混凝土拌合物稠度试验结果说明（混凝土拌合物单位用水量及水胶比测试方法的研究）

[摘要]目前我国混凝土施工现场对拌合物质量的验收，仍然是现场坍落度检测和28天留样检测混凝土强度的合格性，对于混凝土拌合物的强度无法做到提前预知，一旦出现质量问题，已经是木已成舟。混凝土拌合物的单位用水量及水胶比，是保证混凝土物理力学性质的关键指标，单位用水量及水胶比的测试方法的研究尤为重要。目的是为了解决施工现场在出现不符合设计要求的混凝土拌合物时，做到及时有效的对施工问题和商混质量的责任进行划分，可以很好的做到事前控制。经过300组试验证明，混凝土拌合物单位用水量/水胶比的测试方法，可以快速检测混凝土拌合物中实际的单位用水量、单位胶凝材料用量、水胶比和含气量等重要指标，有利于搅拌站生产质量控制、施工单位拌合物现场验收和帮助供需双方对拌合物方量的确认。

[关键词]混凝土拌合物、单位用水量、水胶比、表观密度、胶凝材料用量、含气量、饱和面干

0前言

我国是当前世界上建设规模最大的国家，混凝土用量已处于世界首位。影响混凝土强度的因素很多，是由设计的各项性能试配的拌合物配合比和施工方承担的浇筑、振捣、养护、成型工艺等综合指标来确定。用于现场验收的主要手段，还停留在坍落度或扩展度的测量，以及最受质量监督者重视的非即时验收的留样养护至28天检测抗压强度。因缺少对拌合物交货时及时有效的验收，不能在施工的第一时间发现混凝土在生产中存在的不符合事项，对于可能出现的风险，不能采取积极有效的措施进行预防，无法及时在生产过程进行合理的调整，混凝土硬化后发生强度不够等问题时则纠纷不断，影响工程进度和质量。因此对混凝土质量的早期控制要求越来越迫切。

快速评价混凝土拌合物的单位用水量及水胶比两项指标，在工程现场质量监督能起到及时有效防止质量问题的作用。

1 国内外现有混凝土拌合物单位用水量测定方法

国内外测量混凝土拌合物的单位用水量有各种办法，最大的区别为试样采用的是砂浆还是混凝土。用砂浆做试料，是将混凝土中砂浆筛出使用，试料用量很少，骨料表面悬挂的砂浆无法提取，测定误差大，无法提高精度。用混凝土做试料，试料用量少会带来误差，粗骨料的取样误差是测定误差的主要原因，测定后要对粗骨料取样量进行必要的修正，影响了测定时间，不能迅速得到测定结果。

1.1国外的测试方法分析

表 1列举了国外测量单位用水量的各种方法，对于现场适用性而言，表格中的符号◎非常好，○一般好，△不太好，×非常不好

表1 国外混凝土拌合物单位用水量测定方法

试验方法	使用仪器	试料量	测定精度	试验持续时间	优缺点	现场适用性
干燥前后质量差法	一般加热干燥法	煤气、电热器红外干燥	混凝土1L	(99±2)%	20～30分钟	高温加热，骨料烘干失水影响结论	△
高频电加热干燥法	电子微波炉	湿润砂浆300～600g	-5%～-0.5%	10～20分钟	使用筛取砂浆，取样误差大，水泥与水的水化反应，影响结论	○
减压干燥法	减压干燥装置	湿润砂浆400g	约4kg	20分钟	取样误差，时间长	○
减压干燥装置	混凝土约5 L	±2kg	约40分钟	测定时间长，且施工现场不便	△
试剂浓度差法	酒精比重计法	酒精比重计法	混凝土约1 L	±5kg	约20分钟	使用酒精的方法，酒精的蒸发产生测定误差	×
盐分浓度差法	盐份测定器	混凝土约2 L	±3kg	20分钟	盐水浓度影响粉体吸收水量，测定结果需要修正。	△
电量滴定器	混凝土约2 kg	1.2%	20分钟以内	试验时间长	△
滴定器	混凝土7 L	约4L/m3	20～90分钟	试验时间长	×
组成材料比，质量差，容积差法	空气中质量和水中质量差法	三角量瓶	湿润砂浆200ml	3%	10分钟	砂浆有成份损失，测量误差大	△
水槽、筛	混凝土	±5～7kg/m3	15分钟	对密度的要求比较高，时间长	○
表观密度法和含气量试验法	高精度含气量测定仪，秤	混凝土约16kg	±5～10kg/m3	约5分钟	试样误差小，适合现场使用，条件设定得准确，可得到高精度的测定结果。	◎
水份计法	静电容量测定法	静电容量型水份计	湿润砂浆330 mL	±2.9～3.4%	10分钟	测定电极之间的静电容量，取样误差大，精度难以保证。	○
中子测定法	R1水份计	混凝土连续测定	2.7～3.2kg/m3	120秒	能快速测定，但是受骨料影响较大，难以保证测定精度，且测定设备昂贵。	△
红外线测定法	光式红外线水份计	混凝土500cc	±2kg	40秒	要事前标定，可以快速且精度高地进行测定。	△

