李運(yùn)偉

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東 臨沂 276000）

由于環(huán)保壓力逐日增大，水泥價(jià)格節(jié)節(jié)攀升，造成生產(chǎn)成本增加，同時(shí)由于環(huán)保查封采砂場(chǎng)，導(dǎo)致砂價(jià)格漲幅較大，這直接導(dǎo)致混凝土成本大幅增加，混凝土利潤進(jìn)一步被壓縮，在這種困難局面下，如何降低混凝土成本并保證混凝土質(zhì)量，是擺在技術(shù)人員面前的重要課題。在這種困難的局面下，需積極主動(dòng)去掌握當(dāng)?shù)夭牧蟽r(jià)格行情；然后再根據(jù)材料價(jià)格情況，適當(dāng)調(diào)整配合比，在保證混凝土質(zhì)量的同時(shí)，降低混凝土成本。通過對(duì)當(dāng)?shù)夭牧蟽r(jià)格的調(diào)查研究，我們總結(jié)出混凝土生產(chǎn)用原材料價(jià)格情況，如表1。

表1 當(dāng)?shù)夭牧蟽r(jià)格 元/t

對(duì)材料價(jià)格的分析可以看出，礦粉與水泥每噸存在99 元的價(jià)格差異，細(xì)石與砂存在 41 元價(jià)格差異?？梢圆捎靡韵聝蓚€(gè)方法降低成本：（1）用礦粉取代部分水泥，（2）摻入部分 5～10mm 細(xì)石，改善砂石顆粒級(jí)配，降低砂率，從而降低砂用量。根據(jù)這一思路選擇原材料、進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)計(jì)算、試配。

1 材料選用

混凝土用原材料的選用要綜合運(yùn)費(fèi)、交通、材料價(jià)格等多種因素，通過綜合比較分析，選定供應(yīng)廠家和規(guī)格型號(hào)，并對(duì)材料的主要性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。

水泥采用中聯(lián) P·O42.5 水泥，物理性能見表2。粉煤灰采用振邦建材Ⅰ級(jí)灰，物理性能見表3。礦粉采用日照京華新型建材有限公司 S95 級(jí)，物理性能見表4。

表2 水泥物理性能

表3 粉煤灰物理性能 %

表4 礦粉物理性能 %

受運(yùn)費(fèi)因素影響，粗、細(xì)骨料選用本地質(zhì)量較好的材料。細(xì)骨料采用當(dāng)?shù)厮瓷埃锢硇阅芤姳?。碎石采用當(dāng)?shù)剀炷?5～31.5mm（石 1）和 5～10.0mm（石2），物理性能見表6 和表7。

表5 砂物理性能

表6 石子物理性能

外加劑采用瑞帝斯建材有限公司泵送劑 PL-7，具體性能指標(biāo)見表7。

表7 外加劑的物理性能指標(biāo)

2 配合比計(jì)算

按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確定出基準(zhǔn)配合比。

嚴(yán)格執(zhí)行 JGJ 55—2011 標(biāo)準(zhǔn)要求，通過質(zhì)量法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)計(jì)算。通過一系列參數(shù)的選擇和調(diào)整，計(jì)算出設(shè)計(jì)配合比，計(jì)算過程如下：

2.1 計(jì)算混凝土配制的強(qiáng)度（?cu,0）

?cu,0≥?cu,k+ 1.645×σ = 30+1.645×5 = 38.225(MPa)

σ 取值 5

2.2 確定混凝土的水膠比，選定回歸系數(shù)

回歸系數(shù)（αa、αb）按 JGJ 55—2011 規(guī)定取值，查表5.1.2 得 αa=0.53，αb=0.20

γf和 γs根據(jù)表5.1.3 粉煤灰摻量 30%，礦粉摻量30% 取值 γf=0.75，γ=1

γc根據(jù)統(tǒng)計(jì)取值 1.05，水泥強(qiáng)度等級(jí)為 42.5，fce.g取 42.5。

2.3 選用混凝土用水量（mw0）

根據(jù) JGJ 55—2011 表5.2.1-2 中 90mm 坍落度的用水量為基礎(chǔ)，按每增大 20mm 坍落度相應(yīng)增加 5kg/m3用水量來推定未摻加外加劑時(shí)滿足實(shí)際坍落度要求的每立方米混凝土用水量。碎石最大粒徑 31.5mm，坍落度選擇 200mm。

摻加外加劑后每立方混凝土用水量 mw0

mw0= m'w0(1-β) = 227.5×(1-0.25) = 170(kg/m3)

