杭州市预拌混凝土配合比参考标准研究.pdf

浙江建筑， 第 3 1卷， 第 2期 ， 2 0 1 4年 2月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n ， V o 1 3 1 ， N o 2 ， F e b 2 0 1 4 杭 州市预拌 混凝 土配合 比参考标 准研 究 S t u d y o n Re f e r e n c e S t a n d a r d o f P r e mix e d Co n c r e t e Mix Pr o p o r t i o n i n Ha n g z h o u 李保 海 L I B o h 口i t ( 1 杭州市城建材料采购中心 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 0 6 ； 2 杭州市商品混凝土管理站 ， 浙江 杭 州 3 1 0 0 0 6 ) 摘要 ： 对杭州市近年来混凝 土行业 的发展进行 了分 析， 深刻剖析 了预拌混凝土行业形成与发展 的客观原因及深刻 意义。以 原有定额 ( 浙江省建筑工程预算定额 2 0 1 0版 ) 混凝土配合 比参考标准为基础 ， 扩展砂 的类 型、 混凝土 强度 等级的 同时 引e k# l- J 剂组分 ， 并按 碎石粒径 、 水泥强度及混凝 土强度等级分类 ， 依照 普通混凝土配合 比设计规程 ( J G J 5 5 2 O 1 1 ) ， 针对 预拌 混凝土行 业中的原材料 、 强度指标 、 施工工艺等配合因素， 对 五大类 混凝 土进行 系统科学 的配合 比试验研究 ， 改变 了原有定额 只针 对混凝土 现场搅拌未及时调整而产生的滞后工程实际的不利局 面， 提高 了建设工程施工 的科学性与经济性 ， 为行业 主管部 门与企业 对混凝 土质量的严格控制起到了关键性的指导作用。 关键词 ： 预拌混凝土 ； 配合 比； 外加剂 ； 机 制砂 ； 碎石粒 径 中图分类号 ： T U 5 2 8 5 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 83 7 0 7( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 5 1 一O 5 混凝 土 作为 当代 最重 要 、 最大 宗 的工程 材料 ， 年 产量达近百亿 吨 ， 广泛地 应用 于各 种建设工程 中。 由于 自身良好的应用性与经济性 ， 以及在节能、 环保 方面的突出优势 ， 使其在 2 1 世纪仍将延续大量应用 与飞跃发展 的态势。 。然 而， 传统混凝土多采用 现场搅拌工艺 ， 生产应用技术停留在较低水平 ， 导致 成型后的制品质量参差不 齐 ， 工程 质量难 以控制。 此外 ， 传统混凝土一直没有突破原有的水泥 、 砂 、 石 、 水四组分构成格局 ， 使得混凝土的性能改进受到 了 极大的阻碍。预拌混凝土在拌合过程中引入外加剂 与掺合料 的应用 ， 提 高了混凝土的强度、 耐久性 ， 增 加了拌合物的流动性 、 粘聚性 ， 改善 了其可泵性与工 作 性 。这种 集 中搅 拌 、 泵 送 施 工 的 技 术 工艺 对 建 筑 工业 生 产产 生 了深刻 的变 革 。实践 表 明预拌 混凝 土 施工不仅可以提高 2 0 0 2 5 0 的劳动生产率 ， 节 约水泥 1 0 1 5 ， 降低成本 5 左右 ， 还能有效地 保 证工 程 质 量 、 节 约 施 工 用 地 、 实 现 文 明施 工 的 目 标H。 