［摘 要］通過對配制預(yù)拌混凝土所用的水泥進(jìn)行調(diào)整，采用 P·II 硅酸鹽水泥替代 P·O 硅酸鹽水泥來配制混凝土進(jìn)行對比，通過對混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性等的測定及質(zhì)量穩(wěn)定性的分析，并通過實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)踐，證實(shí)使用 P·II 硅酸鹽水泥對于配制優(yōu)質(zhì)混凝土是完全可行的。
［關(guān)鍵詞］P·II 硅酸鹽水泥；摻合料；混凝土；應(yīng)用
0 前言
隨著建筑工業(yè)的發(fā)展，國家制訂了各項(xiàng)水泥標(biāo)準(zhǔn)，并且不斷地在更新，水泥等級也由原先的 42.5、52.5、62.5 轉(zhuǎn)變?yōu)?2.5、42.5、52.5，這其中對工程質(zhì)量有了很大的提高?，F(xiàn)在建筑工程中常用的水泥強(qiáng)度等級為 P·O42.5，根據(jù) GB 175— 2007《通用硅酸鹽水泥》中的規(guī)定，P·O 硅酸鹽水泥和 P·II 硅酸鹽水泥中的組成情況如表 1[1]。
實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用上，由于水泥生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，水泥熟料強(qiáng)度的提高，水泥廠為追求最佳利潤，加大水泥中混合材的摻加量，水泥中的混合材的量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，同時(shí)還存在多種混合材混摻的情況，使得在混凝土生產(chǎn)中就出現(xiàn)各種各樣的質(zhì)量問題，如水泥與外加劑的適應(yīng)性問題，混凝土滯后泌水，混凝土凝結(jié)時(shí)間不正常，混凝土收縮過大等等，大大增加了混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制的難度。因此，要想生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)越的預(yù)拌混凝土，必須首先控制混凝土所用的水泥。筆者通過在混凝土生產(chǎn)上使用 P·II 硅酸鹽水泥，來提高膠凝材料的質(zhì)量穩(wěn)定性，同時(shí)摻加摻合料來提高膠凝材料總量來提高混凝土的和易性能，從而提高混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性。
1 原材料
1.1 水泥
普 通硅酸鹽水泥采用冀東水泥豐潤公司生產(chǎn)的 P·O 42.5R，硅酸鹽水泥采用冀東水泥灤縣公司生產(chǎn)的 P·II42.5R，
性能指標(biāo)如表 2。
1.2 石子
采用 5～25mm 連續(xù)級配碎石，產(chǎn)地為豐潤。
1.3 礦粉
采用唐山唐龍生產(chǎn)的 S95 級?；郀t礦渣微粉，比表面積 420m2/kg，28 天活性指數(shù)為 103%。
1.4 粉煤灰
采用陡河電廠生產(chǎn)的 Ⅱ 級優(yōu)質(zhì)粉煤灰，45μm 篩余為21%，需水量比為 103%。
1.5 細(xì)骨料
采用產(chǎn)地為遷西的尾礦砂，粗砂細(xì)度模數(shù)為 2.5～2.8，細(xì)砂細(xì)度模數(shù)為 2.0～2.2。
1.6 外加劑
攪拌站自配聚羧酸系泵送劑，減水率為 25%。
2 配合比設(shè)計(jì)、試配過程及結(jié)果
2.1 配合比設(shè)計(jì)
按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計(jì)，選取的混凝土強(qiáng)度等級為 C30 和 C50，具體配合比及性能檢測結(jié)果見表 3。
為了便于比較，將試驗(yàn)結(jié)果作圖表示，如圖 1 和圖 2 所示。
通過以上試配強(qiáng)度的檢測結(jié)果可以看出，對于 C30 混凝土，配比中P·II42.5R 水泥用量在 150kg/m3 時(shí)，其 28 天抗壓強(qiáng)度與對比試樣基本相同；對于 C50 混凝土，配比中水泥用量在 272kg/m3 時(shí)，其 28 天抗壓強(qiáng)度與對比試樣基本相同。
同時(shí)可以看出，在強(qiáng)度接近的情況下，使用 P·II42.5R 水泥時(shí)，不論是 C30 混凝土還是 C50 混凝土，水泥的用量減少，摻合料的用量增加。為進(jìn)一步對比兩者的的實(shí)際應(yīng)用情況，選取以上試配試驗(yàn)中強(qiáng)度與基準(zhǔn)基本相近的兩組配合比（1# 和 2#，5# 和 7#）來做比較。