2.4 膠凝材料和外加劑用量

膠凝材料 mb0用量

礦物摻合料 mf0用量

mf0= mb0×βf= 400×20% = 80(kg/m3)

mk0= 400×20% = 80(kg/m3)

粉煤灰 mf0=80kg/m3礦粉 mk0=80kg/m3

水泥用量 mc0=mb0-mf0-mk0=240(kg/m3)

計(jì)算外加劑用量 ma0=mb0×βa=400×2.1%=8.4(kg)

2.5 選取砂率

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取混凝土砂率（βs）為 βs=41%

2.6 粗、細(xì)骨料用量

采用質(zhì)量法計(jì)算混凝土配合比每立方米材料用量，假定每立方米混凝土拌合物的質(zhì)量 mcp=2350kg/m3。

計(jì)算得 ms0=726kg/m3，mg0=1046kg/m3

綜上，該 C30 普通混凝土理論配合比為：

mc0:ms0:mg0:mf0:mk0:ma0:mw0= 240:726:1046:80:80:8.4:170

綜合可知，C30 普通混凝土計(jì)算配合比如表8。

表8 C30 普通混凝土配合比 kg/m3

3 混凝土配合比試配、調(diào)整及確定

對(duì)表8 的 C30 普通混凝土配合比先進(jìn)行試驗(yàn)試拌，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)混凝土和易性很差，混凝土有輕度跑漿現(xiàn)象，保水性一般，石子級(jí)配不合理、大石子較多、混凝土粘聚性較差，混凝土流動(dòng)性一般，混凝土可泵性較差，容易堵泵。為解決這種現(xiàn)象，對(duì) 5～31.5mm 石子顆粒級(jí)配進(jìn)行分析，顆粒級(jí)配情況如表9。

從表9 可以發(fā)現(xiàn)，31.5mm 和 19mm 兩個(gè)粒徑的累計(jì)篩余均超標(biāo)，也就是 5～31.5mm 石子中大顆粒指標(biāo)超標(biāo)，這種情況直接影響了混凝土的和易性，不利于混凝土泵送澆筑施工。為解決這種問題可以從兩個(gè)角度來解決：（1）提高砂率，（2）改善石子的顆粒級(jí)配。由于砂價(jià)格比石子貴 40 元/噸，提高砂率就提高了混凝土成本，提高砂率這個(gè)方案行不通，因此只能通過改善石子的顆粒級(jí)配。為改善石子的顆粒級(jí)配、保證混凝土質(zhì)量，同時(shí)為降低混凝土成本，采用 5～31.5mm 石子和5～10mm 石子雙摻法。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)總結(jié)和生產(chǎn)配比的統(tǒng)計(jì)分析，按照 5～31.5mm 石子和 5～10mm 石子比例為 6:4 的進(jìn)行混合做顆粒級(jí)配試驗(yàn)，混合后的石子顆粒級(jí)配如表10。

表9 5～31.5mm 石子顆粒級(jí)配情況

表10 混合后石子的顆粒級(jí)配

從表10 可以看出，5～31.5mm 石子和 5～10mm 石子按照比例為 6:4 混合后，混合后石子的顆粒級(jí)配能夠符合 GB/T 14685—2011 標(biāo)準(zhǔn)要求。因此將 C30 混凝土中的大石子用 5～31.5mm 和 5～10mm 石子雙摻，比例為 6:4。mg1（石子 5～31.5mm）：626kg，mg2（細(xì)石5～10.0mm）：420kg。

綜合可得 C30 普通混凝土基準(zhǔn)配合比，如表11。

mc0:ms0:mg1:mg2:mf0:mk0:ma0:mw0= 240:726:626:420:80:80:8.4:170

表11 C30 混凝土配合比 kg/m3

為評(píng)定設(shè)計(jì)配合比的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)表11 配合比（配合比 A）的水膠比分別上浮 0.05（配合比 B）、下浮 0.05（配合比 C），得出兩組對(duì)比配合比。對(duì)這三組配合比依次進(jìn)行試配，試配的攪拌數(shù)量為 30L，如表12 配合比對(duì)比試驗(yàn)。