。因此 ， 针对 目前原有定额标准滞后现今工 程实际， 无法指导预拌混凝土配合 比工作 的情况 ， 编 制科学 、 合理的预拌混凝土配合比参考标准 ， 对保证 混凝 土市 场竞争 的公 平 性 、 政 府 部 门统 筹 规 划 混 凝 土行业发展 的科学性 ， 以及企业 自身与行业主管控 制混凝土工程质量安全性等方 面， 具有极其深远 的 意义 。 l 预拌混凝土的产生与发展 自 2 0世纪 8 0年代 初 以来 ， 随着 国家 建 设 规 模 的逐步扩大以及城市建设的高速发展 ， 我 国预拌混 凝 土产量 得到大 幅度提升 ( 每年约 1 2 l 5 ) 。 1 9 9 4年建设部 印发 建筑业重点推广应用 1 0项新 技术 ( 建建 1 9 9 4 4 9 0号 ) ， 提出将 推广预拌混凝 土和散装水泥应用技术列为重点推广项 目。随后各 有关城市颁发了许多文件 ， 提 出了一系列配套 的政 策 和规定 ， 更有 力地 促进 了预拌 混凝土 的发 展 。 。 。 收稿 日期 ： 2 0 1 31 2 0 9 作者 简介： 李保海 ( 1 9 7 6 一 ) ， 男 ， 浙江杭州人 ， 高级工程师 ， 从事建筑工程管理工作。 5 2 浙江建筑 2 0 1 4年第 3 1卷 1 9 9 6年建设 部 又在 关 于加 快预 拌 混凝 土 发 展 的若干意见 ( 建建 1 9 9 6 1 9 3号) 中要求预拌混凝 土在 全 国范 围内健 康 有 序 的 发展 ， 国 家 重点 工 程 以 及重 要城 市建设 中预拌 混 凝 土用 量 不低 于 8 0 ， 超 过 2万 m 的混 凝 土工程 和一 次用 量超 过 1 0 0 m 的 工程均应使用预拌混凝土 。 建筑工业化发展纲 要 还指出在北京 、 上海 等预拌 混凝土发展较快 的 城市 组 建具备 承包 混凝 土 工程及 供应 预拌 混凝 土双 重 能力 的专业 施 1 二 企业 。至 此 ， 预 拌 混 凝 土行 业 迎来 了蓬勃 生机 的发展 新 时期 。 响应 国家政策号 召 ， 杭 州市也积 极推动本 地 区预 拌混 凝 土 行 业 的发 展 ， 是 国 家 首 批 推 广 试 点 城 市 ( 1 9 9 0年) ， 率先颁布 杭州市商 品混凝土管理条例 ( 1 9 9 7年 ) ， “ 十五 ” 后 的快 速发 展 ， 至 2 0 1 1年 预拌 混 凝 土产量 达 到 5 0 0 0万 m 。截止 2 0 1 3年 底 ， 全市 预 拌混 凝土企 业 1 1 9家 ， 年设 计 生产 能 力 6 5 0 0万 m ， 完 成产量 4 8 0 0万 m ， 产能 比为 7 4 。 同时 ， 技 术水 平 提 高 显 著 ， 企 业 中 以 3 m 搅 拌 机 为 主 ， 占 比为 9 0 ， 多数配置两条以上生产线， 混凝土运输设备装 备能力 大幅提 高 ， 长臂 架 车得 到 普遍 使 用 ， 高 层 混凝 土泵送技术 、 大 体积 混凝 土 ( 1万 m 以上 ) 一 次 成 型 技术得 到推广应用 ， 全 市搅 拌站 几 乎 1 0 0 掺用 粉煤 灰 ， 高效减 水剂也得 到广泛应用 。 2预拌 混凝土配合 比设计背景及条件 预拌 混凝土 的应用 带 动 了混凝 土 行业 的 快速 发 展 ， 随着混凝土 技术 的不 断更新 进 步 以及 天 然砂 、 石 资源的大量 消耗 ， 催 生 出 了外 加剂 以及机 制 砂 、 再 生 骨料等 的大 量应 用 。