1.2 国内各种测试方法

我国也曾有人尝试过一些简便的方法测量拌合物单位用水量，方法见表 2。

表2 国内测量单位用水量的方法

试验方法	使用仪器	试料	测量精度	试验持续时间	优缺点	现场适用性
烘洗法	电炉、称量器	砂浆	没有数据	没有数据	烘干测水，水洗分离砂和水泥，测量误差大，时间长	×
容量瓶法	容量瓶、称量器	混凝土	没有数据	没有数据	筛洗分离0.16mm以下颗粒的方法，测量误差大，时间长	×
炒干逆滴定法	电炉	砂浆	没有数据	没有数据	测试时间长、滴定终点不易判断	×
密度计水中称量法		砂浆	没有数据	没有数据	受到的影响因素较多，测量误差大	×

2 表观密度及含气量法测量单位水量及水胶比的原理及计算

混凝土本身是固、液、气多相非均质材料组成。由于混凝土原材料具有很强的地方性，包括其成份及密度的不同，使得拌合后体现出地域性差别，相对其他材料具有不确定性。采用已知配合比及材料的密度，通过测量混凝土拌合物的表观密度，可以推定混凝土拌合物的单方用水量及水胶比。

2.1 用表观密度法量测单位用水量原理

表观密度，即每方混凝土的材料总重量。用表观密度法测量单位用水量，则是根据测量混凝土拌合物的含气量及表观密度，推算单位用水量、单位胶凝材料用量、水胶比。

如图1所示，与输入的配合比相比，拌合物表观密度ρ0必然随实测含气量的大小而在直线上变化，即含气量从A0增大到A时，拌合物表观密度从ρ0下降到ρ，混凝土拌合物的表观密度受含气量的影响。

如图2所示，与输入的配合比相比，如果表观密度由ρ0下降到ρ2，那么混凝土拌合物单位用水量则显示增大；如果表观密度由ρ0上升到ρ1，那么混凝土拌合物单位用水量则显示减小，当含气量一定时，单位用水量的变化影响表观密度的变化。

在这个测试过程中，如果能够对混凝土拌合物各种材料的密度和含气量精确测量，则可以精确地推算出混凝土单位用水量、胶凝材料用量及水胶比的数据。

假设配合比的表观密度是2402kg/m3，材料密度测量正确的情况下，混凝土拌合物表观密度是2358.4kg/m3时，总质量变轻，如果测试的含气量与设计的相同时，则可以判断单位用水量增大了。

2.2 表观密度及含气量法测量单位水量及水胶比的推算公式

设计的配合比决定了混凝土构成中各种材料，如水、水泥、掺合料、骨料等的总质量。使用[单位水量/水胶比测定仪]快速精确的测定含气量、混凝土的表观密度，通过计算即可得出单位用水量、胶凝材料用量、水胶比。

其中γ—混凝土表观密度即单位体积混凝土的质量，kg/m3。

7） 由实测的表观密度推算单位水量及胶凝材料用量。

得出结论：当设计的各种材料密度及含气量与测量值相同情况下，实际生产出的混凝土表观密度如果小于设计配合比表观密度时，则可判定是单位用水量增多。

3 表观密度及含气量法测量单位用水量偏差的影响因素

3.1单位用水量受到水泥和细骨料含水量高低的影响

水泥遇水后体积会变小，这是混凝土体积变化的重要因素，细骨料投料时的含水量，影响单位用水量的总质量。如果细骨料在投料时含大量水，则测量的单位用水量就会增多，如果细骨料在投料时比较干燥，则测量的单位用水量会偏小。如图4。