每次試配均檢測混凝土的凝結(jié)時(shí)間，對應(yīng)每組試配留置 3d、7d、14d、28d 齡期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件 100mm× 100mm×100mm 各一組，用于檢測混凝土不同齡期的標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度；同時(shí)對應(yīng)每組試配留置 14d、28d 齡期標(biāo)養(yǎng)的 150mm× 150mm×150mm 試塊各 1 塊，用于檢測混凝土同條件強(qiáng)度及回彈強(qiáng)度。
2.2 對比試配結(jié)果及分析
（1）新拌混凝土的性能如表 4 所示。
從出機(jī)狀態(tài)來看，不論使用 P·O 普通水泥，還是使用 P·II 硅酸鹽水泥，新拌混凝土的流動性均能滿足設(shè)計(jì)要求，和易性良好。
（2）混凝土力學(xué)性能如表 5 所示。
從表 5 來看，不論使用 P·O 普通水泥，還是使用 P·II 硅酸鹽水泥，混凝土的力學(xué)性能基本接近，均能滿足設(shè)計(jì)要求。
（3）混凝土的耐久性
混凝土耐久性是混凝土的一項(xiàng)重要指標(biāo)，本試驗(yàn)通過測試混凝土的抗?jié)B性能和抗凍性能來度量混凝土的耐久性能。
由于公司不具備檢測混凝土抗凍性能的試驗(yàn)設(shè)備，采用委托檢測的方法檢測混凝土的抗?jié)B性能和抗凍性能，委托唐山市中權(quán)檢測中心檢測混凝土的耐久性，結(jié)果見表 6。
由表 6 數(shù)據(jù)可見，使用 P·II 水泥取代 P·O 水泥生產(chǎn)混凝土?xí)r，在不摻加任何膨脹劑和引氣劑的情況下，抗?jié)B性能均能達(dá)到 P12，抗凍性能滿足抗凍等級大于 250 次凍融循環(huán)的要求。在 250 次凍融循環(huán)時(shí)，相同強(qiáng)度等級的混凝土，質(zhì)量損失接近，但使用P·II硅酸鹽水泥試件的相對彈性模量下降的更少，說明其抗凍性更好。因此，使用 P·II 硅酸鹽水泥取代 P·O 普通水泥生產(chǎn)混凝土可以保持較好的耐久性。
3 工程實(shí)際應(yīng)用情況
唐山冀東混凝土有限公司任各莊站于 2011 年 8 月 7 日購進(jìn)冀東水泥灤縣有限責(zé)任公司試生產(chǎn)的 P·II 型硅酸鹽水泥 300 噸，截止到 8 月 22 日共進(jìn)貨1198.5 噸。于 8 月 29 日開始試生產(chǎn)，選取的工程項(xiàng)目為唐山鳳凰新城居住、商業(yè)項(xiàng)目 A 標(biāo)段一期，施工單位為中鐵建工集團(tuán)有限公司，工程應(yīng)用情況如表 7 所示。
在此次的工程驗(yàn)證中，自 8 月 29 日至 9 月 19 日共生產(chǎn)了 712m3 混凝土，其中 C30 混凝土 549m3；C40 混凝土163m3，其使用的部位均為墻、柱和梁等關(guān)鍵部位，因此所使用的配合比和試驗(yàn)結(jié)果具有較強(qiáng)的代表性。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，C30 混凝土的水泥用量做了微調(diào)整，在 8 月 29 日到 9 月 4 日為 146kg/m3，9 月 6 日至 9 月 13日為 161kg/m3，其膠凝材料總量不變，粉煤灰的用量未變，只是將礦粉等量下調(diào) 15kg/m3。外加劑用量根據(jù)實(shí)際混凝土出機(jī)狀況做微調(diào)整。
強(qiáng)度結(jié)果如表 8 所示，7d 標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 65% 以上，14d 標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度基本達(dá)到 100%，28d 標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度最低達(dá)到115%，平均可達(dá) 128%；14d 同條件養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強(qiáng)度也達(dá)到了 100% 以上，28d 同條件養(yǎng)護(hù)最低強(qiáng)度達(dá)到120%，平均可達(dá) 130%。混凝土質(zhì)量較為穩(wěn)定，有利于出廠控制，且工程實(shí)體結(jié)構(gòu)的 28d 回彈強(qiáng)度也能夠滿足工程結(jié)構(gòu)驗(yàn)收要求，合格率為 100%。
