基于掺外加剂的粉煤灰混凝土配合比的成本分析与探讨

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外加剂在混凝土结构工程中应用非常广泛，本文主要介绍了外加剂中的减水剂以及粉煤灰混凝土配合比的常规计算。同时，以某实际工程为例，在配置不同标号的混凝土时，分别掺以普通减水剂和高效减水剂，最后对减水剂的用量和混凝土的成本单价进行对比分析，为工程技术人员在以后的混凝土配合比设计中提供一定的参考。

混凝土外加剂，是指混凝土拌合过程中掺人的，用以改善混凝土性能的物质。除特殊情况外，掺量一般不超过水泥用量的5%。外加剂的使用是混凝土技术的重大突破，随着混凝土工程技术的发展，对混凝土性能提出了许多新的要求，如：泵送混凝土要求高的流动性；冬季施工要求高的早期强度等等。这些性能的实现，都需要应用外加剂，所以它在工程中的应用越来越广泛，此外，混凝土中掺外加剂还能降低工程造价成本。目前，在工程中常用的外加剂主要有减水剂、引气剂、早强剂、

一般情况下，在工程实践中配置普通混凝土掺普通减水剂，配置高标号混凝土掺高效减水剂。而本文主要以湖南某标段高速公路混凝土拌合站为背景，分析和探讨相同标号的粉煤灰混凝土，在保证混凝土强度等级符合规范和设计要求的条件下，掺加普通减水剂和高效减水剂分别对混凝土单价成本的影响。

粉煤灰混凝土材料一般为水泥、粉煤灰、砂、碎卵石和水五大类，为了使混凝土的强度保证率达到95%的要求，在进行配合比设计时，必须使混凝土的配置强度高于设计要求的强度标准值，可按下式进行计算：

当施工单位具有近阶段的同一品种混凝土相关资料时，其混凝土强度标准差可按下式进行计算：

目前，工程中比较常用的外加剂为减水剂，它是一种表面活性材料，掺人混凝土中，能把水泥凝聚体中所包含的游离水释放出来，从而在保持混凝土工作性能不变的情况下显著减少拌合用水量，减低水胶比，改善和易性，节约水泥，有利于保持混凝土强度的增长及物理性能的改善。一般情况下，普通减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量，而高效减水剂是在混凝土坍落度基本相同的情况下，能大幅度减少拌合用水量。

由于使用了外加剂，使得混凝土强度的保证率下降或提高。因此，有外加剂的粉煤灰混凝土配合比设计公式为：

式中：λ-设计强度标准值修正系数。对于掺防冻剂的混凝土取λ>1，对于C30以下混凝土可取λ=1.1，对于没有掺外加剂的混凝土=1.0，λ对于掺减水早强剂混凝土λ<>

①水灰比的计算。根据已知的粉煤灰混凝土配置强度预期的水灰比和所用的水泥强度成线性关系，则有：

式中：C/W-为灰水比；fce-为的水泥实际强度；fcn.0为混凝土28d龄期的抗压强度；A、B为常数，无量纲。

②按耐久性校核水灰比。按强度计算水灰比，根据规范要求，确定最大水灰比，因掺人一定量的I级粉煤灰等量取代水泥，应降低水胶比才能充分发挥粉煤灰在混凝土的效应，最后取基准水胶比，进行配比试验。选取合理的砂率值。砂率是指该混凝土中所用砂质量占砂、碎石总质量百分率。应当根据粗集料的种类、最大粒径、水灰比，并查规范确定砂率S。

式中：mcoa-掺减水剂时，每1m³混凝土的用水量(kg/m³)；mα0-未掺减水剂时，每1m³混凝土的用水量(kg/m³)，查规范可以确定；β-减水剂的减水率(%)，经相关试验确定。

据已初步确定的水灰比、水胶比和选用的单位用水量(mα0，可计算处水泥用量mco)和胶凝材料的用量：

湖南某标段高速公路混凝土拌合站，拌制设计强度为C25、C30和C40粉煤灰混凝土。材料和单价的具体情况如下所示：水泥为P·O425的南方牌普通水泥，市场价为0.515/kg；I级粉煤灰，市场价为0.30元/kg；砂子为工地所在地机制中粗砂，密度为1500kg/m³，砂率为36%，市场价为95元/m³；碎石为10~3omm粒径的连续级配碎石，密度为1600kg/m³市场价为85元/m³；外加剂为聚羧酸系的普通减水剂和高效减水剂，它们的市场价分别为5000元/吨和5600元/吨；设计坍落度为30~80mm。以上混凝土原材料的价格均为2015年工地所在地的材料到场价。

依据上述方法计算配置C25、C30和C40粉煤灰混凝土，在保证混凝土坍落度和28d抗压强度等各项性能指标大致相同的情况下，当外加剂为普通减水剂和高效减水剂时，它们的配合比设计用料和成本单价分别如表2、表3所示：

从表3中可知，配置C25、C30、C40等不同标号的普通混凝土，在混凝土各项性能指标大致相同的情况下，普通减水剂的用量均要比高效减水剂的用量多25%以上。从表4中可知，配置C25、C30、C40等不同标号的普通混凝土，掺普通减水剂的混凝土成本单价比掺高效减水剂的混凝土成本单价多出3元/m³左右，接近都大1%。

由此可知，在某些实际工程中，并不一定就要按照配比普通混凝土就掺普通减水剂，配比高标号混凝土就掺高效减水剂的规则来。据以上的案例就能得知，从降低成本这个角度来对比，配比普通混凝土掺高效减水剂也是一种可行的方案。从该项目当时剩余的近7万m³混凝土工程量来时考虑，采用此方案之后，可为该工程项目节约近20万的成本。

本文主要介绍了掺减水剂的粉煤灰混凝土配合比的常规计算方法，同时以某实际工程为例，在配置不同标号的混凝土时，分别掺以普通减水剂和高效减水剂，最后对比了减水剂的用量和混凝土的成本单价，有如下结论：

(1)在配置C25、C30、C40等不同标号的普通混凝土时，保证混凝土各项性能指标大致相同且符合规范和设计要求，普通减水剂的用量均要比高效减水剂的用量多25%以上，而它们所对应的混凝土的成本单价，前者要比后者高出3元/m³左右，进而为实际工程项目节省成本。

(2)由于本文选用案例的单一性和局限性，仅作为工程技术人员在设计混凝土配合比时的一种思路，仅供参考对比。所以在其它的实际工程中确定混凝土的配合比之前，需要进行多方比较优化设计，最后才能得出一个既符合实际又经济的方案。