水利施工中控制水灰比的重要性探討

于福臣

（黑龍江省水利四處工程有限責(zé)任公司，黑龍江 牡丹江 157003）

1 引言

混凝土是水利工程施工中的主要材料，混凝土是構(gòu)成水利工程主體的重要成分，混凝土主要由石骨料、水泥、砂、水以及外加劑等材料按照一定的比例混合攪拌而成，這些材料經(jīng)過待攪拌完成后應(yīng)用到施工當(dāng)中，一定時(shí)間硬化而形成的人造石材。砂石在混凝土中具有骨架作用，由此可以稱之為混凝土的骨料，水泥和水相互混合攪拌形成水泥漿具有一定的潤滑性，在這種潤滑性的作用下使得混凝土各種材料具有和易性，水泥漿將混凝土中的骨料進(jìn)行包裹，并對骨料的空隙進(jìn)行了填補(bǔ)，使估量更加堅(jiān)實(shí)，提高了水利工程建筑的堅(jiān)固性。

混泥土作為施工過程中的主要材料，其強(qiáng)度在施工方法、水灰比、骨料的成分、骨料的含水性、水泥標(biāo)號以及水的品質(zhì)等多種因素的作用下，會產(chǎn)生不同的變化。在具體的工程設(shè)計(jì)中對混凝土中的水泥標(biāo)號及骨料質(zhì)量的要求是不同的，養(yǎng)護(hù)工作也于工程后期進(jìn)行，而施工過程中影響混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素主要是混凝土中的水灰比，為此必須對其進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2 水對混凝土強(qiáng)度所造成的影響

在混凝土凝結(jié)硬化過程中，由于水泥石的收縮受到骨料的約束，在水泥石中會出現(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)微裂縫會逐漸擴(kuò)大，延長并連通起來，形成更大的裂縫，由此可見，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)號及水灰強(qiáng)度的主要原因，在水泥標(biāo)號一定的前提下，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，兩者都對混凝土體積有影響，水灰比－孔隙率關(guān)系無疑是最重要的因素。它影響著水泥漿基體和粗骨料間過渡區(qū)這兩者的孔隙率，水泥在水化過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 混凝土中水的基本存在方式與用水量對混凝土強(qiáng)度的影響

混凝土中的水主要以物理結(jié)合水、化學(xué)結(jié)合水、物理化學(xué)結(jié)合水三種方式存在。所謂物理結(jié)合水主要是指在混凝土中以自由水的形式存在，這種水主要存在于混凝土的晶格間和毛孔縫隙中，在蒸發(fā)作用的影響下，這部分水的含量極不穩(wěn)定，主要承擔(dān)著與外界進(jìn)行濕度交換的作用。與物理結(jié)合水不同，化學(xué)結(jié)合水不具有與外界進(jìn)行濕度交換的作用，并且在混凝土中是以強(qiáng)結(jié)合形式存在的，不引起收縮和膨脹變形，形成微小自身變形。而物理化學(xué)結(jié)合水，字面意義具有物理結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水的雙重特質(zhì)，它在定量上并不嚴(yán)格，為吸附薄膜結(jié)構(gòu)的形式存在，以這種形式存在于混凝土中的水對水泥顆粒具有一定的稀釋和溶解作用。

為充分保障混凝土的強(qiáng)度，混凝土在進(jìn)行水化反應(yīng)過程中總必須有適量的水參與到反應(yīng)當(dāng)中，混凝土中以三種不同形式存在的水各自發(fā)揮著各自的作用，他們對水泥的水化反應(yīng)、顆粒的稀釋擴(kuò)散創(chuàng)造了必要條件。

水的用量與水的存在對混凝土強(qiáng)度的影像中同樣重要，在水利工程施工之前必須由審查實(shí)驗(yàn)室對混凝土中的各種材料的配合比進(jìn)行試驗(yàn)研究，滿足工程施工與設(shè)計(jì)的具體要求，此時(shí)混凝土方可投入到水利工程施工之中。試驗(yàn)室在進(jìn)行配合比試驗(yàn)時(shí)必須對混凝土的重要組成材料之一的水的用量加以確定，并對水泥的用量加以確定。受用水量的影響，在混凝土配合比達(dá)到試驗(yàn)要求用水量的基礎(chǔ)上，逐步加大混凝土的用水量，混凝土的強(qiáng)度呈逐步降低趨勢。檢驗(yàn)顯示用水每增加5kg，混凝土的強(qiáng)度降低約112MPa左右。為此若想充分保障施工過程中混凝土的強(qiáng)度，必須對混凝土的拌和同水量加以嚴(yán)格控制，為滿足水利工程的質(zhì)量創(chuàng)造前提條件。

4 混凝土中水灰比過大引起的工程質(zhì)量問題

所謂混凝土中的水灰比過大主要是指混凝土澆筑的用水量過大，用水量過大將減低混凝土的黏聚性和保水性，影響混凝土澆筑質(zhì)量，對工程建設(shè)的質(zhì)量及使用壽命造成不利影響。在混凝土振搗過程中，水泥漿體與骨料分離，造成流漿、離析現(xiàn)象。水灰比過大，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)让妫@些裂縫常沿鋼筋分布。

5 混凝土骨料含水率對水灰比的影響

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λ冶纫约盎炷翉?qiáng)度的影響。骨料的含水量越高就應(yīng)通過計(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)定期測定混凝土骨料的含水率，及時(shí)對施工配合比進(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)見證原材料取樣，并填寫見證取樣單，交相應(yīng)資質(zhì)等級的試驗(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)測定砂、石含水率，并根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整配料用量以及拌和用水量。如本人參加的“某輸水管道滑坡危巖治理工程”，因當(dāng)位共同向設(shè)計(jì)單位提出修改水灰比的意見，經(jīng)過多方實(shí)地考察及測量分析和共同協(xié)商，一致同意將原來的設(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)過工程實(shí)踐證明效果良好。

6 結(jié)束語

通過前文的論述我們可以發(fā)現(xiàn)，水利工程施工過程中的混凝強(qiáng)度受用水量（水灰比）的影響非常嚴(yán)重，為充分保障水利工程建筑的安全性與可靠性，施工過程中必須對每個(gè)環(huán)節(jié)加以注意。受工程設(shè)計(jì)與施工的具體要求不同混凝土中水灰比會有所不同，為此必須對不同工程的水灰比進(jìn)行充分的試驗(yàn)研究，保障水灰比被控制在合理的范圍之內(nèi)。通過合理的水灰比保障混凝土的質(zhì)量，進(jìn)而為保障工程的施工質(zhì)量創(chuàng)造有利條件。

[1]彭杰.混凝土耐久性和工作性設(shè)計(jì)有關(guān)方面的研究[D].中國建筑材料科學(xué)研究院,2002.

[2]胡曙光,王姣蘭.對減少水泥需水量問題的分析[J].國外建材科技,2001,(01).

[3]楊勇,劉雙,李高磊.淺談?dòng)绊懟炷翉?qiáng)度的因素及其控制措施[J].福建建材,2011,(01).