水灰比對混凝土質量的影響
浏览量:155     文章来源:未知     字号:  A+   A   A﹣ 责任编辑:金隆     发布时间:2019-06-08




水灰比是指拌制水泥漿、砂漿和混凝土混合料時,水與水泥的質量比(W/C)。水在混凝土形成方面起著重要作用,一方面參與水泥水化反應,另一方面對物料起潤滑作用;水泥是混凝土中很重要的組分。水灰比是混凝土配合比的一個重要參數,研究水灰比過大和過小對混凝土性能産生的影響是非常有意義的。

一、水灰比對混凝土強度的影響

水灰比過大時,新生成的膠體水泥漿濃度低,水化後混凝土體內的多余遊離水分往往先附著在骨料上,膠體與骨料粘結面積減小,粘結力下降,混凝土硬化時會産生細小裂紋,從而降低了混凝土強度。

水灰比過小時,膠體和晶體的材料不能充分形成,混凝土和易性差,混凝土振搗、密實很困難,如果在混凝土充分硬化後未水化水泥再遇水發生水化作用,水化産物造成的膨脹應力作用便有可能造成混凝土的開裂。所以爲施工方便和保證質量,水灰比不宜小于0.5。

二、水灰比對混凝土和易性的影響

和易性又指混凝土拌合物工作性,它是一項綜合的技術性質,包括流動性、粘聚性和保水性等三方面的含義。在水泥用量不變的情況下,水灰比過小,水泥漿就越稠,不僅混凝土拌合物的流動性變小,粘聚性也因混凝土發澀而變差,在一定施工條件下難以成型密實。水灰比過大,水泥漿過稀,這時拌合物雖流動性大,但將産生嚴重的分層離析和泌水現象,不能保證混凝土拌合物的粘聚性和保水性,並且嚴重影響混凝土的強度和耐久性。

三、水灰比對混凝土耐久性的影響

混凝土的耐久性是混凝土在使用環境下抵抗各種物理和化學作用破壞的能力,直接影響結構物的安全性和使用性能,包括抗滲性、抗凍性、化學侵蝕和堿集料反應等,其中水灰比對混凝土耐久性起著關鍵性的作用。

1.對混凝土碳化的影響

由于混凝土的碳化是CO2 向混凝土內擴散的過程,混凝土的密實程度越高,擴散的阻力越大,混凝土的碳化深度就越小。混凝土碳化的深度還受單位體積的水泥用量或水泥石中的Ca(OH)2含量的影響。水灰比越大,單位水泥用量越小,混凝土單位體積內的Ca(OH)2含量也就越少,擴散的阻力就越小,CO2就越容易進入混凝土體內,碳化速度也就越快。

水灰比對混凝土的孔隙結構影響極大,在水泥用量一定的條件下,增大水灰比,混凝土的孔隙率也隨之增大,密實度降低,碳化速度增大。而水灰比小的混凝土由于水泥漿的組織密實,透氣性較小,因而碳化速度較慢。同理,單位水泥用量多的混凝土碳化較慢,水灰比小的混凝土合成物多,中和所需的CO2量也多,中和反應需要的時間也較長。

另一方面水灰比小的混凝土,水泥水化後殘留水分少,混凝土密實性高,孔隙小,大孔少,CO2向混凝土內擴散的阻力較大,這也造成中和反應需要時間較長,碳化深度較小。通過試驗得出當水灰比小于0.6時碳化深度較小,當水灰比大于0.75時碳化深度急劇加大。因此爲了減少混凝土碳化引起的危害,適當控制水灰比是非常必要的。

