聂 方

(四川雅安电力集团股份有限公司荥河电厂，四川雅安625007)

1 前言

混凝土是一种由水泥、砂、石骨料、水及其它外加材料按一定比例均匀拌和，经一定时间硬化而形成的人造石材。在混凝土中，砂石起骨架作用称为骨料，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌和物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体。

施工过程中影响混凝土强度的重要因素有水泥的标号、施工方法及施工质量、水灰比、骨料的种类和级配、骨料的含水量，水的品质，养护条件和齡期。水泥的标号及骨料等可因设计要求而确定，养护则在工程后期进行，而施工过程中对水灰比的控制就成了直接影响混凝土强度的关键因素。

2 水对混凝土强度的影响机理

在混凝土凝结硬化过程中，由于水泥石的收缩受到骨料的约束，在水泥石中会出现拉应力，将在水泥石与骨料的胶结面上甚至在水泥石本身形成细微裂缝。同时，由于混凝土拌和物的泌水作用，也会在石料的下部形成水隙或裂缝，当混凝土受荷后，这种细微裂缝会逐渐扩大，延长并连通起来，形成更大的裂缝，由此可见，一般混凝土的破坏，主要发生在水泥石与骨料的界面上，以及水泥石中。所以混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及其与骨料间的黏结力。而水泥石的强度及其与骨料间的黏结力又取决于水泥标号及水灰比的大小。所以在施工过程中水灰比的大小是影响混凝土强度的主要原因，在水泥标号一定的前提下，混凝土的强度随水灰比的增加而有规律的下降。从混凝土强度表达式也看出，C/W即水灰比也与混凝土强度成正比，即水灰比越小，混凝土强度越高;水灰比越大，混凝土强度越底。水灰比和混凝土的捣实程度，两者都对混凝土体积有影响，水灰比－孔隙率关系无疑是最重要的因素。它影响着水泥浆基体和粗骨料间过渡区这两者的孔隙率，水泥在水化过程中的孔隙率取决于水灰比，水灰比和混凝土的振捣密实程度两者都对混凝土体积有影响，充分密实的混凝土在任何水灰比程度下的毛细管空隙率由水灰比所确定。当混凝土混合料能被充分捣实时，混凝土的强度随水灰比的降低而提高。在使用同种水泥的情况下，水灰比越小，与骨料黏结力越大，混凝土强度越高。

3 水在混凝土中的存在方式和硬化机理

水在混凝土中有3种存在方式:①化学结合水。化学结合水是强结合的，不参与混凝土与外界湿度的交换作用，不引起收缩和膨胀变形，形成微小自身变形;②物理化学结合水。在混凝土中以并不严格的定量存在，表现为吸附薄膜结构，它在混凝土中起扩散及溶解水泥颗粒的作用，一部分水在材料周围构成碱性结合水膜，吸附水结合属中等结合，容易受到水分蒸发的破坏，所以它积极地参与混凝土与周围环境的湿度交换作用;③物理结合水。混凝土中各晶格间以及粗、细毛孔中的自由水，也叫游离水，含量不稳定，结合强度低，极易受水分蒸发的破坏，它是积极参与和外界湿度交换的。适量的水是混凝土完成水化反应，达到预期强度的必需条件。化学结合水是保证水泥颗粒水化的必需条件，物理化学结合水是保证水泥颗粒充分扩散，逐步完成水化反应的必需条件，而物理结合水则为化学结合水、物理化学结合水充分发挥作用提供条件。

4 增加用水量对混凝土强度的影响

在审查实验室出具的配合比单及相应的有关混凝土性能，能够满足工程的各项要求后，方可进行混凝土的搅拌和浇筑工作。首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定，其工作性应满足设计配合比的要求。

确定用水量以后，可根据水灰比确定水泥的用量。在实际的施工中往往用水量都超过配合比设计的用水量。在保证混凝土配合比设计用水量的前提下，随着实际用水量的增加，混凝土强度逐步降低，每增加5 kg的水，混凝土的强度降低约112 MPa左右。因此施工过程中必须严格控制混凝土的拌和用水量，以保证足够的混凝土强度，从而保证水利工程的质量符合设计要求。

5 水灰比过大引起的其他质量问题

在混凝土浇筑过程中，用水量过大，也即水灰比过大，常常造成混凝土的黏聚性和保水性不好。在混凝土振捣过程中，水泥浆体与骨料分离，造成流浆、离析现象。水灰比过大，如再加上环境温度偏高，在混凝土浇筑后初凝阶段，水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发现象，将引起失水收缩。在混凝土终凝之前，骨料和胶合料之间也将产生不均匀的沉缩变形。水灰比越大，则这两种变形也越大。失水收缩引起的变形多发生在混凝土的浇筑面，特别是养护不良的部位。沉缩变形引起的裂缝多发生在混凝土的浇筑面侧面，这些裂缝常沿钢筋分布。

6 混凝土骨料含水率对水灰比的影响

在其他影响混凝土强度的因素中，混凝土配合比是至关重要的。提到混凝土的配合比就必须谈谈混凝土骨料的含水率对水灰比以及混凝土强度的影响。骨料的含水量越高就应通过计算相应降低混凝土的拌和用水量以保证设计的水灰比，从而保证混凝土的设计强度。以免因此而增大了水灰比，从而降低了混凝土的强度。因此，应定期测定混凝土骨料的含水率，及时对施工配合比进行调整。检查数量按每工作班检查一次。检验方法是检查含水率测试结果和施工配合比通知单。在实际施工中，监理工程师应见证原材料取样，并填写见证取样单，交相应资质等级的试验室进行混凝土配合比的设计及试配工作。在混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果调整配料用量以及拌和用水量。如本人参加的“荥河电厂输水管道滑坡危岩治理工程”，因当地混凝土骨料的含水率较大，根据这一实际情况，业主方会同监理单位共同向设计单位提出修改水灰比的意见，经过多方实地考察及测量分析和共同协商，一致同意将原来的设计水灰比降低了1个百分点以保证混凝土的强度，经过工程实践证明效果良好。

7 结语

鉴于以上的分析，在水利工程施工过程中，要充分认识到用水量即水灰比对混凝土质量影响的每个环节，做好各个方面的细致工作。施工过程中水泥水化所需的结合水，一般约占水泥重量的25%，但在混凝土的拌和过程中，常常为了获得必要的流动性，需要较多的水，即较大的水灰比。一般常用的塑性混凝土，水灰比常在0.4～0.8，在施工过程中，应该在满足流动性的前提下尽量采用较小的水灰比以保证混凝土的强度，从而确保工程的质量。

[1]重庆建筑工程学院.混凝土学[M].北京:中国建筑工业出版社，1981.