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摘 要普通混凝土是土木工程中大量而又广泛使用的一种建筑材料，其质量的优劣取决于配合比的正确与否。砂石骨料是普通混凝土的重要组成材料，其含水状态直接影响到配合比计算，只有准确的掌握砂石骨料的含水状态及进行相应的运算处理，才能设计出正确的混凝土配合比，进而实现优良的混凝土质量及工程质量。
关键词普通混凝土；施工配合比；砂石骨料；含水状态
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)032-0158-01
普通混凝土是指干密度为2000-2800kg/m3的水泥混凝土（以下简称混凝土）。该混凝土中常用的骨料是砂、石材料（即砂石骨料）。砂石骨料本身的含水状态又是怎样的呢？现分析如下：砂石在施工现场实际使用时，一般是露天堆放的，受到环境温湿度的影响，往往处于不同的含水状态，在混凝土配合比设计中，必须考虑其含水的影响。砂石的含水状态从干到湿可分为以下四种：①全干状态（或称烘干状态），是砂、石在烘干箱中烘干至恒重，达到砂石颗粒内、外均不含水的状态；②气干状态（又称风干状态），是指在砂（石）颗粒内部含有一定水分，而表层和表面是干燥无水的。砂石在干燥的环境中自然堆放达到干燥，往往是这种状态；③饱和面干状态，即砂（石）颗粒的内部和表层均含水达到饱和状态，而表面的开口孔隙及表面却处于无水状态；④湿润状态（也称潮湿状态），砂石颗粒不仅内部孔隙吸水饱和，而且颗粒表面也被一层水膜覆裹的状态。
在进行混凝土配合比设计时。以砂、石的哪一种含水状态为基准呢？换句话说，在进行混凝土配合比设计时取砂石的哪一种含水状态作为标准含水状态来进行计算呢？
在我国，是根据工程的性质和规模，依照有关的国家行业标准和规范，分别以砂石的下述两种含水状态为基准来进行混凝土配合比设计的：一是干燥状态；二是饱和面干状态。
1以干燥状态的砂石骨料为基准的配合比設计中有关的运算处理
《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）中提供的混凝土配合比计算公式和有关参数表格中的数值均系以干燥状态为基准（注：干燥状态骨料系指含水率小于0.5%的细骨料或含水率小于0.2%的粗骨料）。
按照这个规定，混凝土试验室配合比中所使用的砂石材料的含水状态是干燥状态，而施工现场的砂、石其含水状态是受自然环境条件的影响而经常变化的，含水率的变化范围为气干状态至湿润状态。试验室配合比设计中，拌制混凝土时，拌合用水量中的一部分水会先被干燥的砂石所吸收，直到砂石内部孔隙达到吸水饱和为止，余下的水才是有效用水量。由此看来试验室配合比中的拌合用水量包括两部分水：一部分被砂石颗粒内部孔隙吸收且使之达到吸水饱和；另一部分供混凝土混合料中的水泥水化及形成一定稠度的水泥浆（这部分水称为有效用水量）。
在进行混凝土的施工配合比换算时，对于所测定的施工现场的砂、石的含水率，无论其值大小、属于何种含水状态，都视为应从拌合用水量中扣除的水量，同时增添相应的砂、石用量。
施工配合比的换算如下：
已知试验室配合比中各材料的用量：
砂、石（均为干燥状态）、水、水泥分别为ms、mg、mw、mc；
设施工配合比中各材料的用量：
砂、石（实测的含水状态）、水、水泥分别为ms'、mg'、mw'、mc'；
若施工现场测得的砂、石的含水率分别为a%、b%；
则换算后混凝土施工配合比为：
砂子用量 ms'=ms(1+a%)
石子用量 mg'=mg(1+b%)
水的用量 mw'=mw-msa%-mgb%
水泥用量 mc'=mc
（材料用量：系指每m3混凝土中的用量，单位：kg，下同）