因此，通過混凝土試生產(chǎn)的驗(yàn)證，P·II42.5R 水泥及相應(yīng)設(shè)計(jì)的配合比滿足工程使用條件，完全可以替代 P·O 水泥來生產(chǎn)混凝土。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，混凝土出廠穩(wěn)定性大大提高，混凝土坍落度經(jīng)時(shí)保留值明顯改善，施工現(xiàn)場加水現(xiàn)象相應(yīng)減少，混凝土試件標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)體結(jié)構(gòu) 28d 回彈（按碳化 2mm 計(jì)算）能滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 85% 以上，結(jié)構(gòu)實(shí)體 60d 回彈以碳化 2mm 計(jì)算達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 100% 以上，能夠滿足結(jié)構(gòu)驗(yàn)收要求。使用 P·II 水泥來生產(chǎn)混凝土的另一個顯著特點(diǎn)是混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)泌水和滯后泌水現(xiàn)象得以緩解，地下連續(xù)墻豎向裂縫得以改善，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)方差明顯下降，混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制明顯提升。
4 經(jīng)濟(jì)成本核算
由于唐山冀東混凝土有限公司生產(chǎn)的混凝土強(qiáng)度等級在 C10 至 C50 之間，所以成本核算以 C30 和 C50 為基準(zhǔn)計(jì)算，用同期 P·II 硅酸鹽水泥與 P·O 普通水泥配制的預(yù)拌混凝土配合比進(jìn)行成本分析，原材料成本對比數(shù)據(jù)如表 9 所示[2]。
使用 P·II 硅酸鹽水泥取代 P·O 普通水泥試配混凝土，單方混凝土的水泥用量減少 40～70kg，摻合料增加 40～60kg 左右，混凝土材料成本顯著降低，C30 和 C50 單方混凝土材料成本可降低 7 元左右，對于混凝土生產(chǎn)企業(yè)來說，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。
對于年產(chǎn) 120萬m3 混凝土的企業(yè)，若成本降低按 7 元/m3計(jì)算，則一年可節(jié)約成本：120 萬×7＝840 萬元，效益相當(dāng)可觀。
5 結(jié)論
（1）采用 P·Ⅱ 水泥替代 P·O 水泥生產(chǎn)混凝土?xí)r，由于水泥穩(wěn)定性的提高，混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定性大幅提高，生產(chǎn)中可以適當(dāng)降低混凝土強(qiáng)度富余系數(shù)，使得混凝土配合比設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理，并且提高了混凝土工程質(zhì)量。
（2）由于 P·Ⅱ 硅酸鹽水泥質(zhì)量穩(wěn)定，其中的摻合料數(shù)量和質(zhì)量較少，對混凝土施工性能的可控率大大提高，實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于水泥變化帶來的外加劑適應(yīng)性問題、混凝土滯后泌水、混凝土凝結(jié)時(shí)間異常、混凝土坍落度損失較大
等控制問題大大降低，使得混凝土質(zhì)量控制難度降低。
（3）混凝土生產(chǎn)過程中，提高了礦物摻合料的使用量，減少了至少 10% 的混合材的二次倒運(yùn)帶來的燃油消耗同時(shí)降低了尾氣、噪音、粉塵的產(chǎn)生，符合國家的節(jié)能減排的綠色生產(chǎn)要求。
（4）經(jīng)濟(jì)效益上，每方混凝土大概可以節(jié)約 7元，以本地年生產(chǎn)總量為例，每年混凝土生產(chǎn)總量約為 1000萬方，如果全部使用 P·II 硅酸鹽水泥，則可以節(jié)約成本 7000萬元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
（作者：孫麗麗1，戚勇軍2，畢志剛3 ，商品混凝土混凝土雜志2016第7期）
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