能的影响研究

渠永全 渠永鹤

（青岛大成基础工程有限公司，山东 青岛 266300）

预拌混凝土中的水分含量对其性能有重要影响，含水率过高或过低都会导致预拌混凝土强度下降。含水率过高会使预拌混凝土变得松散，缩小混凝土中颗粒的接触面积，降低混凝土强度；含水率低会使混凝土难以流动，阻碍气泡逸出，导致混凝土内部应力增加，影响其抗压强度、抗折强度等力学性能。在耐久性方面，含水率也有一定的影响。含水率高会导致混凝土中的钢筋锈蚀，进而降低混凝土的结构性能；含水率低会导致混凝土中的气泡被困在混凝土中，这些气泡可能会在混凝土中膨胀或收缩，导致混凝土龟裂。这些研究主要包括对混凝土强度、耐久性、抗渗性能、龟裂风险等方面的影响进行探讨。研究表明，当混凝土含水率在某一范围内时，混凝土的强度和耐久性可达到最大化，但是，超过这个范围后，混凝土的性能会下降。另外，含水率还会影响混凝土内部的气孔结构，进一步影响混凝土的抗渗性能和龟裂风险。在现有研究的基础上，本文深入研究含水率对预拌混凝土性能的影响。

1 试验方案

1.1 试验原材料及其配合比

与天然材料不同，混凝土是一种人工合成的建筑材料，其中含有大量不同的原材料，由于各种材料的性能存在差异，在制备混凝土试件时需要充分考虑材料的特点，分析其对混凝土性能的影响。因此，在混凝土制备过程中，正确选择和使用原材料非常重要。

预拌混凝土的配合比设计要综合考虑具体的工程要求、材料性质、施工条件等多种因素。本文试验所用混凝土为C25 混凝土，其抗压强度等级为25MPa，预拌混凝土的原材料包括骨料、砂子、水、水泥等。其中，水泥选择P·O 42.5R 普通硅酸盐水泥，砂子选用粗砂，骨料采用棕黑色花岗岩碎石。根据C25 混凝土的特点以及具体的工程要求设计了配合比，具体见表1。

表1 预拌混凝土配合比

其中，减水剂掺量的设置可根据施工条件进行调整，通过优化配合比，可以保证混凝土的流动性、坍落度、强度等性能达到设计要求。

由此可知，在选择混凝土原材料时，需要从水泥、骨料、水、掺合料等方面进行考虑，保证原材料质量符合国家标准。

1.2 预拌混凝土试件制备

根据设计的预拌混凝土配合比进行混凝土试件制备，其制备过程如下：

（1）材料准备：水泥、骨料、砂料和混凝土外加剂的配合比例应按照表1 中的设计要求进行准备。

（2）搅拌：混凝土搅拌机应具备充分的运转能力，以保证混凝土材料在搅拌过程中充分混合，选用JZC 系列移动式搅拌机进行搅拌，该搅拌机的实际生产能力为0.25～1.8m3/h，在试件制备中具体搅拌时间为5min。

（3）输送：混凝土输送泵的流量为62.3m3/h、压力为8.7MPa。

（4）运输：负责混凝土运输的罐车容量为9.5m3。在卸载混凝土时，要确保施工现场的平整度和坡度，以避免混凝土流失或倾斜。

（5）现场施工：混凝土在模具中的浇注量应按照设计要求计算得出，以确保混凝土的密实度和坚固性。混凝土在模具中的浇注量一般用以下公式来计算：

其中，V是混凝土的浇注量（m3）、（A是模具底面积（mm2）、h）是混凝土的高度（mm）。

（6）养护：混凝土养护时间为28d。在养护过程中，混凝土表面要保持湿润，如果过于干燥会造成混凝土开裂。

根据上述流程完成对预拌混凝土试件的制备，将制备后的试件进行标号，作为后续试验测试试件。

1.3 含水率测试方法

混凝土含水率的测试方法有多种，本文主要采用烘干法进行测试，该方法是比较常用的混凝土含水率测试方法，其可以为混凝土性能研究提供重要的参考数据。在开始测试之前要选取代表性试件，为了确保测试结果的准确性和代表性，需进行多次测试，该方法的具体步骤如下：

