探討C30混凝土降本增效的方法

李運偉

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東 臨沂 276000）

由于環保壓力逐日增大，水泥價格節節攀升，造成生產成本增加，同時由于環保查封采砂場，導致砂價格漲幅較大，這直接導致混凝土成本大幅增加，混凝土利潤進一步被壓縮，在這種困難局面下，如何降低混凝土成本并保證混凝土質量，是擺在技術人員面前的重要課題。在這種困難的局面下，需積極主動去掌握當地材料價格行情；然后再根據材料價格情況，適當調整配合比，在保證混凝土質量的同時，降低混凝土成本。通過對當地材料價格的調查研究，我們總結出混凝土生產用原材料價格情況，如表1。

表1 當地材料價格 元/t

對材料價格的分析可以看出，礦粉與水泥每噸存在99 元的價格差異，細石與砂存在 41 元價格差異。可以采用以下兩個方法降低成本：（1）用礦粉取代部分水泥，（2）摻入部分 5～10mm 細石，改善砂石顆粒級配，降低砂率，從而降低砂用量。根據這一思路選擇原材料、進行配合比設計計算、試配。

1 材料選用

混凝土用原材料的選用要綜合運費、交通、材料價格等多種因素，通過綜合比較分析，選定供應廠家和規格型號，并對材料的主要性能指標進行檢驗。

水泥采用中聯 P·O42.5 水泥，物理性能見表2。粉煤灰采用振邦建材Ⅰ級灰，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，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 %

受運費因素影響，粗、細骨料選用本地質量較好的材料。細骨料采用當地水洗砂，物理性能見表5。碎石采用當地莒南 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，具體性能指標見表7。

表7 外加劑的物理性能指標

2 配合比計算

按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》進行配合比設計，確定出基準配合比。

嚴格執行 JGJ 55—2011 標準要求，通過質量法進行配合比設計計算。通過一系列參數的選擇和調整，計算出設計配合比，計算過程如下：

2.1 計算混凝土配制的強度（?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

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

γf和 γs根據表5.1.3 粉煤灰摻量 30%，礦粉摻量30% 取值 γf=0.75，γ=1

γc根據統計取值 1.05，水泥強度等級為 42.5，fce.g取 42.5。

2.3 選用混凝土用水量（mw0）

根據 JGJ 55—2011 表5.2.1-2 中 90mm 坍落度的用水量為基礎，按每增大 20mm 坍落度相應增加 5kg/m3用水量來推定未摻加外加劑時滿足實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)

計算外加劑用量 ma0=mb0×βa=400×2.1%=8.4(kg)

2.5 選取砂率

根據經驗選取混凝土砂率（βs）為 βs=41%

2.6 粗、細骨料用量

采用質量法計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量 mcp=2350kg/m3。

計算得 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、調整及確定

對表8 的 C30 普通混凝土配合比先進行試驗試拌，在試驗中發現混凝土和易性很差，混凝土有輕度跑漿現象，保水性一般，石子級配不合理、大石子較多、混凝土粘聚性較差，混凝土流動性一般，混凝土可泵性較差，容易堵泵。為解決這種現象，對 5～31.5mm 石子顆粒級配進行分析，顆粒級配情況如表9。

從表9 可以發現，31.5mm 和 19mm 兩個粒徑的累計篩余均超標，也就是 5～31.5mm 石子中大顆粒指標超標，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角度來解決：（1）提高砂率，（2）改善石子的顆粒級配。由于砂價格比石子貴 40 元/噸，提高砂率就提高了混凝土成本，提高砂率這個方案行不通，因此只能通過改善石子的顆粒級配。為改善石子的顆粒級配、保證混凝土質量，同時為降低混凝土成本，采用 5～31.5mm 石子和5～10mm 石子雙摻法。根據歷史數據總結和生產配比的統計分析，按照 5～31.5mm 石子和 5～10mm 石子比例為 6:4 的進行混合做顆粒級配試驗，混合后的石子顆粒級配如表10。

表9 5～31.5mm 石子顆粒級配情況

表10 混合后石子的顆粒級配

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配能夠符合 GB/T 14685—2011 標準要求。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（細石5～10.0mm）：420kg。

綜合可得 C30 普通混凝土基準配合比，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

為評定設計配合比的質量和經濟性，對表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），得出兩組對比配合比。對這三組配合比依次進行試配，試配的攪拌數量為 30L，如表12 配合比對比試驗。

通過上述三組配合比對比試驗，總結出三組配合比的性能指標，如表13。

從表13 中可以看出，配合比 A 混凝土拌合物流動性、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，同時在試配強度上已經滿足標準要求；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 強度達不到設計要求；配合比 C 水膠比下調 0.05的混凝土流動性良好、粘聚性良好、保水性良好，可泵性良好，不泌水、不離析但強度富余較多，成本較高造成浪費。

表12 配合比對比試驗

根據大量試驗數據和實際生產數據總結對比，發現混凝土試驗強度往往比生產強度高 5MPa 左右。這是由于配合比試配是在理想狀態下成型試驗，而混凝土生產澆筑施工所處環境比較復雜。因此在試驗室試配要留足配合比強度的富余系數。為保障泵送澆筑，保障混凝土質量，同時又避免材料浪費，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 配合比質量優劣，對前期使用的 C30 施工配合比進行檢驗，如表14。

由配合比 A 與配合比 D 比較可以發現，兩者的和易性、可泵性均滿足施工澆筑要求，兩者的 28d 抗壓強度均能達到標準要求，但配合比 A 的抗壓強度有改善。因此從質量角度看，調整后的配合比質量滿足要求。

表13 配合比性能指標

表14 前期 C30 混凝土性能指標 kg/m3

表15 混凝土成本分析對照表

4 成本分析及方案可行性闡述

對配合比 A 和前期使用的配合比 D 進行成本分析，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，同時可以降低砂率、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量。從可行性角度來講，這兩種方法很具有實用性，細石和礦粉在本地區易獲取、不易斷料，另外采用這種方法不用單獨進設備、不用改造設備，可直接利用現有設備進行生產，能節約設備費和維修費。通過這一段時間生產使用，施工方對 C30混凝土施工性能感到滿意，混凝土質量得到了改善。

5 結語

我們在不用單獨進新設備和改造設備的情況下，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配，增強了混凝土的和易性、可泵性、可施工性，改善了混凝土的質量，有效降低了混凝土成本。質量是企業的生命線，成本是企業的競爭力，兩者是既對立又統一的關系，如何掌握好質量和成本的關系是技術人員應該思考的問題。在不給企業造成額外費用的情況下，我們可以通過一些簡單有效的方式方法來改善混凝土質量、降低混凝土成本，為企業創造效益。