后加水量對預(yù)拌混凝土抗壓強度影響探討

1、后加水量對預(yù)拌混凝土抗壓強度影響探討引言隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，商品混凝土已成為房建工程中的重要建筑材料。由于混凝土拌合物工作性能會受到原材料組成、原材料品質(zhì)、攪拌和運輸時間等因素的影響，當(dāng)運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場時，常常會因為混凝土拌合物坍損嚴(yán)重而難以施工。為了施工方便，后加水現(xiàn)象時有發(fā)生。任意增加用水量，不僅抵消混凝土試配過程中給出的強度富余，而且很容易導(dǎo)致工程質(zhì)量不合格，因此，后加水的危害已普遍達(dá)成共識。此外，若出現(xiàn)預(yù)拌混凝土中某組成材料不合格或配合比設(shè)計本身有問題，也會導(dǎo)致工程質(zhì)量出現(xiàn)嚴(yán)重問題?；炷翝仓螅舫霈F(xiàn)強度過低，要了解是否完全由后加水導(dǎo)致的，可在各組成材料及配合比設(shè)計都滿足要求的基

2、礎(chǔ)上，通過研究后加水對預(yù)拌混凝土抗壓強度的影響規(guī)律并結(jié)合工程實際進行初步判定。目前，有關(guān)預(yù)拌混凝土初凝前添加不同水量對混凝土抗壓強度影響的計算方法在國內(nèi)尚無相關(guān)規(guī)范及相關(guān)專項研究，可參考的資料有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)JGJ552011普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程和為數(shù)不多的文獻，但使用時均存在一定的局限性和不合理性。為闡明后加水量對混凝土性能的影響，本文結(jié)合某一工程案例的計算進行綜合分析，以期為合理解決相關(guān)技術(shù)問題提供參考。1案例分析某辦公樓混凝土柱，抗壓強度設(shè)計等級為C45，施工坍落度設(shè)計為（21030）mm，運輸時間約40min，澆筑時混凝土實際坍落度約80mm，為方便施工，施工人員違規(guī)進行了后加水（混凝土

3、初凝時間一般為2h以上，因此考慮加水是在混凝土拌合物初凝前進行的）。澆筑齡期28d時，對該辦公樓混凝土柱進行檢測，發(fā)現(xiàn)混凝土柱表面無明顯外觀質(zhì)量問題，但抗壓強度結(jié)果與設(shè)計強度相差較大。該辦公樓混凝土柱預(yù)拌混凝土所采用的原材料組成為：（1）PO42.5級水泥。（2）I級粉煤灰，細(xì)度7.9%，燒失量3.5%，需水量比87%。（3）S95礦粉，比表面積424m2/kg，7d活性指數(shù)79%，流動度比96%。（4）天然砂，細(xì)度模數(shù)2.3，區(qū)中砂。（5）531.5mm連續(xù)級配碎石。（6）高效減水劑，砂漿減水率17.5%，摻量1.8%。（7）抗裂膨脹劑，水中7d限制膨脹率0.027%，空氣中21d限制膨脹率

4、-0.013%，7d抗壓強度32.5MPa，28d抗壓強度47.5MPa。2現(xiàn)有的計算方法假設(shè)預(yù)拌混凝土所用原材料的技術(shù)指標(biāo)均能滿足配制C45混凝土的標(biāo)準(zhǔn)要求，現(xiàn)有的相關(guān)計算方法如下。2.1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的方法公式（1）為標(biāo)準(zhǔn)JGJ552011中的公式，在采用該公式計算時，不考慮因加水引起的和易性改變問題。并按照該標(biāo)準(zhǔn)中“對于坍落度大于90mm的拌合物，坍落度每增大20mm，用水量增加5kg”的量化指標(biāo)進行分析計算。加入不同用水量后，在其他原材料質(zhì)量不發(fā)生變化的情況下，對坍落度和28d抗壓強度的理論計算結(jié)果見表1。由表1可知，通過對不同用水量進行理論計算，當(dāng)初始坍落度為80mm時，坍落度通過加水增加

