浅谈混凝土单位用水量

浅谈混凝土单位用水量

杨菊方

杨菊方

四川川北公路规划勘察设计有限责任公司

引言：混凝土是目前世界上用量最大、用途最广的建筑材料，它在建筑、公路、桥梁、隧道、水利及特种结构的建设领域发挥着不可代替的作用。全球因建筑物的拆除、自然灾害的破损、房屋重建、战争等原因，每年废弃的混凝土数目惊人。又因废弃混凝土自生重，运输困难费用高、体积大再次污染坏境占用资源。随着全球环保意识的增强，从环保和可续发展角度来看，今后再生混凝土是主要发展方向。再生混凝的土用水量变化莫测，正在实践研究探讨论之中。混凝土用水量为今后再生混凝土打下扎实基础，首先了解和掌握普通混凝土的用水量，那就是新拌混凝土的用水量。

首先了解混凝土及设计过程

概述：混凝土是经胶凝材料、水与集料按一定比例，经搅拌、成型、在一定温湿度下养护而成的一种复合材料。也可理解为以粗集料（卵石或碎石）为骨料，以细集料（河砂或机制砂），水泥、粉煤灰加水形成的水泥浆来填料填充骨料之间的空隙，除了填充集料之间的空隙外，还包裹集料的表面，以减少集料颗粒间的摩阻力，起润滑作用，使新拌混凝土具有一定的流动性。

混凝土特点：

（1）原材料丰富且造价

（2）生产工艺简单、具有良好的可塑性，根据设计容易加工成各种构件

（3）抗压强度高，耐久性好

（4）混凝土与钢筋结合互补性能好，可浇筑成整体建筑提高抗震

混凝土用水量是一般按规范《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011），先做标准混凝土配合比。设计混凝土配比一般流程：

施工前先要仔细祥读设计文件和相关的规范，对工程的构件、部件进行详细了解.进行所有原材料分析，各项指标满足设计文件、相关规范要求进行配合比设计：

混凝土配制强度的确定（当混凝土强度等级小于C60时）

fcu.o≥fcu.k+1.645δ

式中：fcu.o----混凝土配制强度（MPa）

fcu.k-----混凝土的设计强度等级值（MPa）

δ---------混凝土强度标准差（MPa）

计算水胶比

W/B=aafb/fcu.o+aaabfb

式中：W/B-------混凝土水胶比

aafb-------回归系数

fb-------胶凝材料28天胶砂抗压强度（MPa）

附表1回归系数（aa、ab）取值

混凝土单位用水量和外加剂用量：（混凝土水胶比在0.40-0.80范围，可按下表选用）

每立方米混凝土的胶凝材料用量

Mbo=mwo/（W/B）

式中：Mbo----------计算配合比每立米混凝土中胶凝材料用量（kg/m3）

mwo-------------计算配合比每立方混凝土的用水量（kg/m3）

W/B-------混凝土水胶比

混凝土的砂率按下表选用：

中国地大物博资源丰富、地域环境的差别，原材料的矿物含量的不同，原材自身的开口空隙和闭孔空隙不同，吸水就不一样。因此规范上混凝土标准用水量仅作参考。在原材料不变得情况先，每方混凝土的用水量一般是一定的，因各地材料的差异，因此混凝土标准用水要试拌，最终混凝用水量经试拌得出。

二、案例（1）2010年

某×××公司在广元剑青公路（普安至金子山段）灾后恢复重建工程，C25格构梁，坍落度设计为30-50mm，，骨料为碎石5-20mm和5-16mm，河砂细度模数为2.89、堆积密度1.548g/cm3，表观密度2.714g/cm3；水泥是复合普通硅酸盐P.C32.5R，生产厂：青川竹园明旺水泥有限公司，具体如下。

1、计算配制强度

fcu.o≥25+1.645×5=33.2（MPa）

2、计算水胶比

W/B=0.53×35/0.53×0.20×35+33.2=0.50

3、每立方米混凝土的胶凝材料用量（即水泥用量）

Mbo=mwo/（W/B）

W/B（经计算已得知），mwo（混凝土的单位用水量（kg/m3）），根据配合比设计的坍落度（30-50mm）、粗集料最大公称粒径（20mm）、骨料的类别（碎石）、按附表3选用，确定用水量应该是195（kg/m3），考虑河砂细度模数（2.89）偏粗，减10kg，还剩185（kg/m3）最后确定为：

mwo=185

4、经试配（过程略），单位用水量为

mwo（实际）=169（kg）见结果表附5：

案例（2）：某×××公司委托省道202线旺苍县城油房沟口至狮子坝段公路灾后恢复重建工程涵C30用于涵盖板、涵洞基础、涵身；骨料为卵石5-40mm，卵石5-25mm，河砂细度模数Mx=2.44中砂，堆积密度为1.463g/cm3、表观密度2.647g/cm3

