关于_水灰比_或_水胶比_中_水_定义的探讨

商品混凝土

研究探索 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete 2012年第06期

关于“水灰比”或“水胶比”中“水”定义的探讨

谢欣欣，陈志飞

（南通建筑工程总承包有限公司，南通 226018）

[摘要]文章对比了不同规范关于“水灰比”或“水胶比”中“水”的两种不同定义，指出了其中的差异，分析了此差异带来的影响，提出了自己的见解。[关键词]水灰比；水胶比；骨料吸水率；总用水量；有效用水量

在混凝土配合比设计的过程中，“水灰比”或“水胶比”指标不仅是决定混凝土强度的最主要因素，同时也是影响混凝土耐久性的重要指标。但是对于“水灰比”或“水胶比”中的“水”的定义，不同的规范定义却不一样。第一种定义是指混凝土中的总用水量，第二种定义是指总用水量扣除骨料吸收的水（吸水至饱和面干）之后的用水量。两种不同的定义计算得出不同的“水灰比”或“水胶比”值，而许多规范又对混凝土的最大水灰比有明确要求，这样有时就会出现得出的两个水灰比值，一个满足要求而另一个不满足要求的情况，因此准确定义“水灰比”或“水胶比”就显得尤为重要。Specification，performance，production and conformity》（BS EN

206-1:2000）3.1.30、3.1.31：有效用水量是新拌混凝土中总水量扣除骨料吸收的水之后的量。水灰比是指新拌混凝土中有效用水量与水泥的质量比。此处明确提出了 “有效用水量”的概念，“水灰比”中的“水”是指扣除骨料吸收的水后的净用水量。 1.3 两种定义的差别

两种定义的差别在于用水量是否扣除骨料吸收的那部分水，当骨料吸水率较小时，以上两种定义而计算出的水灰比会比较接近；但是当骨料的吸水率较大时，根据以上两种定义而计算出的水灰比会相差很大。

1 “水灰比”或“水胶比”的定义

1.1 第一种定义

旧《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000 J64-2000 ）5.06条，水灰比的计算公式

：

2 规范中关于最大水灰比的限制

在一些规范中，对水灰比的最大值做了明确的规定。《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）表4.3.1就对不同设计年限的建筑物在不同外界环境下的混凝土的最大水灰比有限制。如设计使用年限100年梁、柱等条形构件在I-C等级环境下，C45混凝土的水灰比不能大于0.4，C50及以上等级的混凝土的水灰比不能大于0.36。

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）表3.4.2规定，一类、二a类、二b类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构混凝土最大水灰比为0.65、0.60、0.55、0.50。

式中 mc0——基准配合比混凝土每立方的水泥用量；

mw0——基准配合比混凝土每立方的用水量。由上述公式可知，水灰比是指混凝土中水与水泥的质量比。而5.01条“进行混凝土配合比计算时，其计算公式和有关参数表格中的数值均以干燥状态骨料为基准”，根据以上条款，可以知道此处“水灰比”中的“水”没有扣除骨料吸收的水，是指混凝土的总用水量。

新《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011 J64-2011）2.1.13条，水胶比是指混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比；3.0.2条规定“配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%”。根据以上条款可知，新规范中“水灰比”中的“水”还是指混凝土的总用水量。1.2 第二种定义

《水工混凝土配合比设计规程》（DLT5330-2005）3.1.16、3.1.17规定：用水量是指每立方混凝土中的拌合用水（不包括骨料吸收的水），水胶比是指水泥混凝土或砂浆中拌合水（不包括骨料吸收的水）与胶凝材料的质量比。由以上条款可知，此处“水灰比”中的“水”是指扣除骨料吸收的水后的净用水量。

查阅了相关的国外规范，英国规范《Concrete—part1： ・50・

3 水灰比定义的影响

根据以上两种不同的“水灰比”或“水胶比”定义，计算

出的“水灰比”或“水胶比”值，有时可能出现与规范或工程合同技术条款冲突的情况。

以某项目使用的C45混凝土配合比（见表1）为例说明。

表1 某项目C45混凝土配合比 kg/m3

水泥42.5420

10～20石子862

5～10石子257

2～5人工砂279

细砂437

水205

减水剂5.46

配制出的混凝土坍落度150mm，和易性良好，试配7天强度45.7MPa，28天强度55.1MPa。和易性和强度完全符合规范要求。但是根据本工程的技术条款要求，C45混凝土的水灰