这种以砂石的干燥状态为基准进行混凝土配合比设计的方法，在实际工作中操作方便，运算简单，为一般土建工程广泛采用。其缺点是混凝土中的用水量计算不严密，施工中混凝土水灰比不易精确控制。
2以饱和面干状态的砂石骨料为基准的配合比设计中有关的运算处理
《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005）中规定，配合比计算时，以砂石骨料饱和面状态为基准。
当使用含水状态为饱和面干状态的砂、石骨料拌制混凝土时，砂、石既不会吸收混合料中的水，也不会带入混合料中多余的水，试验室配合比中的拌合用水量全部是有效用水量。
那么试验室配合比设计完成后，在换算施工配合比时，根据实测施工现场砂、石材料的不同含水状态，则有以下三种不同的运算处理。
1）施工现场的砂、石为湿润状态时：此时砂、石的实测含水率大于其饱和面干吸水率（水工中所使用的天然砂、石大多为这种情况），此种砂、石颗粒表面携带有多余的水，这样的砂石在拌制混凝土时，会向混合料中释放出这种多余的水，致使混合料中的实际用水量（有效用水量）增加，造成配合比向不利的方向变化。因此，在进行施工配合比换算时，要将这部分多余的表面含水量扣除掉，同时相应的增加砂、石的用量。
施工配合比的换算如下：
设试验室配合比中的砂、石、水、水泥等材料的用量分别为ms、mg、mw、mc（砂、石均为饱和面干状态）；
设施工配合比中的砂、石、水、水泥等材料的用量分别为ms'、mg'、mw'、mc'（砂、石均为湿润状态）；
若砂、石湿润状态下的表面含水率分别为a表%、b表%。
则换算后混凝土施工配合比为：
砂子用量 ms'=ms(1+a表%)
石子用量 mg'=mg(1+b表%)
水的用量 mw'=mw-msa表%-mgb表%
水泥用量 mc'=mc
2）施工现场的砂、石为气干状态时时：此时砂、石的含水率小于自身的饱和面干吸水率。这种含水状态的砂、石在拌制混凝土时，会吸收混合料中的拌合用水，以使得自身内部孔隙吸水饱和，致使混合料中有效用水量减少，如果不进行调整的话，同样会导致混凝土的配合比发生变化，进而影响混凝土的性能。调整的实质就是：增加混合料中的拌合用水量，相应减少砂、石用量。
施工配合比的调整换算如下：
设砂、石气干状态下的含水率分别为a气%、b气%。砂、石的饱和面干吸水率分别为a饱%、b饱%；
设试验室配合比中的砂、石、水、水泥等材料的用量分别为ms、mg、mw、mc；（砂、石均为饱和面干状态）；
设施工配合比中的砂、石、水、水泥等材料的用量分别为ms'、mg'、mw'、mc'；（砂、石均为气干状态）
则换算后的施工配合比为：
砂子用量 ms'=ms[1-(a饱%-a气%)]
石子用量 mg'=mg[1-(b饱%-b气%)]
水的用量 mw'=mw+ms(a饱%-a气%)+mg(b饱%-b气%)
水泥用量 mc'=mc
3）施工现场的砂、石为饱和面干状态时：此时砂、石实测含水率等于其饱和面干吸水率。这种情况下，该混凝土的试验室配合比就是施工配合比，也就无需再换算施工配合比了，实际施工中这种理想状况是很少有的。
上述以砂、石饱和面干状态为基准进行混凝土配合比设计的方法，其用水量的计算，概念明确，思路清晰，混凝土的配合比较为符合水工混凝土施工的实际，施工中水灰比能严格控制，这对于抗冻、抗渗要求较高的、混凝土用量较大、需精确计算的水工混凝土来说，是非常重要的。所以，我国大型水利水电工程及市政工程的混凝土配合比设计及施工常采用。这种方法的缺点是操作复杂繁琐，工作量较大。
参考文献
[1]JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程.北京:建筑工业出版社,2001.
