渠永全 渠永鶴

（青島大成基礎(chǔ)工程有限公司，山東 青島 266300）

預(yù)拌混凝土中的水分含量對其性能有重要影響，含水率過高或過低都會導(dǎo)致預(yù)拌混凝土強(qiáng)度下降。含水率過高會使預(yù)拌混凝土變得松散，縮小混凝土中顆粒的接觸面積，降低混凝土強(qiáng)度；含水率低會使混凝土難以流動，阻礙氣泡逸出，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力增加，影響其抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等力學(xué)性能。在耐久性方面，含水率也有一定的影響。含水率高會導(dǎo)致混凝土中的鋼筋銹蝕，進(jìn)而降低混凝土的結(jié)構(gòu)性能；含水率低會導(dǎo)致混凝土中的氣泡被困在混凝土中，這些氣泡可能會在混凝土中膨脹或收縮，導(dǎo)致混凝土龜裂。這些研究主要包括對混凝土強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性能、龜裂風(fēng)險(xiǎn)等方面的影響進(jìn)行探討。研究表明，當(dāng)混凝土含水率在某一范圍內(nèi)時(shí)，混凝土的強(qiáng)度和耐久性可達(dá)到最大化，但是，超過這個范圍后，混凝土的性能會下降。另外，含水率還會影響混凝土內(nèi)部的氣孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步影響混凝土的抗?jié)B性能和龜裂風(fēng)險(xiǎn)。在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，本文深入研究含水率對預(yù)拌混凝土性能的影響。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)原材料及其配合比

與天然材料不同，混凝土是一種人工合成的建筑材料，其中含有大量不同的原材料，由于各種材料的性能存在差異，在制備混凝土試件時(shí)需要充分考慮材料的特點(diǎn)，分析其對混凝土性能的影響。因此，在混凝土制備過程中，正確選擇和使用原材料非常重要。

預(yù)拌混凝土的配合比設(shè)計(jì)要綜合考慮具體的工程要求、材料性質(zhì)、施工條件等多種因素。本文試驗(yàn)所用混凝土為C25 混凝土，其抗壓強(qiáng)度等級為25MPa，預(yù)拌混凝土的原材料包括骨料、砂子、水、水泥等。其中，水泥選擇P·O 42.5R 普通硅酸鹽水泥，砂子選用粗砂，骨料采用棕黑色花崗巖碎石。根據(jù)C25 混凝土的特點(diǎn)以及具體的工程要求設(shè)計(jì)了配合比，具體見表1。

表1 預(yù)拌混凝土配合比

其中，減水劑摻量的設(shè)置可根據(jù)施工條件進(jìn)行調(diào)整，通過優(yōu)化配合比，可以保證混凝土的流動性、坍落度、強(qiáng)度等性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

由此可知，在選擇混凝土原材料時(shí)，需要從水泥、骨料、水、摻合料等方面進(jìn)行考慮，保證原材料質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 預(yù)拌混凝土試件制備

根據(jù)設(shè)計(jì)的預(yù)拌混凝土配合比進(jìn)行混凝土試件制備，其制備過程如下：

（1）材料準(zhǔn)備：水泥、骨料、砂料和混凝土外加劑的配合比例應(yīng)按照表1 中的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行準(zhǔn)備。

（2）攪拌：混凝土攪拌機(jī)應(yīng)具備充分的運(yùn)轉(zhuǎn)能力，以保證混凝土材料在攪拌過程中充分混合，選用JZC 系列移動式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，該攪拌機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)能力為0.25～1.8m3/h，在試件制備中具體攪拌時(shí)間為5min。

（3）輸送：混凝土輸送泵的流量為62.3m3/h、壓力為8.7MPa。

（4）運(yùn)輸：負(fù)責(zé)混凝土運(yùn)輸?shù)墓捃嚾萘繛?.5m3。在卸載混凝土?xí)r，要確保施工現(xiàn)場的平整度和坡度，以避免混凝土流失或傾斜。

（5）現(xiàn)場施工：混凝土在模具中的澆注量應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求計(jì)算得出，以確保混凝土的密實(shí)度和堅(jiān)固性?；炷猎谀＞咧械臐沧⒘恳话阌靡韵鹿絹碛?jì)算：

其中，V是混凝土的澆注量（m3）、（A是模具底面積（mm2）、h）是混凝土的高度（mm）。

（6）養(yǎng)護(hù)：混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28d。在養(yǎng)護(hù)過程中，混凝土表面要保持濕潤，如果過于干燥會造成混凝土開裂。

根據(jù)上述流程完成對預(yù)拌混凝土試件的制備，將制備后的試件進(jìn)行標(biāo)號，作為后續(xù)試驗(yàn)測試試件。

1.3 含水率測試方法

混凝土含水率的測試方法有多種，本文主要采用烘干法進(jìn)行測試，該方法是比較常用的混凝土含水率測試方法，其可以為混凝土性能研究提供重要的參考數(shù)據(jù)。在開始測試之前要選取代表性試件，為了確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性，需進(jìn)行多次測試，該方法的具體步驟如下：