2.對氯離子擴散的影響

水灰比的大小反映了混凝土抵抗氯離子入侵的能力,這種能力主要表現于水灰比和氯離子擴散系數的關系可見水灰比越大,則混凝土的氯離子結合能力也就越大。

3.對抗滲的影響

抗渗性是指混凝土抵抗水在混凝土毛细孔向其内部渗透作用的能力, 通常来说,抗渗性好的混凝土,其密实性高,混凝土的耐久性也较好,因为抗渗性控制着水分渗入的速率。相互联通的、无规则的毛细孔系统,使水泥石的孔隙率增加,透水性强,还有资料表明,当水灰比大于0.55 时,混凝土的抗渗性急剧增加。水灰比过小,水化不充分,密实度不高,透水性也较大。通过试验得出水灰比越小,抗渗性能越强,当水灰比大于0.6时,抗渗系数急剧增大,混凝土的抗渗性能显著下降。在水工建筑物基础、挡水和过流建筑物、翼墙等水位变动区要严格控制施工时的水灰比,一般在0.38~0.4之间。

4.對抗凍的影響

混凝土的抗凍性是指混凝土在使用條件下經受多次凍融循環之後,不破壞,強度也不明顯降低的性能。水灰比對混凝土抗凍性的影響有以下幾個原因:

(1)水灰比過大,振搗時粒徑不同的骨料下沈速度也不同,水泥漿和骨料易分離,造成稀水泥漿浮于表層,耐磨性差。遇到凍融、冰推和風浪淘刷等破壞作用易形成表面剝蝕。加之地下水補給,易受凍脹破壞。因此在高寒地區,尤其是在接觸水又受凍的環境下混凝土建築物基礎應適當降低水灰比以提高抗凍能力。

(2)混凝土氣泡尺寸和氣泡的間距隨水灰比降低而減小,隨水灰比增大而增大。在混凝土引氣量相近的情況下,水灰比越大,氣泡的間距越大,表現爲混凝土抗凍性能越差。

(3)水灰比直接影響混凝土的孔隙率及空結構。隨著水灰比的增加,飽和水的開孔總體積和平均孔徑越來越大,在凍融過程中産生的冰脹壓力和滲透壓力就大,混凝土的抗凍性必然降低。實驗研究表明對w/c爲0.27以下的高強混凝土,即使不摻引氣劑,仍具有非常優良的抗凍性。對w/c爲0.40和0.55的中高水灰比的混凝土,摻入引氣劑後,抗凍性能極大地改善,基本上接近了高強混凝土。
四、水灰比對混凝土裂縫的影響

通常使水泥完全水化並具有最低毛細空隙率的水灰比爲0.437,但在無外加劑的情況下,水灰比要大于0.5才能使混凝土具有可施工的流動性。實驗表明,混凝土塑性收縮面積最大值對應的水灰比約爲0.5,當水灰比小于0.5時,混凝土塑性收縮面積隨水灰比的提高而增大,當水灰比大于0.5時,混凝土塑性收縮面積隨水灰比的提高而減小,因爲水灰比越高(水泥漿量較大)時,拌合物中可用于蒸發的水分越多,達到毛細管壓力臨界值(破壞壓力)的時間得以延長,即毛細管壓力在較長一段時內以較小的速率發展,當達到破壞壓力時,混凝土已獲得一定的強度足以抵抗此時的破壞壓力[7]。但用水量的加大也會使混凝土的後期收縮增大,容易産生裂縫。此外,水灰比較低時,拌合物體系的整體性和粘聚性較好,産生的塑性沈降較小,塑性收縮裂縫寬度及總面積均較小。因此,在滿足施工要求條件下,應盡量減小水灰比。

五、水灰比對混凝土收縮的影響

混凝土的收縮是由水泥凝膠體本身的體積收縮(即所謂的凝縮)和混凝土失水産生的體積收縮(即所謂的幹縮)這兩部分所組成的,主要包括:塑性收縮、化學收縮、幹燥收縮、自收縮、溫度收縮和碳化收縮。混凝土的收縮對結構物的危害很大,它可使混凝土表面出現較大的拉應力,從而引起表面開裂,直接影響結構物的耐久性。因此水灰比的大小對收縮的影響也是不容忽視的。

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