[2]DL/T5330-2005水工混凝土配合比设计规程.北京:中国电力出版社,2006.
作者简介
张英杰（1956—），男，高级讲师，就职于华北水利水电学院水利职业学院。
关键词普通混凝土；施工配合比；砂石骨料；含水状态
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)032-0158-01
普通混凝土是指干密度为2000-2800kg/m3的水泥混凝土（以下简称混凝土）。该混凝土中常用的骨料是砂、石材料（即砂石骨料）。砂石骨料本身的含水状态又是怎样的呢？现分析如下：砂石在施工现场实际使用时，一般是露天堆放的，受到环境温湿度的影响，往往处于不同的含水状态，在混凝土配合比设计中，必须考虑其含水的影响。砂石的含水状态从干到湿可分为以下四种：①全干状态（或称烘干状态），是砂、石在烘干箱中烘干至恒重，达到砂石颗粒内、外均不含水的状态；②气干状态（又称风干状态），是指在砂（石）颗粒内部含有一定水分，而表层和表面是干燥无水的。砂石在干燥的环境中自然堆放达到干燥，往往是这种状态；③饱和面干状态，即砂（石）颗粒的内部和表层均含水达到饱和状态，而表面的开口孔隙及表面却处于无水状态；④湿润状态（也称潮湿状态），砂石颗粒不仅内部孔隙吸水饱和，而且颗粒表面也被一层水膜覆裹的状态。
在进行混凝土配合比设计时。以砂、石的哪一种含水状态为基准呢？换句话说，在进行混凝土配合比设计时取砂石的哪一种含水状态作为标准含水状态来进行计算呢？
在我国，是根据工程的性质和规模，依照有关的国家行业标准和规范，分别以砂石的下述两种含水状态为基准来进行混凝土配合比设计的：一是干燥状态；二是饱和面干状态。
1以干燥状态的砂石骨料为基准的配合比設计中有关的运算处理
《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）中提供的混凝土配合比计算公式和有关参数表格中的数值均系以干燥状态为基准（注：干燥状态骨料系指含水率小于0.5%的细骨料或含水率小于0.2%的粗骨料）。
按照这个规定，混凝土试验室配合比中所使用的砂石材料的含水状态是干燥状态，而施工现场的砂、石其含水状态是受自然环境条件的影响而经常变化的，含水率的变化范围为气干状态至湿润状态。试验室配合比设计中，拌制混凝土时，拌合用水量中的一部分水会先被干燥的砂石所吸收，直到砂石内部孔隙达到吸水饱和为止，余下的水才是有效用水量。由此看来试验室配合比中的拌合用水量包括两部分水：一部分被砂石颗粒内部孔隙吸收且使之达到吸水饱和；另一部分供混凝土混合料中的水泥水化及形成一定稠度的水泥浆（这部分水称为有效用水量）。
在进行混凝土的施工配合比换算时，对于所测定的施工现场的砂、石的含水率，无论其值大小、属于何种含水状态，都视为应从拌合用水量中扣除的水量，同时增添相应的砂、石用量。
施工配合比的换算如下：
已知试验室配合比中各材料的用量：
砂、石（均为干燥状态）、水、水泥分别为ms、mg、mw、mc；
设施工配合比中各材料的用量：
砂、石（实测的含水状态）、水、水泥分别为ms'、mg'、mw'、mc'；
若施工现场测得的砂、石的含水率分别为a%、b%；
则换算后混凝土施工配合比为：
砂子用量 ms'=ms(1+a%)
石子用量 mg'=mg(1+b%)
水的用量 mw'=mw-msa%-mgb%
水泥用量 mc'=mc
（材料用量：系指每m3混凝土中的用量，单位：kg，下同）
这种以砂石的干燥状态为基准进行混凝土配合比设计的方法，在实际工作中操作方便，运算简单，为一般土建工程广泛采用。其缺点是混凝土中的用水量计算不严密，施工中混凝土水灰比不易精确控制。
