水泥混凝土配合比设计的技术经济分析

王 用 杰

(山西省公路局运城分局，山西 运城 044000)

水泥混凝土配合比设计的技术经济分析

王 用 杰

(山西省公路局运城分局，山西 运城 044000)

介绍了水泥混凝土配合比设计的技术指标，提出了几种不同的配合比设计方案，结合各种方案的材料用量，从和易性、施工质量、工程造价等方面，对比确定了最优的配合比设计方案。

水泥混凝土，配合比，工程造价，材料

在桥涵工程施工中，水泥混凝土是经常使用的材料，它主要由水泥、粗集料、细集料、水、掺合料、外加剂等材料组成。在工程开工前，应根据桥涵结构物设计要求、当地材料供应情况设计不同的配合比设计方案，然后对不同的设计方案进行技术、经济性分析，选择满足强度、凝结时间、耐久性要求，施工和易性好且工程成本较低的配合比设计方案作为最优方案。下面以省道临么线安保工程钢筋混凝土防撞护栏水泥混凝土配合比设计为例进行技术、经济性分析。

1 确定水泥混凝土配合比设计的技术指标

省道临么线安保工程钢筋混凝土防撞护栏水泥混凝土设计强度为25 MPa，结构物最小断面尺寸为20 cm，主筋间距为30 cm。水泥混凝土强度采用统计方法评定，强度标准差按JTG/F 50—2011公路桥涵施工技术规范相关规定取5.0 MPa，水泥混凝土配制强度为33.2 MPa。根据施工特点及技术要求，水泥混凝土拌合、运输施工工艺可以采用两种方案：1)水泥混凝土拌合采用沿途设置小型拌合站，拌合采用滚筒式拌合机，运输采用机动三轮车，入模坍落度可确定为30 mm～50 mm，出机坍落度按50 mm～70 mm考虑；2)水泥混凝土拌合采用设置集中拌合站，拌合机采用强制式拌合机，运输采用水泥混凝土搅拌运输车，水泥混凝土入模坍落度为100 mm～120 mm，出机坍落度视气温、运距、结构物情况、现场施工工艺进行调整，暂按120 mm～140 mm考虑[1]。

2 组成不同的配合比设计方案

根据临么线安保工程当地的建筑材料调查，当地可供应材料有10 mm～30 mm碎石，5 mm～10 mm碎石，天然细砂，水洗粗砂，粉煤灰及P.S.A32.5矿渣水泥。根据施工经验并考虑技术可行性，粗砂拌制的混凝土拌合物内摩擦较大，保水性差，不易捣实成型，天然细砂拌制的混凝土拌合物较粘聚，易于捣实成型，但由于比表面积较大，需提高水泥用量，且对工作性影响较为敏感，故细集料采用由天然细砂和水洗粗砂按1∶1组合的混合中砂。通常情况下，各种材料可组合为以下四个配合比设计方案。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水泥组成，出机坍落度为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、外加剂组成，出机坍落度为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、外加剂组成，出机坍落度为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水泥组成，出机坍落度为50 mm～70 mm。方案一的优点是：水泥混凝土的坍落度大，和易性会较好，便于施工操作，施工拌合时材料用量偏差对混凝土强度影响较小，但是水泥用量较大，养护较差时容易出现裂缝；方案二的优点是：使用了外加剂，在保持了较大坍落度的情况下，减少了水泥用量，但是和易性较差，容易出现离析、泌水现象；方案三：使用了外加剂、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、方案二的缺点；方案四的特点是坍落度比较小，采用机动三轮车运输，在运输过程中容易产生离析，施工浇筑时操作困难，施工质量不容易保证[2]。

3 确定各种材料的用量

对于省道临么线安保工程钢筋混凝土防撞护栏C25水泥混凝土，配合比的主要设计参数为：10 mm～30 mm碎石与5 mm～10 mm碎石按75∶25的比例组成5 mm～31.5 mm连续合成级配，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，比重为2.61 g/cm3，取代率采用10%，采用超量取代法掺用，超量系数为1.5。根据JTJ 55—2011普通混凝土配合比设计规程按四种不同配合比设计方案进行试验，确定各种材料的用量。进行配合比设计时，综合考虑不同方案的优缺点，以水灰比为控制技术指标，分别采用不同的砂率，即方案一砂率为36%，方案二砂率为38%，方案三砂率为37%，方案四砂率为35%。经试拌，水泥混凝土拌合物的棍度、粘聚性、保水性均处于较好状态，满足规范要求[3]。根据水泥混凝土配合比试块28 d强度试验结果，确定四种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

防撞护栏构筑物所处的大气环境为温暖或寒冷地区，且周围与无侵蚀的水或土接触，根据JTG/T F50—2011公路桥涵施工技术规范，最大水胶比要求为0.55，最小水泥用量为275 kg。上述配合比设计中的水胶比、最小水泥用量满足耐久性复核要求，4种方案的配制强度均达到设计要求。

4 选择最优方案

对当地建筑材料进行市场价格调查，P.S.A32.5水泥、10 mm～30 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、天然细砂、水洗粗砂、水、粉煤灰、外加剂的材料价格分别为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。混合中砂由天然细砂、水洗粗砂按1∶1混合而成，材料价格为60元，5 mm～31.5 mm连续级配粗集料由10 mm～30 mm碎石、5 mm～10 mm碎石按75∶25混合而成，合成价格为37.5元。根据调查的建筑材料价格，计算四种不同方案的工程成本，计算结果如表2所示。

表2 不同配比方案的工程成本

从表2可以看出，方案一的单方造价最高，方案四的单方造价最低，但是方案二、方案三、方案四的造价相差不大，差距最大为4.08元/m3。方案四的单方造价虽然最低，但滚筒式拌合机搅拌质量相对于强制式搅拌机而言比较差，且安保工程点多线长，采用机动三轮车运输，混凝土运输过程中容易导致混凝土离析、运输时间长，入模坍落度为30 mm～50 mm，施工浇筑时操作困难，施工质量不容易保证，所以不宜选择方案四；方案一、方案二、方案三由于入模坍落度为100 mm～120 mm，采用水泥混凝土搅拌车运输，运输速度快、时间短，水泥混凝土在运输过程中不会产生离析，施工和易性较好、施工操作方便，工人人为增加混凝土用水的可能性减小，能有效保证水泥混凝土的浇筑质量。由于方案三中掺加了外加剂、粉煤灰，相应的施工和易性增强，耐久性能得到显著提高，且工程造价较低。所以对于临么线安保工程，建议采用方案三的配合比设计方案。

5 结语

通过对临么线安保工程钢筋混凝土防撞护栏C25水泥混凝土配合比设计方案进行技术、经济性分析，应选择施工和易性好、能有效保证混凝土浇筑质量，且工程造价较低的方案三作为最佳配合比设计方案，即C25水泥混凝土每立方米用量为水泥340 kg，粉煤灰57 kg，混合砂660 kg，水185 kg，5 mm～31.5 mm连续级配粗集料1 157 kg，外加剂7.9 kg，入模坍落度为100 mm～120 mm，运输采用水泥混凝土搅拌运输车。

[1] JTG/T F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2] 交通运输部工程质量监督局.公路工程试验检测人员考试用书——材料[M].北京:人民交通出版社，2010.

[3] JGJ 55—2011，普通混凝土配合比设计规程[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，工程师

1009-6825(2016)15-0113-02

TU525

A