水泥混凝土配合比設計的技術經濟分析

王 用 杰

(山西省公路局運城分局，山西 運城 044000)

水泥混凝土配合比設計的技術經濟分析

王 用 杰

(山西省公路局運城分局，山西 運城 044000)

介紹了水泥混凝土配合比設計的技術指標，提出了幾種不同的配合比設計方案，結合各種方案的材料用量，從和易性、施工質量、工程造價等方面，對比確定了最優的配合比設計方案。

水泥混凝土，配合比，工程造價，材料

在橋涵工程施工中，水泥混凝土是經常使用的材料，它主要由水泥、粗集料、細集料、水、摻合料、外加劑等材料組成。在工程開工前，應根據橋涵結構物設計要求、當地材料供應情況設計不同的配合比設計方案，然后對不同的設計方案進行技術、經濟性分析，選擇滿足強度、凝結時間、耐久性要求，施工和易性好且工程成本較低的配合比設計方案作為最優方案。下面以省道臨么線安保工程鋼筋混凝土防撞護欄水泥混凝土配合比設計為例進行技術、經濟性分析。

1 確定水泥混凝土配合比設計的技術指標

省道臨么線安保工程鋼筋混凝土防撞護欄水泥混凝土設計強度為25 MPa，結構物最小斷面尺寸為20 cm，主筋間距為30 cm。水泥混凝土強度采用統計方法評定，強度標準差按JTG/F 50—2011公路橋涵施工技術規范相關規定取5.0 MPa，水泥混凝土配制強度為33.2 MPa。根據施工特點及技術要求，水泥混凝土拌合、運輸施工工藝可以采用兩種方案：1)水泥混凝土拌合采用沿途設置小型拌合站，拌合采用滾筒式拌合機，運輸采用機動三輪車，入模坍落度可確定為30 mm～50 mm，出機坍落度按50 mm～70 mm考慮；2)水泥混凝土拌合采用設置集中拌合站，拌合機采用強制式拌合機，運輸采用水泥混凝土攪拌運輸車，水泥混凝土入模坍落度為100 mm～120 mm，出機坍落度視氣溫、運距、結構物情況、現場施工工藝進行調整，暫按120 mm～140 mm考慮[1]。

2 組成不同的配合比設計方案

根據臨么線安保工程當地的建筑材料調查，當地可供應材料有10 mm～30 mm碎石，5 mm～10 mm碎石，天然細砂，水洗粗砂，粉煤灰及P.S.A32.5礦渣水泥。根據施工經驗并考慮技術可行性，粗砂拌制的混凝土拌合物內摩擦較大，保水性差，不易搗實成型，天然細砂拌制的混凝土拌合物較粘聚，易于搗實成型，但由于比表面積較大，需提高水泥用量，且對工作性影響較為敏感，故細集料采用由天然細砂和水洗粗砂按1∶1組合的混合中砂。通常情況下，各種材料可組合為以下四個配合比設計方案。方案一：C25水泥混凝土由10 mm～30 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、混合砂、水、P.S.A32.5水泥組成，出機坍落度為120 mm～140 mm；方案二：C25水泥混凝土由10 mm～30 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、混合砂、水、P.S.A32.5水泥、外加劑組成，出機坍落度為120 mm～140 mm；方案三：C25水泥混凝土由10 mm～30 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、混合砂、水、P.S.A32.5水泥、粉煤灰、外加劑組成，出機坍落度為120 mm～140 mm；方案四：C25水泥混凝土由10 mm～30 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、混合砂、水、P.S.A32.5水泥組成，出機坍落度為50 mm～70 mm。方案一的優點是：水泥混凝土的坍落度大，和易性會較好，便于施工操作，施工拌合時材料用量偏差對混凝土強度影響較小，但是水泥用量較大，養護較差時容易出現裂縫；方案二的優點是：使用了外加劑，在保持了較大坍落度的情況下，減少了水泥用量，但是和易性較差，容易出現離析、泌水現象；方案三：使用了外加劑、粉煤灰，尤其是粉煤灰的使用，增加了水泥混凝土拌合物的和易性，克服了方案一、方案二的缺點；方案四的特點是坍落度比較小，采用機動三輪車運輸，在運輸過程中容易產生離析，施工澆筑時操作困難，施工質量不容易保證[2]。

