聶 方

(四川雅安電力集團(tuán)股份有限公司滎河電廠，四川雅安625007)

1 前言

混凝土是一種由水泥、砂、石骨料、水及其它外加材料按一定比例均勻拌和，經(jīng)一定時(shí)間硬化而形成的人造石材。在混凝土中，砂石起骨架作用稱為骨料，水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥漿起潤(rùn)滑作用，賦予拌和物一定的和易性，便于施工。水泥漿硬化后，則將骨料膠結(jié)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體。

施工過(guò)程中影響混凝土強(qiáng)度的重要因素有水泥的標(biāo)號(hào)、施工方法及施工質(zhì)量、水灰比、骨料的種類和級(jí)配、骨料的含水量，水的品質(zhì)，養(yǎng)護(hù)條件和齡期。水泥的標(biāo)號(hào)及骨料等可因設(shè)計(jì)要求而確定，養(yǎng)護(hù)則在工程后期進(jìn)行，而施工過(guò)程中對(duì)水灰比的控制就成了直接影響混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。

2 水對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響機(jī)理

在混凝土凝結(jié)硬化過(guò)程中，由于水泥石的收縮受到骨料的約束，在水泥石中會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，將在水泥石與骨料的膠結(jié)面上甚至在水泥石本身形成細(xì)微裂縫。同時(shí)，由于混凝土拌和物的泌水作用，也會(huì)在石料的下部形成水隙或裂縫，當(dāng)混凝土受荷后，這種細(xì)微裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)大，延長(zhǎng)并連通起來(lái)，形成更大的裂縫，由此可見(jiàn)，一般混凝土的破壞，主要發(fā)生在水泥石與骨料的界面上，以及水泥石中。所以混凝土的強(qiáng)度主要取決于水泥石的強(qiáng)度及其與骨料間的黏結(jié)力。而水泥石的強(qiáng)度及其與骨料間的黏結(jié)力又取決于水泥標(biāo)號(hào)及水灰比的大小。所以在施工過(guò)程中水灰比的大小是影響混凝土強(qiáng)度的主要原因，在水泥標(biāo)號(hào)一定的前提下，混凝土的強(qiáng)度隨水灰比的增加而有規(guī)律的下降。從混凝土強(qiáng)度表達(dá)式也看出，C/W即水灰比也與混凝土強(qiáng)度成正比，即水灰比越小，混凝土強(qiáng)度越高;水灰比越大，混凝土強(qiáng)度越底。水灰比和混凝土的搗實(shí)程度，兩者都對(duì)混凝土體積有影響，水灰比－孔隙率關(guān)系無(wú)疑是最重要的因素。它影響著水泥漿基體和粗骨料間過(guò)渡區(qū)這兩者的孔隙率，水泥在水化過(guò)程中的孔隙率取決于水灰比，水灰比和混凝土的振搗密實(shí)程度兩者都對(duì)混凝土體積有影響，充分密實(shí)的混凝土在任何水灰比程度下的毛細(xì)管空隙率由水灰比所確定。當(dāng)混凝土混合料能被充分搗實(shí)時(shí)，混凝土的強(qiáng)度隨水灰比的降低而提高。在使用同種水泥的情況下，水灰比越小，與骨料黏結(jié)力越大，混凝土強(qiáng)度越高。

3 水在混凝土中的存在方式和硬化機(jī)理

水在混凝土中有3種存在方式:①化學(xué)結(jié)合水?；瘜W(xué)結(jié)合水是強(qiáng)結(jié)合的，不參與混凝土與外界濕度的交換作用，不引起收縮和膨脹變形，形成微小自身變形;②物理化學(xué)結(jié)合水。在混凝土中以并不嚴(yán)格的定量存在，表現(xiàn)為吸附薄膜結(jié)構(gòu)，它在混凝土中起擴(kuò)散及溶解水泥顆粒的作用，一部分水在材料周圍構(gòu)成堿性結(jié)合水膜，吸附水結(jié)合屬中等結(jié)合，容易受到水分蒸發(fā)的破壞，所以它積極地參與混凝土與周圍環(huán)境的濕度交換作用;③物理結(jié)合水。混凝土中各晶格間以及粗、細(xì)毛孔中的自由水，也叫游離水，含量不穩(wěn)定，結(jié)合強(qiáng)度低，極易受水分蒸發(fā)的破壞，它是積極參與和外界濕度交換的。適量的水是混凝土完成水化反應(yīng)，達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度的必需條件?；瘜W(xué)結(jié)合水是保證水泥顆粒水化的必需條件，物理化學(xué)結(jié)合水是保證水泥顆粒充分?jǐn)U散，逐步完成水化反應(yīng)的必需條件，而物理結(jié)合水則為化學(xué)結(jié)合水、物理化學(xué)結(jié)合水充分發(fā)揮作用提供條件。