图4 单位用水量受水泥及细骨料的影响

3.2 各种材料密度测量的精确性对单位用水量测算的影响

水、胶凝材料、细骨料、粗骨料等拌合物各组份的密度值与理论配合比值不一致时，会严重影响单位用水量测量值的精确性（见图 5），因此对细骨料和粗骨料的表干密度要尽可能的准确测定。

3.3 称量的精度对单位用水量测算的影响

称量的精度越大，单位用水量测量误差越小（见图 6）。假设秤的称量误差为10g，单位用水量的计量误差可到1.5kg。

3.4含气量的测量精度误差对单位用水量测算的影响

含气量的测量误差直接影响单位用水量的测算误差，假设含气量的误差0.1%，单位用水量的误差可达到1-2kg，含气量误差对单位用水量测算的影响比较大（见图 7）。

3.5 含气量增加变化对单位用水量的影响

当含气量测定值高于设定值时，表观密度减少，用水量增加；当含气量测定值低于设定值时，表观密度减少，用水量也会增加；通过试验数据可以看出，单位用水量的增加与含气量的增加或减少没有必然的联系。

4 表观密度法测量单位水量及水胶比的应用

4.1 测量与应用

表3为拌合站在商品混凝土运送到工地前测量数据，表4为拌合站在商品混凝土运送到工地后测量数据。

表3

名称	水	胶凝材料	掺合料	细骨料	粗骨料	含气量	容积质量	水胶比
设定用量 kg/m3	175	210	135	850	1055	1.00 %	2402.9	50.72 %
密度 g/cm3	1.000	3.07	2.69	2.73	2.73	/	/	/
测量值	178.1	204.0	/	/	/	1.88 %	2358.4	53.14 %
名称	水	胶凝材料	掺合料	细骨料	粗骨料	含气量	容积质量	水胶比
设定用量 kg/m3	170	210	140	850	1055	1%	2412.5	47.14 %
密度 g/cm3	1.000	3.070	2.690	2.670	2.710	/	/	/
测量值	173.3	208.4	/	/	/	0.77 %	2404.2	49.91%

表4

名称	水	胶凝材料	掺合料	细骨料	粗骨料	含气量	容积质量	水胶比
设定用量 kg/m3	150	360	/	844	1031	4.00 %	2323.4	41.67 %
密度 g/cm3	1.000	3.070	/	2.614	2.601	/	/	/
测量值	142.6	329.3	/	/	/	6.84 %	2186.1	43.32 %
名称	水	胶凝材料	掺合料	细骨料	粗骨料	含气量	容积质量	水胶比
设定用量 kg/m3	180	230	120	850	1050	1.00 %	2409.4	48.57 %
密度 g/cm3	1.000	3.060	2.690	2.680	2.710	/	/	/
测量值	176.0	227.2	/	/	/	1.06 %	2394.0	50.89 %

注：混凝土拌合物用水量，是指骨料饱和面干条件下的用水量。

4.2 测量误差

取工程单位配合比参数作为试验基准值，通过对300组试验的测量，表观密度法测量单位用水量，如果材料密度测量精确，则可得到精度较高的测定结果，测量数值一般可以精确在2～8kg（见图 8）。

5 测量设备精度的要求

如上所述，因为影响单位用水量的测量精度各种因素的存在，建议采用高精度试验设备，以保证数据的准确性。

测量秤：30kg 1g感量；

含气量测定仪：感量0.01%，测试误差0.05%。

6 结束语

目前国内尚未对混凝土拌合物的出厂及验收提出检测的要求，工程质量面临着未知的风险，搅拌站生产出的拌合物质量未知，施工单位施工的拌合物质量未知，验收方对使用的拌合物质量未知。阴阳配合比问题比比皆是，良心和利润有失天平，出现了工程质量无法控制的局面。提高工程质量，使混凝土延长使用寿命，推迟混凝土垃圾到来的时间，严格控制及管理混凝土生产环节、工程施工环节的质量势在必行。

商品混凝土汪军

,