（1）取1 塊混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行稱重，記為M1。

（2）將試塊放入烤箱，溫度設(shè)置在80℃～110℃之間，烘干24h。

（3）再次稱重，得到試塊干重M2。

混凝土的含水率就可以通過公式（2）進(jìn)行計(jì)算：

其中，M0為試塊的空氣干重。

（4）測試數(shù)據(jù)的記錄：測試完成后，要將測試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并妥善保存，以備后續(xù)數(shù)據(jù)比對和參考。

在預(yù)拌混凝土含水率測試過程中，要注意下列事項(xiàng)：①烘干后的混凝土試塊要在室溫下進(jìn)行稱重，以避免溫度對結(jié)果的影響。②烘干的溫度和時(shí)間應(yīng)根據(jù)混凝土中原材料的性質(zhì)和含水率而定。③試驗(yàn)過程中應(yīng)注意安全，避免烤箱過熱引發(fā)火災(zāi)等意外事件。④在測試時(shí)，要保證樣品的重量準(zhǔn)確、測試時(shí)間和溫度穩(wěn)定，并按照測試儀器的要求進(jìn)行操作。測試結(jié)束后，要對測試結(jié)果進(jìn)行判斷，以確定其是否滿足使用要求。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過上述環(huán)節(jié)完成了對預(yù)拌混凝土試件的制備以及含水率的測定，為了給實(shí)際工程施工提供技術(shù)依據(jù)，接下來測試含水率對混凝土抗壓強(qiáng)度和耐久性的影響，根據(jù)測試結(jié)果分析含水率與混凝土性能之間的關(guān)系。隨著混凝土含水率的增加，其抗壓強(qiáng)度呈逐漸下降趨勢，且下降速度逐漸加快。當(dāng)混凝土含水率為0%時(shí)，其抗壓強(qiáng)度為58.17MPa；當(dāng)混凝土含水率達(dá)到8%時(shí)，其抗壓強(qiáng)度已下降到48.83MPa。這是由于水分會影響混凝土中水泥的硬化過程和骨料與水泥的結(jié)合程度，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而影響混凝土的力學(xué)性能。因此，在混凝土生產(chǎn)和施工過程中應(yīng)盡量控制混凝土的含水率，以確?；炷恋馁|(zhì)量和性能符合設(shè)計(jì)要求。碳化深度是評估混凝土耐久性的一個重要指標(biāo)，因?yàn)樗梢苑从郴炷林袖摻钿P蝕程度以及其對混凝土耐久性的影響。表2 為具體的測試結(jié)果。

表2 不同含水率下混凝土的耐久性測試結(jié)果

混凝土長期暴露在自然環(huán)境中，受到水分、二氧化碳等因素的影響，會形成表面腐蝕等問題，隨著腐蝕程度的加深，會造成內(nèi)部擴(kuò)散，這就是混凝土的碳化效應(yīng)。碳化深度越小，混凝土受到損傷的程度越低，即可以保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命。分析表2 中的數(shù)據(jù)可知，隨著預(yù)拌混凝土的含水率逐漸增加，其碳化深度也隨之增加。具體來說，含水率每增加3%，碳化深度就可能增加約0.1mm。當(dāng)含水率為2%時(shí)，碳化深度為0.23mm；當(dāng)含水率為14%時(shí)，碳化深度達(dá)到了0.67mm。由此可知，含水率會增加混凝土的碳化深度。進(jìn)一步測試含水率對混凝土耐久性的影響，以相對動彈模量作為測試指標(biāo)，相對動彈模量是一種描述混凝土材料剛性變化的指標(biāo)，它是混凝土在凍融循環(huán)過程中受到變形后回彈的能力與原始剛度的比值。相對動彈模量可以反映混凝土在低溫環(huán)境下的變形特性及其對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。不同含水率下混凝土耐久性測試結(jié)果見表3。

表3 不同含水率下混凝土的耐久性測試結(jié)果

以上數(shù)據(jù)表明，隨著混凝土含水率的增加，混凝土的相對動彈模量逐漸下降。也就是說，混凝土的含水率與相對動彈模量之間存在著一種負(fù)相關(guān)關(guān)系。含水率每增加3%，相對動彈模量可能會降低約4%。當(dāng)含水率為2%時(shí)，相對動彈模量降低至94.5%；當(dāng)含水率為14%時(shí)，相對動彈模量已降低至76.1%。這種關(guān)系能夠反映混凝土的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能以及所承受的載荷等特征。因此，在混凝土的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)過程中，控制其含水率是十分重要的。

3 結(jié)語

根據(jù)上文分析可知，當(dāng)含水率較高時(shí)，混凝土強(qiáng)度和耐久性會相應(yīng)降低；反之，當(dāng)含水率較低時(shí)，混凝土強(qiáng)度和耐久性會增加，由此說明，含水率與混凝土強(qiáng)度和耐久性之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，要根據(jù)具體情況確定最佳含水率范圍，此外，生產(chǎn)和施工過程中也要控制混凝土的含水率，以確?；炷恋馁|(zhì)量穩(wěn)定?？傊?，混凝土中的水分含量應(yīng)控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。雖然本文研究從不同角度分析了含水率對混凝土性能的影響，但由于沒有將其應(yīng)用到實(shí)際工程中，因此，還需進(jìn)一步驗(yàn)證其結(jié)論的有效性。