大庆油田有限责任公司基建管理中心
摘要：从原材料的选择、配比的合理性两方面，阐述如何在生产混凝土的过程中节约水泥，降低混凝土的生产成本，同时达到节能减排的目的。
关键词：混凝土；节约；水泥；节能减排
0 前言
建材公司混凝土构件厂是以油田产能建设提供预制构件为主的大型国有企业，由于近几年大庆市城市建设脚步的不断加快，如团结路立交桥、中央大街立体交叉桥、铁人桥、奔腾立交桥、水源桥，以及油公司办公大楼等工程建设的不断兴起，同时伴随着国家禁止大中城市现场搅拌混凝土，企业又开发了另一支柱产品——商品混凝土。作为一个混凝土生产企业，不但要抓住此契机，扩大混凝土生产能力，而且要在为用户保质保量提供混凝土的同时，充分考虑节约和环保问题。水泥作为混凝土中最重要、价格也是最高的一种组分，它的节约将大大降低混凝土的成本。由于水泥在生产过程中会导致大量有害气体的排放，因此水泥的节约，在另一方面也会起到一定的环保作用。节约水泥用量，不仅降低混凝土的生产成本，而且减少环境污染。本文作者结合几年来在混凝土生产过程中总结的经验，论述一下在混凝土生产过程中可以通过控制哪些要素，达到节约水泥的目的。
1 在原材料选择方面
混凝土的组成材料主要包括：水泥、砂(细骨料)、石(粗骨料)、外加剂、掺合料、水六部分，下面，针对这几种组成材料分别进行阐述。
1.1水泥 水泥在混凝土中的作用是和水组成水泥浆,包裹在骨料的表面并填充在骨料的空隙中,在混凝土拌合物中起到润滑作用，赋予混凝土拌合物施工所需的流动性，便于施工，并在混凝土硬化后起到胶结作用,把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝土具有所需的强度和耐久性。对于它的选择，应保证选择的水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值的1.5-2.0倍为宜,尤其在生产低强度混凝土时，更要坚持这个原则，因为在混凝土配合比设计规程中，明确规定了水泥的最小用量，对于低标号水泥，这个用量完全可以满足低强度混凝土的强度要求。若采用高标号水泥生产低强度混凝土，则会造成一定的浪费。例如，生产强度等级为C15的泵送混凝土，在配合比设计规范中，规定了泵送混凝土的胶凝材料用量不宜小于300公斤/立方米，当采用300公斤P.O 32.5水泥组成的胶凝材料配制时，混凝土的强度等级可达C20，完全达到了所需的强度,如果采用P.0 42.5或更高等级的水泥则会造成很大的浪费；同时在选择水泥时，应尽量选取性能稳定且富裕系数大的水泥。例如选择亚泰P.0 42.5和虎鼎P.0 42.5两种水泥分别进行混凝土试配，计算后的水灰比见下表：
从上表可以看出，当水泥富裕系数越大时，水泥的28天抗压强度实测值fce就越大，水灰比就越大，从而在相同用水量的情况下，水泥用量就越少，即节约了水泥。
1.2砂石（粗细骨料） 作为起到填充和骨架作用的砂石，它的选择主要从级配和粗细程度两个角度考虑，骨料的级配是指骨料中不同粒径颗粒的分布情况，而骨料的粗细程度是指不同粒径的颗粒混在一起的平均粗细程度。混凝土的内部结构其实就是各组成材料之间的相互填充，首先石子形成混凝土的骨架，而砂用来填充石子之间的空隙，水泥浆则用来包裹砂石并填充砂石之间没有被填充的更小的空隙，进而形成密实的混凝土结构，良好的级配会使骨料的空隙率和总表面积均较小，从而不仅使用来填充和包裹骨料所需水泥浆量减少，而且还可以提高混凝土的密实度、强度及其它性能:如图1，若骨料的粒径分布全在同一规格范围内，即级配不合理，则会产生很大的空隙率；如图2,若骨料的粒径分布在两种规格范围内，空隙率就会相对减少；如图3，若骨料的粒径分布在更多的规格范围内，则空隙率就更小了。由此可见，只有良好的级配才能形成较小空隙率，从而使用来填充空隙的水泥用量得以减少。同样，骨料的粗细程度同样影响着水泥的用量，相同重量的骨料，粒径大的骨料相对于粒径小的骨料总表面积小，因而大粒径的骨料相对于小粒径的骨料所需包裹其表面的水泥浆量就少，水泥用量也就少，因此，选则级配及粗细程度合理的粗细骨料，能减少水泥用量，实现水泥的节约。
