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砂子含水状况对混凝土质量的影响  

2013-10-01 19:55:10|  分类: 砼混凝土 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在公路工程中,砂子是最为普通的建筑材料。由于砂子价格低廉,且可就地取材,故被广泛地应用于混凝土工程中,而砂子的细度模数、颗粒级配、含泥量等指标对混凝土质量影响很大,且砂子的含水状况对工程质量的影响则尚未引起足够重视。

  2 砂的含水状况

  在施工现场,砂子通常都是被露天堆放,所以砂子的含水量随空气的湿度变化而变化,尤其在雨季,砂子的含水率可达30%以上。天然砂的形成都是由岩石风化、冰川河流的冲刷而形成的,用放大镜观察可以发现,砂粒表面结构凹凸不平,砂颗粒表面布满裂隙与孔洞并延伸到砂子颗粒内部。按照砂子含水情况可将其分为以下四种类型:

  a)全干状态砂子表内部都不含有水分,可以将自然砂子置于105℃±5℃的烘箱烘干至恒重而得到,砂子的颗粒级配试验、干密度试验均在砂子这一含水状态下进行;

  b)全干状态砂子在自然条件下吸水,然后又在空气中风干,此时砂子内部依然是含一定水分,而外面一层已干燥;

  c)饱和面干状态,砂子内部已经充分吸水而饱和,但砂子表面的粗糙与缝隙处没有水,砂子表面仍然是干燥的,在进行混凝土配合比设计时,砂子的重量都是以砂子在这个含水状态下的为准;

  d)湿润状态砂子内部吸水饱和,砂子凹凸不平的表面和缝隙内部充满水分,整个表面被一层水膜所包裹。砂子从全干状态至饱和面干状态,其表面都是干燥的,在重力作用下,干燥的砂子相互之间是挤紧的,因此在这三种状态下,砂子的体积不发生变化。但是在湿润状态下,由于砂子表面水膜的存在,使砂子的颗粒之间集聚了一定量的水,由于液体表面张力的作用,这些原在颗粒表面的水膜力图缩水并逐渐伸到缝隙里去,由于表面张力的作用使砂子颗粒与颗粒之间涨开,砂料之间互相粘附,砂子失去流动性形成疏松状结构,使砂子体积增大。另外,不同颗粒级配和不同种类的砂子,其体积膨胀是不同的,当含水量达到8%时,砂子的体积变化可达到最大值:粗砂的体积增大到28%左右,中砂的体积增大到17%左右,细砂的体积增大到23%左右。砂子含水状态的变化不仅导致砂子体积的变化,而且也改变了砂子的堆积密度,这主要是由于砂子的含水量的增加,使砂子单位体积重量减少,水的密度小于砂子的密度所致。砂子含水状态的变化也影响了混凝土的经营成本,以粗砂为例,当砂子体积膨胀增加28%时,如果砂子按体积验收,就要亏损约28%,按重量验收则亏损约20%。

  3 砂的含水量对混凝土的影响

  在混凝土配合比设计中,砂子的重量是按饱和面干状态下的含水率计算的。当砂子含水量改变时,施工人员应及时调整砂子和水的用量,否则将会影响混凝土质量及其施工性能。本文以施工配合比为例来说明这个问题。混凝土设计强度等级为C25。

  当砂子的含水量为5%时,每立方米湿砂含水38.1kg,如果此时不调整用水量,其用水量按221.4kg计算,则实际控制的水灰比为W/C=0.785。然而水灰比是影响混凝土强度的最重要的因素,当采用525硅酸盐水泥配制混凝土时,水灰比W/C=0.65,混凝土配制强度fcu.0=32.2MPa,当水灰比由原来的0.65增大到0.785时,则混凝土的配制强度仅能达到fcu.0=22.8MPa,故混凝土由合格品降低到不合格品。因为混凝土的密度性和耐久性大大降低,出现了严重的质量事故。

  砂子含水量每增加1.0,则混凝土的水灰比约增加0.072,混凝土的强度平均下降1.5MPa,所以在施工浇注混凝土以前,必须做砂、石含水量试验,以调整砂、石和水的用量,特别是在雨季施工,更应如此。因为砂、石含水量较大,且变化较频繁,故含有较多的游离水分,在这种情况下,应根据砂石含水量的变化对砂石用量和用水量进行多次调整,以保证正确的混凝土配合比。砂中含水量的改变也会影响混凝土的流动性,砂含水量波动1%将引起混凝土坍落度流动30mm~40mm,坍落度是表示混凝土拌和物流动性的方法之一,在施工中控制坍落度是必要的。但不能用坍落度的方法来控制调整加水量,因为在有些混凝土拌和站的施工中,当砂子含水量发生变化时,操作人员自测混凝土坍落度来调整加水量,这种做法是错误的。这样做没有数据根据,因为没有明确量的概念,将会影响水灰比的波动,使混凝土强度达不到设计强度等级要求或强度不能保持稳定,造成混凝土标准离差,离差系数偏大,按国家标准GB107-87《混凝土强度检验评定标准》和有关标准的规定,混凝土强度有可能判为不合格,给工程造成损失。

  另外,当砂含水变化时就需调整加水量,但砂用量减少,砂率降低,水泥砂浆不足,会使混凝土内部不密实,浇注混凝土构件外观缺陷较多。产生以上这些弊病,主要是因为施工中没有正确控制水灰比,在砂含水变化时应及时调整加水量和砂用量,如果只调整用水量不调整砂用量,很可能造成成品混凝土空隙率过高,影响混凝土的耐久性,同时不会降低混凝土的制成量,造成混凝土成本增加。

  4 结语

  综上所述,砂子含水量的变化对混凝土质量和经营成本有较大影响,必须引起重视。虽然工程用砂都含有水分,但必须把砂含水对混凝土性能的影响降到最低程度。在天气条件较好且正常施工的情况下,每天至少做一次含水率试验,在雨季施工应根据砂子含水量情况进行多次试验,并及时地调整砂子和水的用量,当含水率达到8%以上时,混凝土拌和用水无法控制,为了保证混凝土质量可以暂停施工,同时采取必要的排水措施,降低砂子含水率。

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