基于兩種不同產地碎石的泵送混凝土配合比優化

劉曉，楊俊飛，祖卓紅，張華

（1.中鐵二十四局集團安徽工程有限公司，安徽 230011；2. 陜西明泰工程建設有限責任公司，陜西 西安 710065；3. 建筑材料工業技術情報研究所，北京 100024；3. 南水北調中線干線工程建設管理局河北直管項目建設管理部，河北 石家莊 050035）

基于兩種不同產地碎石的泵送混凝土配合比優化

劉曉1，楊俊飛2，祖卓紅3，張華4

（1.中鐵二十四局集團安徽工程有限公司，安徽 230011；2. 陜西明泰工程建設有限責任公司，陜西 西安 710065；3. 建筑材料工業技術情報研究所，北京 100024；3. 南水北調中線干線工程建設管理局河北直管項目建設管理部，河北 石家莊 050035）

本文主要介紹了基于兩種不同產地碎石的泵送混凝土的配合比優化方案，僅供同地區或有類似情況的同行參考。

泵送混凝土；配合比；優化

0 引言

榆林市清澗縣、綏德縣、子洲縣、吳堡縣、米脂縣、佳縣以及榆林市城區混凝土使用的粗骨料一般為碎石，而此類碎石中又分為榆林市本地產碎石（以下簡稱榆林碎石）和山西柳林縣周邊產碎石（以下簡稱山西碎石），其中使用較多的是山西柳林產碎石。

榆林碎石因其品質及性能參數等不及山西碎石，故一般用戶選擇時會明確提出要求使用山西碎石拌制的混凝土，個別地方城建以及質監部門也會明文或者口頭提出要求：榆林碎石不得用于高層建筑或者 C30 及以上泵送混凝土。到底此種要求有沒有依據，下文我們會通過試驗進行研究。

山西碎石縱然其品質及性能參數優于榆林碎石，但是由于運距較遠，成本較高，也不符合大宗原材料就近取材的原則，能不能在保證混凝土的工作性、強度等滿足要求的條件下讓這兩種碎石摻合到一起，從而降低混凝土的成本，促進當地經濟的發展，我們以榆林市用量最大的 C30、C35 泵送混凝土為目標做了以下研究。

1 試驗研究

1.1 原材料

水泥：水泥采用山西華潤福龍水泥有限公司生產的潤豐牌 P·O42.5 水泥，其物理力學性能見表1。

表1 P·O42.5 水泥物理力學性能

摻合料：摻合料僅選擇了粉煤灰，生產商為山西柳電粉煤灰有限公司，其細度為 15.6%。燒失量 2.8%，需水量比98%。

碎石 1：采用榆林產 5～20mm 連續級配碎石，其壓碎值為 17.3%，表觀密度 2570kg/m3，含泥量 1.6%，針片狀含量為8.7%；吸水率為 2.6%，母巖為綠色砂巖及頁巖（風化巖含量較多）， 表面較粗糙，石粉含量高。

碎石 2：采用山西產 5～20mm 連續級配碎石，其壓碎值為 9.3%，表觀密度為 2730kg/m3，含泥量 0.2%，針片狀含量為 4.0%；吸水率為0.2%，母巖為石灰巖，風化巖含量較少，顆粒接近圓形，表面較光滑。

砂：采用吳堡產黃河中砂，其細度模數為 2.5，含泥量1.8%。

外加劑：采用聚羧酸系泵送劑，該泵送劑復合有引氣、緩凝、增粘組分，減水率 14%，推薦摻量 2.3%。

水：地下飲用水。

1.2 試驗方法及試驗項目

泵送混凝土配合比依據 JGJ55—2011《普通混凝土配合比設計規程》及 JGJ/T10—2011《混凝土泵送技術規程》進行設計，混凝土坍落度、坍落度擴展度依據 GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》進行測試，并測試 1h 混凝土坍落度及坍落度擴展度和 2h 坍落度；按 GB/T50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法》測試混凝土的抗壓強度。

先分別進行榆林碎石、山西碎石的 C30、C35 泵送配合比設計，再保持其他原材料不變，在山西碎石中摻入 10%、20%、30% 的榆林碎石，觀察 C30、C35 泵送混凝土的拌合物工作性能及力學性能結果。

