粗骨料内部水对新拌混凝土性能的影响

采用控制变量法，先进行基于干骨料配合比，对全干和风干状态下粗骨料混凝土进行坍落度试验并制作试块；再进行相同配 合比下，完全饱和面干和表面饱和粗骨料混凝土坍落度试验并制作试块，通过对比混凝土和易性和强度发现：粗骨料内部水对混凝土和易性没用影响，骨料外部水是影响混凝土和易性的关键；配合比一定，混凝土强度稳定不受骨料含水状态影响。 为混凝土配合比设计起到促进作用。

我国混凝土用量大，用料急，混凝土生产企业质量控制难度大，混凝土质量令人堪忧。目前很多混凝土企业使用的砂石来源复杂，用户甚至混凝土生产商并不了解砂石对混凝土性能影响的重要性，我国混凝土砂石质量是影响其性能的关键，而砂石的含水量变化较大且频次较高，给控制造成很大的难度，含水率的频繁波动必然引起强度、坍落度、和易性、工作性的变化施工过程中常用混凝土坍落度评价混凝土和易性，如何配制出合格的混凝土受很多因素的影响，目前混凝土公司在实际生产中一般都采用调整用水量的方法来控制坍落度，但是采用这种方法一般要求原材料质量稳定。日本对预拌混凝土的原材料要求严格，必须符合日本工业标准的规定，对骨料含水量通过微波温度传感器在预拌前测量，配制混凝土的用水量同时得到矫正，同时为控制搅拌中的混凝土的坍落度，搅拌设备中已广泛安装了坍落度监测装置。混凝土的坍落度可由测量搅拌机负荷的平滑度来估算。这样混凝土质量控制更加准确高效。我国混凝土配合比计算中骨料在《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ555-20011）中是以纯干骨料为基准计算，而在《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005）中考虑水工混凝土工作过程中多处在水中环境，所以以饱和面干骨料为基准配比，而配制混凝土时，都以坍落度为指标确定混凝土的和易性是否满足要求，那么如果将饱和面干骨料中的水换算成配比中所加的水，也就是配合比中水的总量相同，而分别采用干燥状态骨料和饱和面干骨料，得到的和易性是否相同呢？已有研究表明是不同的，那么如果仍然依据现行规范中配合比方法配置混凝土，根据其坍落度判断和易性是不准确的，怎样使规范统一，使新拌混凝土的坍落度得到准确设计，本文通过对比试验试在探究粗骨料内部所含水份对混凝土性能是否有影响，确定合适的骨料含水状态而使坍落度实验更加准确的反应新拌制混凝土的和易性。

1 试 验1.1试验材料及配合比

试验配合比按《普通混凝土配合比设计规程》以全干粗骨料配置，试验采用 42.5 级普通硅酸盐水泥；粗骨料为人工碎石，最大粒径约为31.5mm；细骨料采用人工砂，其细度模数为2.70。混凝土的设计强度为C30，设计坍落度为 70~90mm，配合比如表 1 所示。

▲ 表1 混凝土的配合比
 

1.2 试验过程

先对碎石的骨料含水状态进行处理，把碎石放入（105±5℃）烘箱中烘干至恒重，大约 4~6h，取出称量相等的所需质量的四等份干燥骨料，放入塑料袋中密封，编号 1、 2、 3、 4。 对 1号骨料按照规范标准立即进行坍落度试验，并制作一组试块； 对2号浸泡水中 24h 使其完全饱和后，用湿布擦干表面，再用吹风筒使 其表面变色完全干燥，达到风干状态称重，进行坍落度试验制作试块；对 3 号骨料浸泡水中24g使其完全饱和，湿布擦拭至表面无明水后称重，调整配合比中用水量，使其和1 号骨料配比总量相等，再进行坍落度试 验制作试件；将 4 号骨料袋中充水，完全浸泡10min，因为从搅拌到坍落度试验完成，加上中间间隔时间，大约 10min 完成，然后用湿布擦拭骨料至无明水状态，立即进行坍落度试验制作试块。试块均按标准养护 28d。 试验中碎石含水状态如图 1 所示，试验结果及过程及加水量如表 2。