1.3掺合料 近几年常用的掺合料主要有粉煤灰、矿粉、硅灰等，这些掺合料掺入混凝土中可以取代部分水泥，并以细颗粒充当细骨料或细骨料的填料，改善新拌混凝土流动性，增强粘聚性，减少泌水和离析，从而增强混凝土的密实性，改善内部结构，通过多次的试验，选取最合理的掺量，不仅能改善混凝土的性能，而且可以达到既节约水泥又保证强度的目的。以配制C40混凝土为例，将胶凝材料全部采用水泥与采用粉煤灰代替部分水泥两种情况进行对比，28天抗压强度如下：
同时，粉煤灰、矿粉、硅灰等掺合料均属于工业废料，对其进行废物利用，不仅投入小，而且可以有助于环境保护。近几年使用最多的掺合料就是粉煤灰，一方面由于它的价格低廉，而且在混凝土中的应用技术比较成熟，另一方面，它对混凝土中水泥用量的降低以及改善混凝土性能能起到明显的作用，这一点我们在实际生产过程中得到了很好的验证。
1.4外加剂 在生产混凝土过程中能节约水泥的外加剂是指具有减水效果的外加剂，例如减水剂、泵送剂。在生产混凝土的过程中，加水的目的是使其与水泥发生水化反应，而且水化反应的用水量决定着混凝土的用水量，但实际上加入的水只有部分水参与了水化反应，另一部分则被水泥凝结硬化过程中形成的絮状结构所包裹，这部分水没有参与水化反应，这部分水的释放将减少混凝土的用水量，而减水剂的作用机理是将水泥凝结硬化过程中形成的絮状结构所包裹的拌合水释放出来，参与水化反应，这便减少了混凝土的用水量，因此在水灰比不变的情况下可以减少水泥用量。而且外加剂的减水效果越好，释放出的水就越多，水泥的用量就越少。因此，选择减水效果好的外加剂可以达到即保证强度又节约水泥目的。
2 配合比设计方面
混凝土配合比设计决定着混凝土中原材料用量的多少，因此配合比设计是否合理直接决定着原材料的浪费与否，而配合比设计的依据是建立在多次试验的基础上，要在配合比设计过程中节约水泥，就必须充分利用水泥的强度。很多试配人员在接到砼委试单时，为了逃避混凝土试配，同时又出于安全，常常将水泥的富裕系数用得非常小，即水泥的28天抗压强度值用得很小，这样做虽然能保证混凝土的强度达到要求，但水泥用量过高，造成了很大的浪费。以生产的C30混凝土为例，当采用理论值和实测值分别作为水泥28天抗压强度值时，按照普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000计算，每立方米混凝土中水泥用量相差51公斤。如下表：
3 结论
通过对原材料选择和配合比设计两方面的控制，能够在保证混凝土强度的同时，年节约75.25万元，而且水泥的节约又符合国家节能减排的政策；但生产混凝土所需的原材料价格也呈上涨趋势，企业在将注意力集中在一年有多少订单，一年有多少产量的同时，也必须在节约材料、降低成本上下功夫，通过技术手段而不是偷工减料来谋求更大的利润及发展空间。
参考文献：
1.沈朝福;;粉煤灰掺合料在建筑工程中的应用[J];建筑技术;1980年10期
2.津筑;;水泥粉煤灰硅酸盐复合胶凝材料[J];建筑节能;1980年01期
论文作者:贾纯斌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：混凝土论文; 水泥论文; 骨料论文; 用量论文; 强度论文; 粒径论文; 节约论文; 《防护工程》2018年第22期论文;