1.3 泵送混凝土配合比

根據規范、經驗及試拌調整，在多次試驗的基礎上得出以下配合比，編號分別為 A1、A2、B1、B2、C1、C2、C3、D1、D2、D3，泵送混凝土配合比見表2，泵送混凝土拌合物工作性能及力學性能試驗結果見表3。

1.4 試驗結果分析

泵送混凝土拌合物工作性能及力學性能試驗結果見表2、3。從拌合物工作性能方面分析，由表3 可以看出，榆林碎石 1h 坍落度損失過大，不宜用于泵送混凝土，個別地方的監管部門的要求是有一定依據的，但摻有 30% 榆林碎石的泵送混凝土可以用于自出場至澆筑時間不超過 1h 的工程，摻有20% 榆林碎石的混凝土可以應用至自出場至澆筑時間不超過2h 的工程。

從力學性能方面分析，粗骨料中摻有部分榆林碎石的混凝土強度高于單純使用山西碎石做粗骨料的混凝土。

表2 泵送混凝土配合比 kg/m3

表3 混凝土拌合物工作性能及力學性能試驗結果

2 經濟性分析

綏德縣東靠吳堡，西接子洲，南鄰清澗北連米脂，東北角與佳縣接壤，東南隔黃河與山西省柳林縣相望。綏德縣城距榆林地區駐地榆林縣城 120 公里，綏德縣地處陜北腹地，歷為陜北交通樞紐，以綏德材料價格為例進行技術經濟分析。各種材料價格詳見表4。

表4 綏德縣原材料單價表

各種配合比的成本詳見表5，以 C30 為例，摻 20% 榆林碎石的泵送配合比僅使用山西碎石作為粗骨料的泵送配合比單方原材料成本節約 4.44 元，摻 30% 榆林碎石的泵送配合比比僅使用山西碎石作為粗骨料的泵送配合比單方原材料成本節約 5.64 元；以 C35 為例，摻 20% 榆林碎石的泵送配合比比僅使用山西碎石作為粗骨料的泵送配合比單方原材料成本節約 3.64 元，摻 30% 榆林碎石的泵送配合比比僅使用山西碎石作為粗骨料的泵送配合比單方原材料成本節約 4.68 元；而這兩種強度等級的混凝土在泵送混凝土的總量中要占到 95% 以上，同樣以綏德為例，按每年商品混凝土公司總產量 35 萬方計算，單方節約成本按 4 元估算，可節約資金 133 萬元。另外還促進了當地就業，減少了水泥用量，對環境保護起到了積極作用。

表5 泵送配合比的單方原材料成本價格表

3 小結

摻有 20%、30% 榆林碎石的山西碎石泵送混凝土無論從經濟性還是混凝土力學性能上都要優于單一使用山西碎石做骨料的泵送混凝土，摻有部分榆林碎石配制泵送混凝土強度高的原因分析如下：

（1）由于榆林碎石達到飽和面干需要吸收一部分水，使得混凝土的實際水膠比發生了降低，水膠比越小，混凝土強度越高，符合水膠比定則。

（2）榆林碎石的表觀密度小于山西碎石，故等質量取代后，相同體積內的碎石比表面積增大了，混凝土結構骨架更密實了。

[1] JGJ55—2011．普通混凝土配合比設計規程[S]．

[2] 張應力．現代混凝土配合比設計手冊[M]．北京：人民交通出版社，2002,5.

[3] JGJ55—2011．普通混凝土配合比設計規程[S]．

[4] JGJ/T10—2011．混凝土泵送技術規程[S]．

[5] GB/T50080—2002．普通混凝土拌合物性能試驗方法[S]．

[6] GB/T50081—2002．普通混凝土力學性能試驗方法[S].

［通訊地址］安徽省合肥市中鐵二十四局集團安徽工程有限公司（230011）

劉曉（1983－），男，工程師，石家莊鐵道學院無機非金屬材料專業畢業，工科學士，主要從事鐵路、高速公路施工管理及試驗檢測工作。