砂子含水狀況對(duì)混凝土質(zhì)量影響

張志

【摘要】砂子做為最為普通，最為基本的建筑材料被廣泛應(yīng)用于水泥混凝土工程之中，但往往其含水量在混凝土配比施工中得不到足夠的重視，本文結(jié)合試驗(yàn)及施工經(jīng)驗(yàn)，主要闡述了砂子的含水狀況對(duì)混凝土質(zhì)量的影響。

【關(guān)鍵詞】含水狀況 含水量 混凝土配合比 混凝土流動(dòng)性

1、概述

在建筑工程施工中，砂子是最為普通的建筑材料，由于砂子價(jià)格低廉，且可就地取材，故被廣泛地應(yīng)用于混凝土工程中，而砂子的許多性能（細(xì)度模數(shù)、顆粒級(jí)配、含泥量等指標(biāo)）對(duì)混凝土質(zhì)量影響很大，而砂子的含水狀況對(duì)工程質(zhì)量的影響則往往還未引起足夠重視。

2、砂的含水狀況

在工程施工現(xiàn)場(chǎng)，砂子通常都是露天堆放的，所以砂子的含水量隨空氣的濕度變化而變化，尤其在雨季，砂子的含水率可達(dá)30%以上。

天然砂的形成都是由巖石風(fēng)化、冰川河流的沖刷而形成的，在放大鏡下觀(guān)察，可以發(fā)現(xiàn)砂礫表面結(jié)構(gòu)是凹凸不平，砂顆粒表面布滿(mǎn)裂隙與孔洞并延伸到砂子顆粒內(nèi)部。

從砂子含水情況習(xí)慣分為以下四種：

（1）全干狀態(tài)，砂子表面內(nèi)部都不含有水分，可以將自然砂子置于105±5℃的烘箱烘干至恒重而得到。砂子的顆粒級(jí)配試驗(yàn)，干密度試驗(yàn)均在砂子這一含水狀態(tài)下進(jìn)行。

（2）全干狀態(tài)，砂子在自然條件下吸水，而后又在空氣中風(fēng)干，此時(shí)砂子內(nèi)部依然是含一定水分，而外面一層已經(jīng)干燥。

（3）飽和面干狀態(tài)，砂子內(nèi)部已經(jīng)充分吸水而飽和，但砂子表面的粗糙與縫隙處沒(méi)有水，砂子表面仍然是干燥的。在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)砂子的重量都是以砂子在這個(gè)含水狀態(tài)下的為準(zhǔn)。

（4）濕潤(rùn)狀態(tài)砂子內(nèi)部吸水飽和，砂子凹凸不平的表面和縫隙內(nèi)部充滿(mǎn)水分，整個(gè)表面被一層水膜所包裹。

砂子含水狀態(tài)的變化引起砂子體積的變化，砂子從全干狀態(tài)至飽和面干狀態(tài)，砂子的表面是干燥的，砂子由于重力作用，相互之間是擠緊的。因此在這三種狀態(tài)下，砂子的體積不發(fā)生變化，但在濕潤(rùn)狀態(tài)下，由于砂子表面水膜的存在，使砂子的顆粒之間集聚了一定量的水，由于液體表面的張力的作用，這些水膜原在顆粒表面，力圖縮水并逐漸地伸到縫隙里去，由于表面張力，使砂子顆粒與顆粒之間漲開(kāi)，砂粒之間互相粘附，砂子失去流動(dòng)性形成疏松狀結(jié)構(gòu)，所以砂子體積增大。不同顆粒級(jí)配的砂子和不同種類(lèi)的砂子，其體積膨脹是不同的，當(dāng)含水量達(dá)到8%時(shí)，砂子的體積變化可達(dá)到最大值，粗砂含水量達(dá)到8%時(shí)，其體積增大到28%左右，中砂含水量達(dá)到8%時(shí)，其體積增大到17%左右，細(xì)砂含水量達(dá)到8%時(shí)，其體積增大到23%。

砂子含水狀態(tài)的變化不僅導(dǎo)致砂子體積的變化，而且也改變了砂子的堆積密度，這主要是由于砂子的含水量的增加，使砂子單位體積重量減少，水的密度小于砂子的密度所致。砂子含水狀態(tài)的變化也影響了混凝土經(jīng)營(yíng)成本，拿粗砂來(lái)說(shuō)，當(dāng)砂子體積膨脹增加28%時(shí)，如果砂子按體積驗(yàn)收，砂子要虧損約28%，按重量驗(yàn)收虧損約20%。

