探讨C30混凝土降本增效的方法

李运伟

（临沂天元混凝土工程有限公司，山东 临沂 276000）

由于环保压力逐日增大，水泥价格节节攀升，造成生产成本增加，同时由于环保查封采砂场，导致砂价格涨幅较大，这直接导致混凝土成本大幅增加，混凝土利润进一步被压缩，在这种困难局面下，如何降低混凝土成本并保证混凝土质量，是摆在技术人员面前的重要课题。在这种困难的局面下，需积极主动去掌握当地材料价格行情；然后再根据材料价格情况，适当调整配合比，在保证混凝土质量的同时，降低混凝土成本。通过对当地材料价格的调查研究，我们总结出混凝土生产用原材料价格情况，如表1。

表1 当地材料价格 元/t

对材料价格的分析可以看出，矿粉与水泥每吨存在99 元的价格差异，细石与砂存在 41 元价格差异。可以采用以下两个方法降低成本：（1）用矿粉取代部分水泥，（2）掺入部分 5～10mm 细石，改善砂石颗粒级配，降低砂率，从而降低砂用量。根据这一思路选择原材料、进行配合比设计计算、试配。

1 材料选用

混凝土用原材料的选用要综合运费、交通、材料价格等多种因素，通过综合比较分析，选定供应厂家和规格型号，并对材料的主要性能指标进行检验。

水泥采用中联 P·O42.5 水泥，物理性能见表2。粉煤灰采用振邦建材Ⅰ级灰，物理性能见表3。矿粉采用日照京华新型建材有限公司 S95 级，物理性能见表4。

表2 水泥物理性能

表3 粉煤灰物理性能 %

表4 矿粉物理性能 %

受运费因素影响，粗、细骨料选用本地质量较好的材料。细骨料采用当地水洗砂，物理性能见表5。碎石采用当地莒南 5～31.5mm（石 1）和 5～10.0mm（石2），物理性能见表6 和表7。

表5 砂物理性能

表6 石子物理性能

外加剂采用瑞帝斯建材有限公司泵送剂 PL-7，具体性能指标见表7。

表7 外加剂的物理性能指标

2 配合比计算

按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》进行配合比设计，确定出基准配合比。

严格执行 JGJ 55—2011 标准要求，通过质量法进行配合比设计计算。通过一系列参数的选择和调整，计算出设计配合比，计算过程如下：

2.1 计算混凝土配制的强度（ƒcu,0）

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

σ 取值 5

2.2 确定混凝土的水胶比，选定回归系数

回归系数（αa、αb）按 JGJ 55—2011 规定取值，查表5.1.2 得 αa=0.53，αb=0.20

γf和 γs根据表5.1.3 粉煤灰掺量 30%，矿粉掺量30% 取值 γf=0.75，γ=1

γc根据统计取值 1.05，水泥强度等级为 42.5，fce.g取 42.5。

2.3 选用混凝土用水量（mw0）

根据 JGJ 55—2011 表5.2.1-2 中 90mm 坍落度的用水量为基础，按每增大 20mm 坍落度相应增加 5kg/m3用水量来推定未掺加外加剂时满足实际坍落度要求的每立方米混凝土用水量。碎石最大粒径 31.5mm，坍落度选择 200mm。

掺加外加剂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 胶凝材料和外加剂用量

胶凝材料 mb0用量

矿物掺合料 mf0用量

mf0= mb0×βf= 400×20% = 80(kg/m3)

mk0= 400×20% = 80(kg/m3)

粉煤灰 mf0=80kg/m3矿粉 mk0=80kg/m3

水泥用量 mc0=mb0-mf0-mk0=240(kg/m3)

计算外加剂用量 ma0=mb0×βa=400×2.1%=8.4(kg)

2.5 选取砂率

根据经验选取混凝土砂率（βs）为 βs=41%

2.6 粗、细骨料用量

采用质量法计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质量 mcp=2350kg/m3。

计算得 ms0=726kg/m3，mg0=1046kg/m3

综上，该 C30 普通混凝土理论配合比为：

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

综合可知，C30 普通混凝土计算配合比如表8。

表8 C30 普通混凝土配合比 kg/m3

3 混凝土配合比试配、调整及确定

对表8 的 C30 普通混凝土配合比先进行试验试拌，在试验中发现混凝土和易性很差，混凝土有轻度跑浆现象，保水性一般，石子级配不合理、大石子较多、混凝土粘聚性较差，混凝土流动性一般，混凝土可泵性较差，容易堵泵。为解决这种现象，对 5～31.5mm 石子颗粒级配进行分析，颗粒级配情况如表9。