5、至180240mm時，在不考慮和易性等因素改變的條件下，28d理論計算強度由初始的53.2MPa降至42.646.1MPa。該方法雖計算簡單、使用方便，但其也存在一定的不足：一是采用該標(biāo)準(zhǔn)的公式進行計算，僅能增加用水量，未考慮加水的時間間隔問題，因此不存在后加水情況。二是施工現(xiàn)場后加水一般包括：在混凝土攪拌罐車內(nèi)直接加水、在卸料斗中加水和在施工倉面上加水等情況，由于受現(xiàn)場條件的限制，后加水很難攪拌均勻；后加水會導(dǎo)致水膠比變大，理論上要使混凝土拌合物保持優(yōu)良的工作性能，砂率也應(yīng)隨之變化，而現(xiàn)場施工時無法滿足砂率變化的要求。因此，后加水后混凝土拌合物和易性的改變必然會導(dǎo)致理論計算強度與實際強度存在

6、一定的差異。2.2相關(guān)文獻的方法參考文獻康立中、李福源、高秋長等人針對工地發(fā)生的事實做了相應(yīng)的試驗，對增大用水量降低混凝土強度進行了量化分析。通過保持其他參數(shù)不變，僅改變用水量，用外加劑調(diào)整混凝土工作性進行了一系列試驗。所得結(jié)論為：通過采用加權(quán)平均值計算，可知用水量每增加10kg，混凝土28d強度可降低3.7MPa。即：參照標(biāo)準(zhǔn)JGJ552011中“坍落度每增大20mm，用水量增加5kg”的量化指標(biāo)，當(dāng)初始坍落度為80mm時，坍落度增加至180240mm，用水量增加2540kg，強度損失應(yīng)為9.314.8MPa，即用水量增加后28d強度應(yīng)為38.443.9MPa。該方法通過大量試驗證明了后加水

7、的危害，并通過對不同加水量影響混凝土抗壓強度進行量化分析，得到了后加水量對混凝土抗壓強度影響的一般規(guī)律，方法具有一定的科學(xué)性，但仍存在以下不足：一是該試驗通過改變用水量，用外加劑調(diào)整混凝土工作性，而事實該混凝土配合比中砂、石用量也發(fā)生了改變，因此，其最終混凝土強度變化的原因不能僅僅歸因于用水量變化。二是該方法未采用后加水，也未能反映出后加水對預(yù)拌混凝土拌合物工作性能的影響規(guī)律，在計算時只能按照標(biāo)準(zhǔn)JGJ552011有關(guān)坍落度的量化指標(biāo)進行，無法客觀、真實反映現(xiàn)場實際。參考文獻張凡、劉坤、馬嘯等人針對商品混凝土在施工現(xiàn)場被加水的現(xiàn)象，對不同強度等級的混凝土，在不同時間根據(jù)混凝土坍落度損失的情況，

8、加入不同量的水使混凝土恢復(fù)良好工作性能，記錄不同時間的后加水量，并檢測加水后混凝土的抗壓強度，通過分析每個強度等級混凝土抗壓強度數(shù)據(jù)與后加水量的關(guān)系后認(rèn)為，其變化趨勢均可回歸為直線式，即混凝土拌合物不同后加水量對強度等級為C45的混凝土28d抗壓強度的影響曲線可表示為：當(dāng)初始坍落度為80mm時，按表1所列的施工要求坍落度180240mm所對應(yīng)的后加水量分別帶入公式（3）后，得出后加水后28d強度為34.740.9MPa。該方法通過大量試驗得出了不同時間間隔的后加水量對混凝土抗壓強度影響的一般規(guī)律，具有一定的創(chuàng)新性，但該方法的使用仍存在局限性：一是該方法未能得出不同加水量對混凝土工作性影響的變化

9、規(guī)律，而實際施工中，后加水量是由混凝土工作性能確定的，因此，一定程度上仍無法解決后加水的定量問題。二是該公式是記錄不同時間的后加水量，并檢測加水后混凝土的抗壓強度，通過分析每個強度等級混凝土抗壓強度數(shù)據(jù)與后加水量的關(guān)系，與現(xiàn)場后加水的時間間隔情況不相符。3模擬試驗3.1原材料及方法鑒于以上計算方法各自存在一定局限性，本試驗選用和案例中的辦公樓柱預(yù)拌混凝土所用材料品質(zhì)基本一致的原材料，設(shè)計坍落度為180mm，并按照后加水大致時間，即混凝土拌合物經(jīng)過1h后進行加水試驗，每立方米混凝土加水量分別為10、20、40、50、60kg。以期得到后加水量對混凝土拌合物坍落度和混凝土抗壓強度的影響曲線。3.2