▲ 图1 粗骨料含水状态
 

2 试验结果及分析2.1 碎石吸水量情况

碎石表面风干状态含水量为 0.1%，饱和面干状态含水量为 0.4%，表面湿润状态含水率为 0.3%。可以看出粗骨料经过烘干后再使其吸水，吸水量较小，施工过程中骨料含水率中，骨料表面明水占很大比重。在吸水 饱和的骨料中，其内部含水量仅为外部水的25%，也就是说碎石外部孔隙粗且通，水很容易渗进去，但进入其内部，则需要很长时间。在进行坍落度试验时，短时间内骨料吸水量就已经很大，必然减少坍落度试验有效水，对结果产生影响。

2.2 混凝土坍落度值对比

试验中各组混凝土坍落度值都低于设计值，未发现分层离析，泌水等不良现象。 1 组和 2 组对比发现，碎石全干状态比内部含水状态混凝土坍落度小 4mm； 3 组和 4 组对比，饱和面干状态比外部带水状态混凝土坍落度大 6mm。按《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）混凝土拌合 物容许偏差，设计值在 50~90mm 的，容许偏差为±20mm，两个对比组的差值均在偏差范围内，可以认为其坍落度值都到达了同一个等级，表明粗骨料内部水对混凝土的和易性没有影响。对比骨料饱和面干和全干状态混凝土，虽然其配合比完全相同，只是将饱和面干骨料中的水作为配合比中的水参量加入全干骨料混凝土中，但饱和面干骨料混凝土坍落度明显大于全干骨料，也就是说搅拌混凝土时碎石吸水量>碎石自然吸水量，究其原因碎石除了吸收外部水，其表面挂的水泥浆对水有一定吸附作用，从而使参与水泥水化的有效水减少，坍落度值降低。两个对比组整体对比发现，粗骨料外部吸水饱和混凝土的和易性明显优于骨料外部未吸水混凝土，更接近混凝土设计坍落度。 通过上面的分析，我们可以得到这样的规律，只要碎石外部吸水饱和，也就是在整个坍落度试验过程中不吸收外界水份，所加水都作为有效水参与水泥水化，那么其坍落度值就更加接近设计值，性能更加稳定精确，便于定量控制混凝土的配比。

2.3 混凝土强度对比（如表 1）

测量坍落度的混凝土同时制作混凝土试块，标准养护 3d、 7d、28d，按 照《普通混凝土力学性能试验方法标注》 （GB/T50081-2002）得到立方体抗压强度，可以看出四种含水状态碎石混凝土强度差别不大， 2号和 4号作为对比组，配合比虽然改变，但由于碎石含水量少，混凝土强度未收到很大影响。 1 号和 3 号为相同配合比下骨料含水状态不同的混凝土，饱和面干 碎石混凝土比全干碎石混凝土强度高 1.5MPa，没有超过一个强度等级， 都可认为为 C30 混凝土，说明骨料含水状态对混凝土强度几乎没有影响，只要配合比相同其最终强度基本稳定。

▲ 表2 各组试验结果
 

3 结 论

粗骨料（碎石）主要是外部表面吸水，内部吸水时间长，吸水量 少。

粗骨料内部水对混凝土和易性没用影响，骨料外部表面水是影 响混凝土和易性的关键。

配合比一定，混凝土强度稳定不受骨料含水状态影响。

使用饱和面干骨料配制混凝土时，配制混凝土性能更加便于控制，配置结果更加接近设计值。 一直以来配制混凝土时都是通过控制添加水量现场调配，这样配制的混凝土稳定性差，质量控制难度大，周期长。随着我国经济发展，技术 革新，混凝土产业发展更加规范，混凝土制作再不是低技术、无门槛、全 凭经验的粗活，生产商应该把这个过程精确把握。在试配混凝土时使骨料与外界水没有相互作用，所加水完全参与水泥水化，这样混凝土的和 易性能够准确控制而不需凭经验添减水，施工时粗骨料应储存在恒温恒 湿的室内，使其处于饱和面干状态，配制混凝土应采用饱和面干状态骨料，能较准确得到满足要求的混凝土。