4 增加用水量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

在審查實(shí)驗(yàn)室出具的配合比單及相應(yīng)的有關(guān)混凝土性能，能夠滿足工程的各項(xiàng)要求后，方可進(jìn)行混凝土的攪拌和澆筑工作。首次使用的混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行開(kāi)盤鑒定，其工作性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)配合比的要求。

確定用水量以后，可根據(jù)水灰比確定水泥的用量。在實(shí)際的施工中往往用水量都超過(guò)配合比設(shè)計(jì)的用水量。在保證混凝土配合比設(shè)計(jì)用水量的前提下，隨著實(shí)際用水量的增加，混凝土強(qiáng)度逐步降低，每增加5 kg的水，混凝土的強(qiáng)度降低約112 MPa左右。因此施工過(guò)程中必須嚴(yán)格控制混凝土的拌和用水量，以保證足夠的混凝土強(qiáng)度，從而保證水利工程的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

5 水灰比過(guò)大引起的其他質(zhì)量問(wèn)題

在混凝土澆筑過(guò)程中，用水量過(guò)大，也即水灰比過(guò)大，常常造成混凝土的黏聚性和保水性不好。在混凝土振搗過(guò)程中，水泥漿體與骨料分離，造成流漿、離析現(xiàn)象。水灰比過(guò)大，如再加上環(huán)境溫度偏高，在混凝土澆筑后初凝階段，水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，將引起失水收縮。在混凝土終凝之前，骨料和膠合料之間也將產(chǎn)生不均勻的沉縮變形。水灰比越大，則這兩種變形也越大。失水收縮引起的變形多發(fā)生在混凝土的澆筑面，特別是養(yǎng)護(hù)不良的部位。沉縮變形引起的裂縫多發(fā)生在混凝土的澆筑面?zhèn)让?，這些裂縫常沿鋼筋分布。

6 混凝土骨料含水率對(duì)水灰比的影響

在其他影響混凝土強(qiáng)度的因素中，混凝土配合比是至關(guān)重要的。提到混凝土的配合比就必須談?wù)劵炷凉橇系暮蕦?duì)水灰比以及混凝土強(qiáng)度的影響。骨料的含水量越高就應(yīng)通過(guò)計(jì)算相應(yīng)降低混凝土的拌和用水量以保證設(shè)計(jì)的水灰比，從而保證混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。以免因此而增大了水灰比，從而降低了混凝土的強(qiáng)度。因此，應(yīng)定期測(cè)定混凝土骨料的含水率，及時(shí)對(duì)施工配合比進(jìn)行調(diào)整。檢查數(shù)量按每工作班檢查一次。檢驗(yàn)方法是檢查含水率測(cè)試結(jié)果和施工配合比通知單。在實(shí)際施工中，監(jiān)理工程師應(yīng)見(jiàn)證原材料取樣，并填寫見(jiàn)證取樣單，交相應(yīng)資質(zhì)等級(jí)的試驗(yàn)室進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì)及試配工作。在混凝土拌制前，應(yīng)測(cè)定砂、石含水率，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整配料用量以及拌和用水量。如本人參加的“滎河電廠輸水管道滑坡危巖治理工程”，因當(dāng)?shù)鼗炷凉橇系暮瘦^大，根據(jù)這一實(shí)際情況，業(yè)主方會(huì)同監(jiān)理單位共同向設(shè)計(jì)單位提出修改水灰比的意見(jiàn)，經(jīng)過(guò)多方實(shí)地考察及測(cè)量分析和共同協(xié)商，一致同意將原來(lái)的設(shè)計(jì)水灰比降低了1個(gè)百分點(diǎn)以保證混凝土的強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐證明效果良好。

7 結(jié)語(yǔ)

鑒于以上的分析，在水利工程施工過(guò)程中，要充分認(rèn)識(shí)到用水量即水灰比對(duì)混凝土質(zhì)量影響的每個(gè)環(huán)節(jié)，做好各個(gè)方面的細(xì)致工作。施工過(guò)程中水泥水化所需的結(jié)合水，一般約占水泥重量的25%，但在混凝土的拌和過(guò)程中，常常為了獲得必要的流動(dòng)性，需要較多的水，即較大的水灰比。一般常用的塑性混凝土，水灰比常在0.4～0.8，在施工過(guò)程中，應(yīng)該在滿足流動(dòng)性的前提下盡量采用較小的水灰比以保證混凝土的強(qiáng)度，從而確保工程的質(zhì)量。

[1]重慶建筑工程學(xué)院.混凝土學(xué)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1981.