关于如何通过优化掺合料掺量降低原材料成本的探讨

汪宗奎，赵文亮，王保生，余龙宵

（焦作亿建混凝土有限公司，河南 焦作 454000）

关于如何通过优化掺合料掺量降低原材料成本的探讨

汪宗奎，赵文亮，王保生，余龙宵

（焦作亿建混凝土有限公司，河南 焦作 454000）

本文主要讲述采用对比试验的方法，通过对掺合料的掺量调整，用“强度经济比”这个指标寻找最合理的掺合料掺量，从而达到保证混凝土的和易性和降低原材料成本的目的。

强度经济比；掺合料；最优掺量

1 概述

近年来，随着国家对建筑市场的监管力度加大，对混凝土的性能要求逐步提高。同时房地产行业的持续低迷，导致了混凝土行业出现了严重的产能过剩，同时混凝土行业的市场混乱、价格竞争及垫资行为，导致多数企业面临着举步维艰的尴尬局面。

在这种大背景下，混凝土企业只有延长产业链、提高精细化管理和降低原材料成本这些方法才能度过“寒冬”等待“春天”的到来。混凝土的生产成本大致可以分为三大部分：原材料成本、运输成本、生产管理和销售成本。这三部分成本中原材料成本占据了绝大部分，占到总成本的70%～80%。所以找到合适的材料用量对混凝土成本控制十分重要。

本文采用对比试验的方法，通过对掺合料的掺量调整，用“强度经济比”这个指标的对比，寻找最合理的掺合料掺量。

2 试验方法适用的范围、注意事项和设计说明

这种方法主要用于预拌混凝土企业生产的预拌普通泵送混凝土的配合比设计，并且要符合 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》的规定，尚应符合国家现行有关标准的规定。本方法对比的前提是在混凝土的配合比设计时，注重强度经济比和胶凝材料需水量比这两个参数，并且必须要在混凝土拌合物性能满足使用要求的情况下，再进行强度经济比的对比选择。

3 原材料和试验方法

3.1 原材料

水泥：中晶 P·O42.5 水泥，比表面积 374m2/kg，28 天抗压强度 49.8MPa。

矿粉：丹阳 S95 级矿渣粉，比表面积 420m2/kg，28 天抗压强度比 103%。

粉煤灰：沁北电厂的 Ⅱ 级粉煤灰，细度 19.8%，需水比103%。

3.2 试验方法

（1）按照 GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》；

（2）按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》进行设计。

试验内容见表 1。

4 试验结果与讨论

本文通过对矿粉和粉煤灰掺量的调整，在确保标准稠度用水量基本一致的条件下，设计了 15 组试验。通过表1可以清楚地看到每个掺量的强度和成本。并且通过总结可以看出强度和成本并不是成线性关系的，也就是说并不是强度越高的就成本越高。本文引入了一个“强度经济比”概念，所谓“强度经济比”是用胶砂强度除以胶凝材料总成本得到的数值。强度经济比越大，就说明这个胶凝材料的经济性就越好，越节约成本。

选取表1中强度经济比前几位的混凝土配合比配制混凝土，并检验它们的性能，结果见表 2。由表2可以看到，第14 个试验强度经济比最大，为 0.56，第 1 个试验的强度经济比最小，为 0.46，而试验 14 比试验 1 的胶砂强度只低了1MPa。假如 1 方混凝土设计的胶凝材料用量是 450kg，那么如果采用试验 14 的掺量方案就比试验 1 的方案单方节约成本20.7 元。

试验 8 和试验 15 是大多数企业最常用的配合比，两个配比的胶砂强度分别为 50.6MPa 和 50.7MPa 强度，胶凝材料的需水量比也基本相同。所以选用这两配合比设计 C30 配合比。当 C30 的胶凝材料总量用到 380kg 时，试验 8 的水泥用量为 266kg（380×0.7）、矿粉用量为 76kg（380×0.2）、粉煤灰用量为 38kg（380×0.1），那么胶凝材料总成本是 81.51元（266×0.24+76×0.19+38×0.085）。试验 15 的水泥用量为 190kg（380×0.5）、矿粉用量为 152kg（380×0.4）、粉煤灰用量为 38kg（380×0.1），那么胶凝材料总成本是 77.71元（190×0.24+152×0.19+38×0.085）。这两种掺量的配比胶砂强度基本相同，但每方成本相差 3.8 元。如果是一家年产50 万方的混凝土企业，那么每年大约可以节约 190 万元。所以采用强度经济比来做对比的试验法对于节约成本是十分重要的。

5 总结

表1　试验配合比及检测数据

表2　强度经济比前几位混凝土配合比及性能

商品混凝土企业在长期采购原材料过程中，水泥、矿粉、粉煤灰的质量和价格在不断发生变化。随着胶凝材料的质量变化，各种材料也应该调整到最合理的掺量，这样才能产生最优的强度及最优的价格优势。所以采用表1这种胶砂强度对比的方法是十分合理的也是十分必要的。而且通过这种对比试验，比直接设计混凝土配合比要减少大量的工作强度。所以首先进行胶砂强度对比试验选择 3～5 个合理的胶凝材料掺量，再对这 3～5 个比较合理的胶凝材料掺量进行混凝土配合比试验进行对比和验证。最后依据工程实际情况选择最合理配合比，从而达到在保证混凝土质量的同时降低混凝土成本的目的。

[1] 王迎春，苏英，周世华．水泥混合材料和混凝土掺合料[M]．北京化学工业出版社，2011．

[2] GB/T 51003—2014．矿物掺合料应用技术规范[S]．

[3] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比设计规程[S]．

［通讯地址］河南省焦作市丰收路与文昌路交叉口焦作亿建建材有限公司（454000）

汪宗奎，焦作亿建建材有限公司，试验室主任。