如何正确控制混凝土的水灰比？

（1）水灰比对混凝土强度的影响。粉煤灰掺量为30%不同水灰比情况下的力学性能（见表4.1）。

表4.1　不同水灰比的混凝土强度表

由表4.1可知，水灰比过大时，新生成的胶体水泥浆浓度低，水化后混凝土体内的多余游离水分往往先附着在骨料上，胶体与骨料黏结面积减小，黏结力下降，混凝土硬化时会产生细小裂纹，从而降低了混凝土强度。

水灰比过小时，胶体和晶体的材料不能充分形成，混凝土和易性差，混凝土振捣、密实很困难，如果在混凝土充分硬化后未水化水泥再遇水发生水化作用，水化产物造成的膨胀应力作用便有可能造成混凝土的开裂。所以为施工方便和保证质量，水灰比不宜小于0.5。

（2）水灰比对混凝土和易性的影响。在水泥用量不变的情况下，水灰比过小，水泥浆会过于黏稠，不仅混凝土拌和物的流动性变小，黏聚性也因混凝土发涩而变差，在一定施工条件下难以成型密实。水灰比过大，水泥浆过稀，这时拌和物虽流动性大，但将产生严重的分层离析和泌水现象，不能保证混凝土拌和物的黏聚性和保水性，并且严重影响混凝土的强度和耐久性。

（3）水灰比对混凝土耐久性的影响。

1）对混凝土碳化的影响。由于混凝土的碳化是CO2向混凝土内扩散的过程，混凝土的密实程度越高，扩散的阻力越大，混凝土的碳化深度就越小。混凝土碳化的深度还受单位体积的水泥用量或水泥石中的Ca（OH）2含量的影响。水灰比越大，单位水泥用量越小，混凝土单位体积内的Ca（OH）2含量也就越少，扩散的阻力就越小，CO2就越容易进入混凝土体内，碳化速度也就越快。水灰比对混凝土的孔隙结构影响极大，在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率也随之增大，密实度降低，碳化速度增大。而水灰比小的混凝土由于水泥浆的组织密实，透气性较小，因而碳化速度较慢。同理，单位水泥用量多的混凝土碳化较慢，水灰比小的混凝土合成物多，中和所需的CO2量也多，中和反应需要的时间也较长。另外，水灰比小的混凝土，水泥水化后残留水分少，混凝土密实性高，孔隙小，大孔少，CO2向混凝土内扩散的阻力较大，这也造成中和反应需要时间较长，碳化深度较小。通过试验得出当水灰比小于0.6时碳化深度较小，当水灰比大于0.75时碳化深度急剧加大。因此，为了减少混凝土碳化引起的危害，适当控制水灰比是非常必要的。

2）对氯离子扩散的影响。水灰比越大，混凝土与氯离子结合能力也就越大，耐久性就越差。

3）对抗渗的影响。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0.60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）对抗冻的影响。

A.水灰比过大，振捣时粒径不同的骨料下沉速度也不同，水泥浆和骨料易分离，造成稀水泥浆浮于表层，耐磨性差。遇到冻融、冰推和风浪淘刷等破坏作用易形成表面剥蚀。加之地下水补给，易受冻胀破坏。因此在高寒地区，尤其是在接触水又受冻的环境下混凝土建筑物基础应适当降低水灰比以提高抗冻能力。(www.xing528.com)

B.混凝土气泡尺寸和气泡的间距随水灰比减小而减小，随水灰比增大而增大。在混凝土引气量相近的情况下，水灰比越大，气泡的间距越大，表现为混凝土抗冻性能越差。

C.水灰比直接影响混凝土的孔隙率及结构空腔类型。随着水灰比的增加，饱和水的开孔总体积和平均孔径越来越大，在冻融过程中产生的冰胀压力和渗透压力就大，混凝土的抗冻性必然降低。试验研究表明对水灰比为0.27以下的高强混凝土，即使不掺引气剂，仍具有非常优良的抗冻性。对水灰比为0.40和0.55的中高水灰比的混凝土，掺入引气剂后，抗冻性能极大地改善，基本上接近了高强混凝土。

5）水灰比对混凝土裂缝的影响。通常使水泥完全水化并具有最低毛细空隙率的水灰比为0.437，但在无外加剂的情况下，水灰比要大于0.50才能使混凝土具有可施工的流动性。试验表明，混凝土塑性收缩面积最大值对应的水灰比约为0.50，当水灰比小于0.50时，混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而增大，当水灰比大于0.50时，混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而减小，因为水灰比越高（水泥浆量较大）时，拌和物中可用于蒸发的水分越多，达到毛细管压力临界值（破坏压力）的时间得以延长，即毛细管压力在较长一段时间内以较小的速率发展，当达到破坏压力时，混凝土已获得一定的强度足以抵抗此时的破坏压力。但用水量的加大也会使混凝土的后期收缩增大，容易产生裂缝。此外，水灰比较低时，拌和物体系的整体性和黏聚性较好，产生的塑性沉降较小，塑性收缩裂缝宽度及总面积均较小。因此，在满足施工要求的条件下，应尽量减小水灰比。

6）水灰比对混凝土收缩的影响。混凝土的收缩对结构物的危害很大，它可使混凝土表面出现较大的拉应力，从而引起表面开裂，直接影响结构物的耐久性。因此水灰比的大小对收缩的影响也是不容忽视的。

混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大，干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比，同时掺加适量的减水剂。混凝土中用水量越大，坍落度越大，则干缩越大。水灰比为0.60的混凝土收缩值比0.40的收缩值增加约40%，因此严格控制水灰比是十分重要的。

在低水灰比的情况下，混凝土在硬化的早期就会产生很大的自缩，水灰比对自缩值的影响比较大，混凝土的自缩值和自缩速度随水灰比减小而增大。在实际的混凝土工程中，混凝土又不可避免地受到约束的作用，这种高自缩的混凝土发生开裂的可能性大大增加。

水灰比越小，混凝土因水化而产生的温度越高，其早期温度变形值也越大；混凝土早期自缩、干燥条件下的总收缩均随着水灰比的减小而明显增大，而且随着水灰比的减小，自收缩在总收缩中所占比例均显著增大；1d龄期内，混凝土的自缩发展非常迅速，且低水灰比的混凝土中总收缩主要是由自缩引起的。

7）水灰比对混凝土抗冲磨强度的影响。在混凝土原材料不变的条件下，随着混凝土水灰比（或水胶比）的减小，混凝土密实性提高，其抗压强度、抗渗、抗冻等耐久性有规律地增大。一般情况下，混凝土抗冲磨强度也随水灰比的减小而增大。水灰比对混凝土抗冲磨强度影响的试验资料（见表4.2）。

表4.2　不同水灰比的混凝土抗冲磨强度表

然而，当水灰比过小时，水泥浆会过于黏稠，致使在相同坍落度下，混凝土内水泥浆量过多，骨料含量相对过小，混凝土抗压强度虽然有所提高，但抗冲磨强度反而可能下降。所以混凝土随着水灰比的减小，抗冲磨强度逐渐增大的规律是有一定限制的。因此，在抗冲磨混凝土配合比设计时，不能无限制地减小水灰比。否则，不仅不能达到提高混凝土抗冲磨强度的目的，反而会产生水泥浪费、增大混凝土发热量及干缩率等一系列弊病。