混凝土施工中,砂被大量应用作细骨料,其特点之一是吸水率往往不小,长期保持吸水饱和状态,并存在大量表面吸附水。一般情况下,现场粗骨料含水率可以忽略不计,各种原材均保持在相对稳定的状态。此时砂子含水率引起的拌合水用量调整,便成为日常施工控制的重点。
依据现行标准《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》规定,配合比设计中,骨料应以其烘干至恒量后的重量为准。而现场调整时,试验人员往往只是简单的根据砂含水率对拌合水进行扣除,而忽略了砂吸水率(饱和面干含水率)对拌合水用量的影响。如此一来,坍落度往往小于前期试配值,会造成施工困难(泵送混凝土中尤为突出),还可能导致配合比的重新设计,增加额外的工作量。更普遍的情况是,工期所迫、上级施压会形成所谓“箭在弦上不得不发”的窘境,试验人员必须应用超过计算值较多的拌合水以保证混凝土工作性和现场如期施工,从而将自身推入了“强度恐惧”中。
在此之前,亦多有类似思考,甚至有施工单位人员建议道,当前混凝土设计规程应“考虑不同骨料吸水率悬殊的影响,完善水灰比的定义”。
可见,当前标准中“水胶(灰)比”定义的模糊之处,对现场施工略有误导。
《当前混凝土配合比“设计”存在的问题——关于混凝土配合比选择方法的讨论之一》一文中,清华大学廉慧珍教授明确指出了,“饱和面干状态骨料所含的水既不参与拌合水影响混凝土拌合物的工作性,也不参与胶凝材料水化后微结构的组成……不计入混凝土的拌合水。”“面干的饱和含水以外所有的水可称为有效水。混凝土配合比中的用水量应指的是有效水,水胶比是有效水与胶凝材料总量的比值”。可想而知,“水胶比”的定义虽然在许多一线人员眼中仍显模糊,但在研究前沿应已非常清晰。
本文谨以此为理论指导,以工程现场用C50泵送混凝土配合比为基准,经数次人工拌合,验证了砂子吸水后其内部所含水份不影响混凝土的和易性,也几乎不参与混凝土强度的发展,确应定义在配合比设计中“有效水”范围之外。
由于个人水平、施工现场试验条件等局限性,试验内容不能做到绝对严谨,样本容量也不甚饱满,试验结果仅供参考。如有思路不当或分析疏漏之处,欢迎批评指正。
(1)水泥:P.O52.5,生产厂家:昌乐山水水泥有限公司,28 天胶砂强度58.3MPa;
(2)粉煤灰:Ⅱ级,生产厂家:莱州电厂;
(3)矿粉:S95 级,生产厂家:济南鲁新;
(4)外加剂:MRT-1型高效减水剂,掺量1.7%,水泥胶砂减水率23.4%;
(5)砂子:中砂,手工筛除10mm以上颗粒。实测细度模数2.9,含泥量1.3%,吸水率2.1%,含水率5.5%;
(6)碎石:5-25mm 连续级配。
以现场用C50泵送混凝土配合比为基准,根据砂子吸水率、含水率进行调整,求得3个试拌配合比。每个配合比人工拌合20L,并留边长100mm 立方体试块3 组。
3.1 试验用配合比
(1)基准配合比一:采用干砂试拌。
(2)调整配合比二:采用含水率5.5%湿砂试拌,不考虑砂吸水率。
(3)调整配合比三:采用含水率5.5%湿砂试拌,考虑砂吸水率2.1%。
3.2 和易性及抗压强度对比及分析
3.2.1 和易性
三次试拌,目测拌合物粘聚性和保水性均良好,无泌水、离析等现象。
通过表4的坍落度对比可知,考虑了砂吸水率的调整配合比三,与基准配合比一的坍落度基本相同;而不考虑砂吸水率的调整配合比二,坍落度偏小,过于粘稠。
虽说165mm的坍落度理论上可以泵送,但已可造成许多结构部位施工不便,再加上运输过程中的坍落度损失,极易导致现场加水等恶劣现象,非常不利于质量控制。
3.2.2 抗压强度
如表5所示,三次试拌的混凝土,3天强度基本相同;从7天强度来看,考虑吸水率的配合比三与基准配合比相差无几,而未考虑吸水率的配合比二,则比基准配合比高出1.1MPa;从28天强度来看,配合比三仍与基准配合比接近,甚至高出0.2MPa(考虑到基准配合比试块28天强度不甚均匀的原因,若取其三块中间值,则基准配合比要高0.7MPa),而配合比二则要比基准配合比高出3.7MPa。
可见,未考虑吸水率而简单扣除拌合水,实质上是降低了拌合物水胶比。
当然,考虑吸水率进行扣水后,本试验显示其实际28天强度可能略低于基准配合比,其中原因却非本试验能够确定。不过差别微小,不足以影响建筑物结构实体的质量,且有可能是试块制作差异导致,故暂且不做深究。
(1)砂子吸水饱和后内部所含水份,确应定义在配合比设计中“有效水”范围之外。现场调整配合比时,不可依据烘干后含水率进行简单扣除,而应充分考虑骨料吸水率的重大影响,以免引起施工不便或质量失控。