（1）取1 块混凝土标准试块进行称重，记为M1。

（2）将试块放入烤箱，温度设置在80℃～110℃之间，烘干24h。

（3）再次称重，得到试块干重M2。

混凝土的含水率就可以通过公式（2）进行计算：

其中，M0为试块的空气干重。

（4）测试数据的记录：测试完成后，要将测试数据进行记录并妥善保存，以备后续数据比对和参考。

在预拌混凝土含水率测试过程中，要注意下列事项：①烘干后的混凝土试块要在室温下进行称重，以避免温度对结果的影响。②烘干的温度和时间应根据混凝土中原材料的性质和含水率而定。③试验过程中应注意安全，避免烤箱过热引发火灾等意外事件。④在测试时，要保证样品的重量准确、测试时间和温度稳定，并按照测试仪器的要求进行操作。测试结束后，要对测试结果进行判断，以确定其是否满足使用要求。

2 试验结果分析

通过上述环节完成了对预拌混凝土试件的制备以及含水率的测定，为了给实际工程施工提供技术依据，接下来测试含水率对混凝土抗压强度和耐久性的影响，根据测试结果分析含水率与混凝土性能之间的关系。随着混凝土含水率的增加，其抗压强度呈逐渐下降趋势，且下降速度逐渐加快。当混凝土含水率为0%时，其抗压强度为58.17MPa；当混凝土含水率达到8%时，其抗压强度已下降到48.83MPa。这是由于水分会影响混凝土中水泥的硬化过程和骨料与水泥的结合程度，导致混凝土内部细观结构发生变化，从而影响混凝土的力学性能。因此，在混凝土生产和施工过程中应尽量控制混凝土的含水率，以确保混凝土的质量和性能符合设计要求。碳化深度是评估混凝土耐久性的一个重要指标，因为它可以反映混凝土中钢筋锈蚀程度以及其对混凝土耐久性的影响。表2 为具体的测试结果。

表2 不同含水率下混凝土的耐久性测试结果

混凝土长期暴露在自然环境中，受到水分、二氧化碳等因素的影响，会形成表面腐蚀等问题，随着腐蚀程度的加深，会造成内部扩散，这就是混凝土的碳化效应。碳化深度越小，混凝土受到损伤的程度越低，即可以保证混凝土结构的耐久性和使用寿命。分析表2 中的数据可知，随着预拌混凝土的含水率逐渐增加，其碳化深度也随之增加。具体来说，含水率每增加3%，碳化深度就可能增加约0.1mm。当含水率为2%时，碳化深度为0.23mm；当含水率为14%时，碳化深度达到了0.67mm。由此可知，含水率会增加混凝土的碳化深度。进一步测试含水率对混凝土耐久性的影响，以相对动弹模量作为测试指标，相对动弹模量是一种描述混凝土材料刚性变化的指标，它是混凝土在冻融循环过程中受到变形后回弹的能力与原始刚度的比值。相对动弹模量可以反映混凝土在低温环境下的变形特性及其对结构稳定性的影响。不同含水率下混凝土耐久性测试结果见表3。

表3 不同含水率下混凝土的耐久性测试结果

以上数据表明，随着混凝土含水率的增加，混凝土的相对动弹模量逐渐下降。也就是说，混凝土的含水率与相对动弹模量之间存在着一种负相关关系。含水率每增加3%，相对动弹模量可能会降低约4%。当含水率为2%时，相对动弹模量降低至94.5%；当含水率为14%时，相对动弹模量已降低至76.1%。这种关系能够反映混凝土的结构、力学性能以及所承受的载荷等特征。因此，在混凝土的设计、施工和维护过程中，控制其含水率是十分重要的。

3 结语

根据上文分析可知，当含水率较高时，混凝土强度和耐久性会相应降低；反之，当含水率较低时，混凝土强度和耐久性会增加，由此说明，含水率与混凝土强度和耐久性之间存在负相关关系。在设计混凝土配合比时，要根据具体情况确定最佳含水率范围，此外，生产和施工过程中也要控制混凝土的含水率，以确保混凝土的质量稳定。总之，混凝土中的水分含量应控制在适当范围内。虽然本文研究从不同角度分析了含水率对混凝土性能的影响，但由于没有将其应用到实际工程中，因此，还需进一步验证其结论的有效性。