（下转第57页）

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2012年第06期 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete 实践技术

料的颗粒级配，石粉的填充效应使得水泥石变得密实，减少了空隙率从而提高了强度。单纯考虑抗压强度数据方面，试验编号8（石屑取代机制砂100%）是最佳配合比。

4 总结

（1）本实验得出的矿粉的适宜掺量在30%～45%之间，可根据不同的技术、经济要求进行选择。矿粉的掺入大大改善了C55混凝土的粘性，改善了混凝土的流动性，因为水泥、矿粉、粉煤灰三种颗粒直径大小不一。从胶凝材料颗粒级配来说，正因为三种材料颗粒粒径不同，更有利于增加混凝土的密实度，有利于强度的增加。一定程度来说，也起到减少用水量的作用。在用水量不变的情况下，流动性自然会改善不少，粘性也会降低。

（2）由于石屑的颗粒形状为球状，相对于机制砂比较圆滑，所以其流动性要优于机制砂，倒坍落度流出时间小。石粉中含有大量的 SiO2、CaO、 Al2O3等化学成分，在水泥水化过程中，易形成坚硬的铝硅酸钙和碳酸氢钙，从而进一步提高混凝土的强度；同时由于石屑所含石粉较多，石粉改善了骨料的颗粒级配，石粉的填充效应使得水泥石变得密实，减少了空隙率，提高了强度。

（3）通过试验研究可知，石屑配制C55混凝土满足强度和各项工作性能要求，且优于机制砂配制的C55混凝土的性能。无论从环保还是经济方面考虑，都值得继续研究和推广应用。

（4）满足JGJ/T241-2011《人工砂混凝土应用技术规程》

中细集料要求的石屑均可以配制C55混凝土，有条件的情况下，

尽量选择石粉含量低的石屑或者再加工为低石粉含量的人工砂。部分学者指出，由于石粉的存在石屑混凝土在相同条件下比普通混凝土的收缩大，更容易产生早期裂缝，因此施工过程中应对石屑混凝土加强早期养护。

参考文献

[1] 许广森，王远，杨根民，等．混凝土复掺粉煤灰矿渣粉

与石屑混凝土试验研究[J]．广东建材，2011（4）：9-11.[2] 朱效荣，李迁，孙辉．现代多组分混凝土理论[M]．沈阳：

辽宁出版社.2007

[3] 华卫兵．石屑混凝土耐久性研究[J]．现代交通技术，

2005（5）：4-6.

[4] 郑丽丹．石屑代砂在混凝土工程中的应用[J]．路基工程，

2005（4）：46-48.

[5] 戚勇军，蔡建．石屑在预拌混凝土中的应用研究[J]．商

品混凝土.2011（6）：47-50.

[6] JGJ/T241-2011．人工砂混凝土应用技术规程[S].[7] JGJ55-2011．普通混凝土配合比设计规程[S].

[作者简介]陈祥荣（1982-），男，学士学位，试验室副主任,从事混凝土配合比设计、施工、性能检测以及新材料在混凝土中的应用。

[单位地址]桂林市桂磨大道英才科技园内（541004）

（上接第50页）

比必须小于0.45。

按照第一种定义计算水灰比

这样计算出的水灰比能满足技术条款要求。

这样水灰比大于技术条款要求。

因为本工程使用的骨料为破碎石灰岩骨料，吸水率远远大于一般的天然卵石骨料。骨料的吸水率和含水率见表2。

表2 骨料吸水率和含水率

骨料10～20石子5～10石子2～5石子细砂

含水率（%）

0.120.190.180.19

吸水率（%）

2.623.355.450.45

4 结论

对于吸水率小的天然卵石骨料、花岗岩骨料，两种定义计算的水灰比计算差别不大，但是对于吸水率大的石灰岩骨料、砂岩骨料，两种定义计算出的水灰比有很大的差距。《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011 J64-2011）在定义水灰比时，未考虑到骨料吸水率的影响，建议考虑不同骨料吸水率悬殊的影响，完善水灰比的定义。

[作者简介]谢欣欣（1984-），男 ，南通建筑工程有限公司，助理工程师。

[单位地址] 江苏省南通市桃园路7号（226018）

按照第二种定义计算水灰比

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