通過上述三組配合比對(duì)比試驗(yàn)，總結(jié)出三組配合比的性能指標(biāo)，如表13。

從表13 中可以看出，配合比 A 混凝土拌合物流動(dòng)性、粘聚性、保水性物可泵性均良好，不泌水、不離析并能夠滿足施工泵送需求，同時(shí)在試配強(qiáng)度上已經(jīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；配合比 B 水膠比上浮 0.05 的混凝土拌合物和易性稍差，混凝土流動(dòng)性一般、粘聚性稍差、保水性一般，坍落度損失稍快，不利于混凝土泵送澆筑，并且28d 強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；配合比 C 水膠比下調(diào) 0.05的混凝土流動(dòng)性良好、粘聚性良好、保水性良好，可泵性良好，不泌水、不離析但強(qiáng)度富余較多，成本較高造成浪費(fèi)。

表12 配合比對(duì)比試驗(yàn)

根據(jù)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)總結(jié)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)混凝土試驗(yàn)強(qiáng)度往往比生產(chǎn)強(qiáng)度高 5MPa 左右。這是由于配合比試配是在理想狀態(tài)下成型試驗(yàn)，而混凝土生產(chǎn)澆筑施工所處環(huán)境比較復(fù)雜。因此在試驗(yàn)室試配要留足配合比強(qiáng)度的富余系數(shù)。為保障泵送澆筑，保障混凝土質(zhì)量，同時(shí)又避免材料浪費(fèi)，綜合考慮 C30 混凝土配合比選擇配合比 A。

為比較 C30 混凝土配合比 A 與前期使用的 C30 配合比質(zhì)量優(yōu)劣，對(duì)前期使用的 C30 施工配合比進(jìn)行檢驗(yàn)，如表14。

由配合比 A 與配合比 D 比較可以發(fā)現(xiàn)，兩者的和易性、可泵性均滿足施工澆筑要求，兩者的 28d 抗壓強(qiáng)度均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但配合比 A 的抗壓強(qiáng)度有改善。因此從質(zhì)量角度看，調(diào)整后的配合比質(zhì)量滿足要求。

表13 配合比性能指標(biāo)

表14 前期 C30 混凝土性能指標(biāo) kg/m3

表15 混凝土成本分析對(duì)照表

4 成本分析及方案可行性闡述

對(duì)配合比 A 和前期使用的配合比 D 進(jìn)行成本分析，如表15。

從表15 中可以看出，配合比 A 水泥成本降低 35.5元/方、砂成本降低 10.56 元/方、5～31.5mm 石子成本降低 -27.06 元/方、礦粉成本增加 28.8 元/方、粉煤灰成本增加 0.26 元/方、5～10mm 細(xì)石成本增加 33.18 元/方，配合比 A 綜合成本降低 10.88 元/方。因此通過使用配合比 A 能直接有效降低 C30 混凝土成本。

通過 5～31.5mm 石子和 5～10mm 石子的雙摻法，有效改善了石子的顆粒級(jí)配，提高了 C30 混凝土的和易性、可施工性和可泵性，改善了混凝土的狀態(tài)，同時(shí)可以降低砂率、減少砂的用量，從而降低成本；另外通過礦粉取代部分水泥，既能改善混凝土質(zhì)量又能降低部分成本。通過這兩種方法，不但混凝土成本得到有效降低，而且還改善了混凝土質(zhì)量。從可行性角度來講，這兩種方法很具有實(shí)用性，細(xì)石和礦粉在本地區(qū)易獲取、不易斷料，另外采用這種方法不用單獨(dú)進(jìn)設(shè)備、不用改造設(shè)備，可直接利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，能節(jié)約設(shè)備費(fèi)和維修費(fèi)。通過這一段時(shí)間生產(chǎn)使用，施工方對(duì) C30混凝土施工性能感到滿意，混凝土質(zhì)量得到了改善。

5 結(jié)語

我們?cè)诓挥脝为?dú)進(jìn)新設(shè)備和改造設(shè)備的情況下，通過兩種粒徑石子的雙摻法和礦粉取代部分水泥法，有效改善了石子的顆粒級(jí)配，增強(qiáng)了混凝土的和易性、可泵性、可施工性，改善了混凝土的質(zhì)量，有效降低了混凝土成本。質(zhì)量是企業(yè)的生命線，成本是企業(yè)的競爭力，兩者是既對(duì)立又統(tǒng)一的關(guān)系，如何掌握好質(zhì)量和成本的關(guān)系是技術(shù)人員應(yīng)該思考的問題。在不給企業(yè)造成額外費(fèi)用的情況下，我們可以通過一些簡單有效的方式方法來改善混凝土質(zhì)量、降低混凝土成本，為企業(yè)創(chuàng)造效益。