10、配合比試驗以C45普通混凝土為研究對象，并依據(jù)案例中C45混凝土的配合比進行試驗，其配合比見表2。3.3試驗檢測根據(jù)規(guī)范要求進行混凝土工作性能、外觀質(zhì)量和抗壓強度檢測，其檢測結(jié)果見表3。對表3的試驗數(shù)據(jù)進行處理，得出后加水對混凝土拌合物坍落度和混凝土抗壓強度的影響曲線（如圖1、圖2所示）。由圖1可知，在一定的加水量范圍內(nèi)（050kg），混凝土拌合物仍能保持較好的和易性，后加水量與混凝土拌合物坍落度值呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.982，線性關(guān)系較好。后加水量與混凝土拌合物坍落度的關(guān)系可表示為：由圖2可知，7d和28d抗壓強度與后加水量050kg呈負(fù)相關(guān)，擬合曲線均為線性的，相關(guān)系數(shù)分別為0.9872

11、和0.9311，這一結(jié)果和相關(guān)文獻的研究成果是一致的。因此，C45預(yù)拌混凝土28d抗壓強度和后加水量的關(guān)系可以表示為：通過上述擬合曲線的計算可知：當(dāng)初始坍落度為80mm時，施工要求坍落度180240mm所對應(yīng)的后加水量實際為36.156.3kg/m3，與標(biāo)準(zhǔn)JGJ552011的量化指標(biāo)有一定的差異。分別帶入公式（5）后，得出后加水后混凝土28d強度為37.942.2MPa。4結(jié)果與討論現(xiàn)有方法中后加水對混凝土抗壓強度影響分析的計算結(jié)果、本文模擬試驗計算結(jié)果和案例中的實測結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，坍落度由80mm增大至180240mm時，通過后加水28d抗壓強度計算結(jié)果從小至大為：文獻2試驗文

12、獻1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這是由于JGJ552011中公式的適用條件為和易性較好且混凝土中各組成材料應(yīng)具有良好的相容性，而實際工程中，施工現(xiàn)場由于后加水，預(yù)拌混凝土拌合物和易性一般會變差，甚至?xí)霈F(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象。因此，采用公式進行計算結(jié)果較大，與實際情況誤差也最大。文獻1中在試驗時混凝土拌合物工作性能并沒有隨著加水量的變化而變差，而是隨著砂、石用量和外加劑的調(diào)整一直保持具有較好的工作狀態(tài)。因此，采用該試驗得到的曲線計算得到的混凝土抗壓強度值在理論上也應(yīng)是偏大的。文獻2系在不同時間根據(jù)混凝土坍落度損失的情況，加入不同量的水使混凝土恢復(fù)一個設(shè)定的坍落度，并記錄不同時間的后加水量，可操作性差，因此該回歸曲線與

13、實際情況必然存在一定的誤差。且有研究表明在初凝后加水，會使得混凝土的抗壓強度下降70%以上，因此該試驗回歸的曲線會因時間間隔過長而導(dǎo)致斜率絕對值變大，計算結(jié)果較實際偏小。模擬試驗是基于其他材料用量完全不變的情況下，僅改變用水量，后加水間隔時間基本接近于現(xiàn)場工程實際，因此，本試驗最終得到強度的變化規(guī)律可認(rèn)為基本歸因于后加水量的變化。而事實上，該工程按照GB/T501072010混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)進行評定，從圖3中可以看出，混凝土柱28d的實測強度為18.933.5MPa，均小于以上各方法的計算值，而資料顯示混凝土沒有出現(xiàn)明顯的外觀質(zhì)量缺陷，說明后加水量在上述范圍內(nèi)。因此，該預(yù)拌混凝土強度較低的原因除了后加水的影響外，還可能存在原材料某些指標(biāo)有不合格的現(xiàn)象或原始配合比強度未能達(dá)到設(shè)計要求。經(jīng)后期證實，該原材料中的河砂含泥量有超標(biāo)現(xiàn)象，也進一步驗證了本試驗的初步判定。結(jié)語（1）若僅考慮抗壓強度，后加水對預(yù)拌混凝土的危害十分嚴(yán)重，因此，應(yīng)禁止二次加水或后加水。（2）在進行后加水量對預(yù)拌混凝土抗壓