2以饱和面干状态的砂石骨料为基准的配合比设计中有关的运算处理
《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005）中规定，配合比计算时，以砂石骨料饱和面状态为基准。
当使用含水状态为饱和面干状态的砂、石骨料拌制混凝土时，砂、石既不会吸收混合料中的水，也不会带入混合料中多余的水，试验室配合比中的拌合用水量全部是有效用水量。
那么试验室配合比设计完成后，在换算施工配合比时，根据实测施工现场砂、石材料的不同含水状态，则有以下三种不同的运算处理。
1）施工现场的砂、石为湿润状态时：此时砂、石的实测含水率大于其饱和面干吸水率（水工中所使用的天然砂、石大多为这种情况），此种砂、石颗粒表面携带有多余的水，这样的砂石在拌制混凝土时，会向混合料中释放出这种多余的水，致使混合料中的实际用水量（有效用水量）增加，造成配合比向不利的方向变化。因此，在进行施工配合比换算时，要将这部分多余的表面含水量扣除掉，同时相应的增加砂、石的用量。
施工配合比的换算如下：
设试验室配合比中的砂、石、水、水泥等材料的用量分别为ms、mg、mw、mc（砂、石均为饱和面干状态）；
设施工配合比中的砂、石、水、水泥等材料的用量分别为ms'、mg'、mw'、mc'（砂、石均为湿润状态）；
若砂、石湿润状态下的表面含水率分别为a表%、b表%。
则换算后混凝土施工配合比为：
砂子用量 ms'=ms(1+a表%)
石子用量 mg'=mg(1+b表%)
水的用量 mw'=mw-msa表%-mgb表%
水泥用量 mc'=mc
2）施工现场的砂、石为气干状态时时：此时砂、石的含水率小于自身的饱和面干吸水率。这种含水状态的砂、石在拌制混凝土时，会吸收混合料中的拌合用水，以使得自身内部孔隙吸水饱和，致使混合料中有效用水量减少，如果不进行调整的话，同样会导致混凝土的配合比发生变化，进而影响混凝土的性能。调整的实质就是：增加混合料中的拌合用水量，相应减少砂、石用量。
施工配合比的调整换算如下：
设砂、石气干状态下的含水率分别为a气%、b气%。砂、石的饱和面干吸水率分别为a饱%、b饱%；
设试验室配合比中的砂、石、水、水泥等材料的用量分别为ms、mg、mw、mc；（砂、石均为饱和面干状态）；
设施工配合比中的砂、石、水、水泥等材料的用量分别为ms'、mg'、mw'、mc'；（砂、石均为气干状态）
则换算后的施工配合比为：
砂子用量 ms'=ms[1-(a饱%-a气%)]
石子用量 mg'=mg[1-(b饱%-b气%)]
水的用量 mw'=mw+ms(a饱%-a气%)+mg(b饱%-b气%)
水泥用量 mc'=mc
3）施工现场的砂、石为饱和面干状态时：此时砂、石实测含水率等于其饱和面干吸水率。这种情况下，该混凝土的试验室配合比就是施工配合比，也就无需再换算施工配合比了，实际施工中这种理想状况是很少有的。
上述以砂、石饱和面干状态为基准进行混凝土配合比设计的方法，其用水量的计算，概念明确，思路清晰，混凝土的配合比较为符合水工混凝土施工的实际，施工中水灰比能严格控制，这对于抗冻、抗渗要求较高的、混凝土用量较大、需精确计算的水工混凝土来说，是非常重要的。所以，我国大型水利水电工程及市政工程的混凝土配合比设计及施工常采用。这种方法的缺点是操作复杂繁琐，工作量较大。
参考文献
[1]JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程.北京:建筑工业出版社,2001.
[2]DL/T5330-2005水工混凝土配合比设计规程.北京:中国电力出版社,2006.
作者简介
张英杰（1956—），男，高级讲师，就职于华北水利水电学院水利职业学院。