3 確定各種材料的用量

對于省道臨么線安保工程鋼筋混凝土防撞護欄C25水泥混凝土，配合比的主要設計參數為：10 mm～30 mm碎石與5 mm～10 mm碎石按75∶25的比例組成5 mm～31.5 mm連續合成級配，粉煤灰為Ⅱ級粉煤灰，比重為2.61 g/cm3，取代率采用10%，采用超量取代法摻用，超量系數為1.5。根據JTJ 55—2011普通混凝土配合比設計規程按四種不同配合比設計方案進行試驗，確定各種材料的用量。進行配合比設計時，綜合考慮不同方案的優缺點，以水灰比為控制技術指標，分別采用不同的砂率，即方案一砂率為36%，方案二砂率為38%，方案三砂率為37%，方案四砂率為35%。經試拌，水泥混凝土拌合物的棍度、粘聚性、保水性均處于較好狀態，滿足規范要求[3]。根據水泥混凝土配合比試塊28 d強度試驗結果，確定四種方案的混凝土材料用量如表1所示。

表1 不同方案的混凝土材料用量

防撞護欄構筑物所處的大氣環境為溫暖或寒冷地區，且周圍與無侵蝕的水或土接觸，根據JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術規范，最大水膠比要求為0.55，最小水泥用量為275 kg。上述配合比設計中的水膠比、最小水泥用量滿足耐久性復核要求，4種方案的配制強度均達到設計要求。

4 選擇最優方案

對當地建筑材料進行市場價格調查，P.S.A32.5水泥、10 mm～30 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、天然細砂、水洗粗砂、水、粉煤灰、外加劑的材料價格分別為320元/t，40元/t，30元/t，65元/t，55元/t，6元/t，120元/t，2 700元/t?；旌现猩坝商烊患毶?、水洗粗砂按1∶1混合而成，材料價格為60元，5 mm～31.5 mm連續級配粗集料由10 mm～30 mm碎石、5 mm～10 mm碎石按75∶25混合而成，合成價格為37.5元。根據調查的建筑材料價格，計算四種不同方案的工程成本，計算結果如表2所示。

表2 不同配比方案的工程成本

從表2可以看出，方案一的單方造價最高，方案四的單方造價最低，但是方案二、方案三、方案四的造價相差不大，差距最大為4.08元/m3。方案四的單方造價雖然最低，但滾筒式拌合機攪拌質量相對于強制式攪拌機而言比較差，且安保工程點多線長，采用機動三輪車運輸，混凝土運輸過程中容易導致混凝土離析、運輸時間長，入模坍落度為30 mm～50 mm，施工澆筑時操作困難，施工質量不容易保證，所以不宜選擇方案四；方案一、方案二、方案三由于入模坍落度為100 mm～120 mm，采用水泥混凝土攪拌車運輸，運輸速度快、時間短，水泥混凝土在運輸過程中不會產生離析，施工和易性較好、施工操作方便，工人人為增加混凝土用水的可能性減小，能有效保證水泥混凝土的澆筑質量。由于方案三中摻加了外加劑、粉煤灰，相應的施工和易性增強，耐久性能得到顯著提高，且工程造價較低。所以對于臨么線安保工程，建議采用方案三的配合比設計方案。

5 結語

通過對臨么線安保工程鋼筋混凝土防撞護欄C25水泥混凝土配合比設計方案進行技術、經濟性分析，應選擇施工和易性好、能有效保證混凝土澆筑質量，且工程造價較低的方案三作為最佳配合比設計方案，即C25水泥混凝土每立方米用量為水泥340 kg，粉煤灰57 kg，混合砂660 kg，水185 kg，5 mm～31.5 mm連續級配粗集料1 157 kg，外加劑7.9 kg，入模坍落度為100 mm～120 mm，運輸采用水泥混凝土攪拌運輸車。

[1] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2] 交通運輸部工程質量監督局.公路工程試驗檢測人員考試用書——材料[M].北京:人民交通出版社，2010.

[3] JGJ 55—2011，普通混凝土配合比設計規程[S].

Abstract: The paper introduces the technical indexes of the proportional ratio design of the cement concrete, points out various design schemes for the proportional ratio, and identifies the optimal proportional ratio design scheme from the workability, construction quality, and engineering cost by combining with the material volumes in various schemes.

Key words: cement concrete, proportional ratio, engineering cost, material

On technical and economic analysis of proportional ratio design of cement concrete

Wang Yongjie

(YunchengBranch,ShanxiRoadBureau,Yuncheng044000,China)

2016-03-20

王用杰(1973- )，男，工程師

1009-6825(2016)15-0113-02

TU525

A