3、砂的含水量對(duì)混凝土的影響

在混凝土配合比設(shè)計(jì)中砂子的重量是按飽和面干狀態(tài)下的含水率計(jì)算的。當(dāng)砂子含水量改變時(shí)，施工人員應(yīng)及時(shí)調(diào)整砂子和水的用量，否則將會(huì)影響混凝土質(zhì)量與混凝土的施工性能。我們以施工配合比來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，每立方米混凝土的材料用量如下：

（1）自來(lái)水 183.3kg/m3

（2）525冀東硅酸鹽水泥 282.0kg/m3

（3）中砂 761.4kg/m3

（4）20～40mm石灰石 1243.6kg/m3

（5）水灰比 0.65

（6）砂率 38%

（7）混凝土的密度 2420.0kg/m3

當(dāng)砂子的含水量為5%時(shí)，每立方米濕砂含水38.1kg，如果此時(shí)不調(diào)整用水量，實(shí)際用水量為221.4kg，則W/C=0.785，而水泥用量仍未改變，水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的最重要的因素，當(dāng)采用525硅酸鹽水泥配制混凝土?xí)r，水灰比W/C=0.65，混凝土配制強(qiáng)度f(wàn)=33.2MPa，當(dāng)水灰比由原來(lái)0.65增大到0.785時(shí)，則混凝土的配制強(qiáng)度僅能達(dá)到f=22.8MPa，混凝土由合格品降低到不合格品，混凝土的密度性和耐久性大大降低，出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

砂子含水量每增加1.0時(shí)，混凝土的水灰比約增加0.072，則混凝土的強(qiáng)度平均下降1.5MPa，所以在施工澆注混凝土以前，必須做砂、石含水量試驗(yàn)，以調(diào)整砂、石和水的用量，特別是在雨季施工，砂、石含水量較大，同時(shí)變化較頻繁，而且含有較多的游離水分，在這種情況下，應(yīng)根據(jù)砂石含水量的變化對(duì)砂石用量和用水量進(jìn)行多次的調(diào)整，保證混凝土配合比在施工當(dāng)中正確進(jìn)行。

砂中含水量的改變也影響混凝土的流動(dòng)性，砂含水量波動(dòng)1%，將引起混凝土坍落度波動(dòng)30～40mm，坍落度是表示混凝土拌和物流動(dòng)性方法之一，在施工中控制坍落度是必要的。但不能用坍落度的方法來(lái)控制混凝土加水量，有些混凝土拌和站，當(dāng)砂子含水量發(fā)生變化時(shí)，操作人員自測(cè)混凝土坍落度來(lái)調(diào)整加水量，這種做法是錯(cuò)誤的，這樣做沒(méi)有數(shù)據(jù)依據(jù)，沒(méi)有明確量的概念，這將影響水灰比的波動(dòng)，使混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求或強(qiáng)度不能保持穩(wěn)定，造成混凝土標(biāo)準(zhǔn)偏離，離差系數(shù)偏大，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)”，以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，混凝土強(qiáng)度有可能判為不合格，給工程造成損失。

另外，砂含水變化，調(diào)整加水量，但砂用量減少，砂率減低，水泥砂漿不足，使混凝土內(nèi)部不密實(shí)，澆注混凝土構(gòu)件外觀(guān)缺陷較多，以上這些弊病，主要在施工沒(méi)有正確控制水灰比。砂含水變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整加水量和砂用量，如果只調(diào)整用水量，不調(diào)整砂用量，還能降低混凝土的制成量，造成混凝土成本增加。優(yōu)質(zhì)混凝土堆積密度約在2450kg，劣質(zhì)的混凝土在2410kg，因此，混凝土實(shí)際制成量?jī)H為優(yōu)質(zhì)混凝土的98.4%。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，砂子含水的變化，對(duì)混凝土質(zhì)量和經(jīng)營(yíng)成本影響很大，必須引起重視，工程用砂都含有水分，我們必須把砂含水對(duì)混凝土性能影響降到最低程度。在正常施工情況下，每天至少做一次含水率試驗(yàn)，在雨季施工應(yīng)根據(jù)砂子含水量情況多做試驗(yàn)，并及時(shí)調(diào)整砂子和水的用量，當(dāng)含水率達(dá)8%以上時(shí)，混凝土拌和用水無(wú)法控制，為了保證混凝土質(zhì)量可以暫停施工，同時(shí)可以采取必要的排水措施，等到一定時(shí)間使砂子含水率降下來(lái)，穩(wěn)定后再施工。