1、配制强度

fcu.o≥25+1.645×5=33.2

2、计算水灰比

W/B=0.49×35/0.49×0.13×35+33.2=0.48

3、用水量（最大公称粒径40mm，骨料是卵石按表附表3选用，坍落度为30-50mm时，河砂是中砂，水为160kg）

4、经试配（过程略），单位用水量为

Mwo（实际）=180（kg）结果见附表6：

三、简单总结

普通混凝土配合比的单位用水量即（1立方单位用水量），水胶比根据配合比设计规程计算所得。确定每立方混凝土的用水量，我们主要依据《普通混凝土配合比设计规程》（ＪＧＪ５５－2011（以下简称《规程》）中用水量的选用作参考。单位用水量，一般按规程上照抄照搬，不一定准确可行，影响单位用水量的因素很多，水量多少直接关系到混凝土的强度及工作性。水胶比不变，用水量越大就越容易离析和流浆现象，造成混凝土泌水严重，混凝土强度明显偏低，影响混凝土的耐久性。当模板采用的是不透水的钢模板或吸水性能不好的木模板时，将导致混凝土拆模后泌水处和非泌水处外观不一致，收缩时裂纹增多增大，反之用水量越小，工作性不好，捣筑困难，用水量少到一定量时，混凝土很难捣密实也会影响强度并且强度偏低诸多问题。

施工水平市场因经济的影响，施工单位的水平参差不齐，有时想从他们口中了解他们的施工工艺很难，特别是地方上小项目，管理跟不上。个别的委托单位标准混凝土有啥用就不知道。做标准试验只是完成资料，根本不注重质量。委托单位对混凝土用水量不了解，现场混凝土施工用水量更不了解，只要施工方便咋做，混凝土强度质量抛在脑后。混凝土用水量重要性，配合比的稠度（坍落度）对他们有什么作用，不知道。在做配合比时，要确定混凝土单位用水量，先要了解施工工艺，使用结构部位，浇筑方法等，来确定混凝土的坍落度。一般材料不变，普通混凝土水胶比，在0.4-0.8之间，单位用水量变化不大有规律的。暂不考虑水泥对单位用水量的影响，影响单位用水量的因素还是很多。如原材（粗集料）的来源或产地，产地不同，岩石矿物结构组成不同，吸水率就不同，吸水率越大，单位用水量越大；原材的品种或类别不同，表面粗糙程度、表面纹理不一样，也会影响单位用水量；加工工艺不一样，材料形状不同，针片含量越多，用水量就多，相反，片状含量越少，用水量就越少；连续级配良，与单粒径级配，用水量也不一样等。

细集料（河沙）的质量也关键，想达到良好的工作性，适用的砂率、单位用水量可按附表3、4选取。用水量采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每ｍ3混凝土用水量可增加５－１０ｋｇ，采用粗砂则可减少５－１０ｋｇ。水胶比不变，其他相同，即使相同级配，相同细度模数，细集料颗粒形状和表面积粗糙度直接影响混凝土拌合物的流动性。形状圆整、表面光滑、密度大、空隙小、含泥量小以及有害物质含量小、级配良好单位用水量就小，反之就大，河砂与机制砂就有明显的区别；即使是河砂，砂率的变动会使集料的空隙和集料的总表面积有显著改变，因而会对混凝土拌和物的工作性产生影响，从而影响单位用水量。若砂率过大时，集料的总表面积及空隙都会增大，水胶比（水泥浆）含量不变，相对的水泥浆就变少了，减少润滑作用，使拌合物流动性变小；砂率过小，又不能保证粗集料之间有足够的砂浆层，也使拌和物流动性变低，且影响拌和物的粘聚性和保水性，容易产生离析和漏浆，从而影响单位用水量。广元市中区嘉陵江的河砂的堆积密度每方一般都大于1500千克，是中砂，嘉陵江下游的河砂偏细，单位用水量相应增多。旺苍的河砂即使是中砂，每一方堆积密度一般小于1500千克，单位用水量，就没有规律，只有进行试配调整，寻找单位用水量。如案例（2）。

水泥也会影响单位用水量，现在不少厂家为了提高早期强度，水泥磨得越来越细，水泥越细，表面积增大，需水量就越大，使单位用水量增大。不同的水泥的品种，譬如常用的普通硅酸盐水泥配制的混凝土拌和物其流动性和保水性好，矿渣水泥配制的混凝土混合物流动性好，粘聚性差，易泌水。随着施工工艺不断的改进，普通混的稠度（坍落度），远远不能满足施工工艺的需要，在不增加水泥用量的条件下能获得良好的工作性，改善粘聚性、降低泌水性，只有掺外加剂和掺合料尚能提高混凝土的耐久性。

优质矿物掺合料，质量好、需水比小、用于混凝土不但可以降低成本、保护环境，还可以改善混凝土的耐久性和工作性。掺和料影响单位用水量跟自身的颗粒和材质有关，选合适的掺合料。

外加剂品种繁多，作用各异，不要盲目的选用，要根据外加剂自身的特点结合混凝土使用的原材料的特性，选合适的外加剂，控制外加的用量和质量，减少混凝土的用水量的同时，提高混凝土的质量。

时间与温度也有关，新拌的混凝土时环境温度越高，用水量越大；施工时间越长，坍落度损失越大，反之就小。

结束语：如某×××大桥在浇桩的时，混凝土用水量偏多，混凝土砂率偏少，导致浇桩中途堵管，停工，错失施工宝贵时间、浪费资源、人力财力。浇混凝土水下桩，混凝土坍落度偏小，钢筋笼子上浮偏多，浇报废的也不少。混凝土用水量，看似微不足道，其实会影响混凝土强度，混凝土的耐久性，影响整个工程工期、影响整个工程质量，目的是引起大家的注意，特别现在质量是终身制。百年大计，质量第一，混凝土用水量关键的第一步，先做好各种准备，用好混凝土单位用量。