从表9 可以发现，31.5mm 和 19mm 两个粒径的累计筛余均超标，也就是 5～31.5mm 石子中大颗粒指标超标，这种情况直接影响了混凝土的和易性，不利于混凝土泵送浇筑施工。为解决这种问题可以从两个角度来解决：（1）提高砂率，（2）改善石子的颗粒级配。由于砂价格比石子贵 40 元/吨，提高砂率就提高了混凝土成本，提高砂率这个方案行不通，因此只能通过改善石子的颗粒级配。为改善石子的颗粒级配、保证混凝土质量，同时为降低混凝土成本，采用 5～31.5mm 石子和5～10mm 石子双掺法。根据历史数据总结和生产配比的统计分析，按照 5～31.5mm 石子和 5～10mm 石子比例为 6:4 的进行混合做颗粒级配试验，混合后的石子颗粒级配如表10。

表9 5～31.5mm 石子颗粒级配情况

表10 混合后石子的颗粒级配

从表10 可以看出，5～31.5mm 石子和 5～10mm 石子按照比例为 6:4 混合后，混合后石子的颗粒级配能够符合 GB/T 14685—2011 标准要求。因此将 C30 混凝土中的大石子用 5～31.5mm 和 5～10mm 石子双掺，比例为 6:4。mg1（石子 5～31.5mm）：626kg，mg2（细石5～10.0mm）：420kg。

综合可得 C30 普通混凝土基准配合比，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

为评定设计配合比的质量和经济性，对表11 配合比（配合比 A）的水胶比分别上浮 0.05（配合比 B）、下浮 0.05（配合比 C），得出两组对比配合比。对这三组配合比依次进行试配，试配的搅拌数量为 30L，如表12 配合比对比试验。

通过上述三组配合比对比试验，总结出三组配合比的性能指标，如表13。

从表13 中可以看出，配合比 A 混凝土拌合物流动性、粘聚性、保水性物可泵性均良好，不泌水、不离析并能够满足施工泵送需求，同时在试配强度上已经满足标准要求；配合比 B 水胶比上浮 0.05 的混凝土拌合物和易性稍差，混凝土流动性一般、粘聚性稍差、保水性一般，坍落度损失稍快，不利于混凝土泵送浇筑，并且28d 强度达不到设计要求；配合比 C 水胶比下调 0.05的混凝土流动性良好、粘聚性良好、保水性良好，可泵性良好，不泌水、不离析但强度富余较多，成本较高造成浪费。

表12 配合比对比试验

根据大量试验数据和实际生产数据总结对比，发现混凝土试验强度往往比生产强度高 5MPa 左右。这是由于配合比试配是在理想状态下成型试验，而混凝土生产浇筑施工所处环境比较复杂。因此在试验室试配要留足配合比强度的富余系数。为保障泵送浇筑，保障混凝土质量，同时又避免材料浪费，综合考虑 C30 混凝土配合比选择配合比 A。

为比较 C30 混凝土配合比 A 与前期使用的 C30 配合比质量优劣，对前期使用的 C30 施工配合比进行检验，如表14。

由配合比 A 与配合比 D 比较可以发现，两者的和易性、可泵性均满足施工浇筑要求，两者的 28d 抗压强度均能达到标准要求，但配合比 A 的抗压强度有改善。因此从质量角度看，调整后的配合比质量满足要求。

表13 配合比性能指标

表14 前期 C30 混凝土性能指标 kg/m3

表15 混凝土成本分析对照表

4 成本分析及方案可行性阐述

对配合比 A 和前期使用的配合比 D 进行成本分析，如表15。

从表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、矿粉成本增加 28.8 元/方、粉煤灰成本增加 0.26 元/方、5～10mm 细石成本增加 33.18 元/方，配合比 A 综合成本降低 10.88 元/方。因此通过使用配合比 A 能直接有效降低 C30 混凝土成本。

通过 5～31.5mm 石子和 5～10mm 石子的双掺法，有效改善了石子的颗粒级配，提高了 C30 混凝土的和易性、可施工性和可泵性，改善了混凝土的状态，同时可以降低砂率、减少砂的用量，从而降低成本；另外通过矿粉取代部分水泥，既能改善混凝土质量又能降低部分成本。通过这两种方法，不但混凝土成本得到有效降低，而且还改善了混凝土质量。从可行性角度来讲，这两种方法很具有实用性，细石和矿粉在本地区易获取、不易断料，另外采用这种方法不用单独进设备、不用改造设备，可直接利用现有设备进行生产，能节约设备费和维修费。通过这一段时间生产使用，施工方对 C30混凝土施工性能感到满意，混凝土质量得到了改善。

5 结语

我们在不用单独进新设备和改造设备的情况下，通过两种粒径石子的双掺法和矿粉取代部分水泥法，有效改善了石子的颗粒级配，增强了混凝土的和易性、可泵性、可施工性，改善了混凝土的质量，有效降低了混凝土成本。质量是企业的生命线，成本是企业的竞争力，两者是既对立又统一的关系，如何掌握好质量和成本的关系是技术人员应该思考的问题。在不给企业造成额外费用的情况下，我们可以通过一些简单有效的方式方法来改善混凝土质量、降低混凝土成本，为企业创造效益。