同 时 ， 基 于节 能 减排 、 利 用废 弃 资源 以及优化 混凝土性 能的 目的 ， 粉煤 灰 、 矿粉 、 硅粉 等矿物作 为掺合料也被 广泛应用 于混凝土生产 工业 。 现代预拌 昆 凝土以外加剂与掺合料为原材料的 新增 组分 ， 突破 了传统混 凝 土 四组 分 的局 限性 ， 带来 了混凝土行业的巨大变革 ； 同时 ， 随着水泥制造工艺 的不断完善 ， 水泥颗粒较之过去具备更高的细化程 度 ， 这些原材料的变化势必对混凝土配合 比设计 提 出新 的要求 ， 而浙江省原有 的建筑工程定 额 浙 江 省建筑工程预算定额 2 0 1 0版 中所采用的配合 比只 针对 传 统 的砂 、 石 、 水 泥 、 水 四组 分构 成 ， 显然 不具 备 指 导现 有预 拌混 凝 土 配 合 比的能 力 。此外 ， 预 拌 混凝 土 泵送 施工 工艺 的 出现逐 步淘 汰 了现场 人 工拌 制混凝土的传统模式。为了调整拌合物的和易性， 泵 送施工需要提高混凝土砂率 ， 并加入外加剂以降低水 及水 泥 的用 量 ， 而且 为 保证 拌合 物较 高 的流 动 性 ， 泵 送剂 的加入也 是必不可少 的 。因此 ， 为应 对混 凝土行 业 在生产原 材料 、 建筑环境 要求 以及 施工 工艺 方 面发 生巨大变化 ， 由此而产生 的浙江省 原有建 筑工 程定 额 滞后工程实际， 对混凝土配合比缺乏指导作用 的落后 局面， 及时对混凝土配合 比设计予以调整， 在行业规 范上进行 一定程度 的改进是势 在必行 的。 普 通 混 凝 土 配 合 比 设 计 规 程 ( J G J 5 5 2 O 1 1 ) 虽然 已经针对 混凝 土行 业 的变化 采取 了调 整 配 合 比设 计 的应 对 策 略 ， 然 而 仍 旧不 可 避 免地出现因未能实现结合不断变化 的工程实 际进 行 自身 不 断完 善 优 化 的 目的而 产 生 诸 多 纰 漏 的 现 象 。所 以 ， 针 对现 行 浙 江 省 定 额 、 建 筑 工 程 行 业 规 范 中存在 的诸 多 问题 ， 密 切结 合混凝 土行 业生 产 施工工程实 际 ， 编 制科学 合理 的预拌 混凝 土 配合 比设计标准 ， 对有效指导杭州市建设 工程实施 ， 促 进杭 州 市 现 有 混 凝 土 行 业 稳 定 发 展 ， 具 有 积 极 深 远 的意 义 。 3 预拌混凝土配合 比设计 方案及结果 在原有混凝土定额分类的基础上 ， 结合杭州市 混凝 土行 业发 展 现状 ， 将 砂 的类 型分 为 天 然 砂 与 机 制砂 ； 强 度等 级 由原来 的 C 5 0拓 展 到 C 6 0 ， 同 时引 入 外加剂作为第五组分 ， 进行系统 的配合 比研 究。本 研 究采 用 当前 定 额 中现浇 现拌 混凝 土 、 预拌混 凝 土 、 泵送混凝土 、 防水混凝土以及 泵送 防水混凝土 5大 分 类 ， 维 持碎 石粒 径 1 6 、 2 0 、 4 0 mm不变 ， C 4 5及 以下 使用萘系减水 剂， C 5 0及 以上 使用 聚羧酸减 水剂。 由于矿 物掺 合料 种类 较 多 ， 品质 、 活性 指数 等差 异较 大 ， 对水泥的取代系数各不相 同， 如将矿物掺合料纳 入配 合 比参考 标准 中 ， 会 导致 配合 比复杂 ， 无法 有 效 控制配合 比设计的准确性 ， 因此暂不将矿物掺合料 纳入配合 比设 计 中。本 研究最终将 配合 比数量 定 为 ： 9 6个现浇现拌混凝土 、 6 6个现场预制混凝土 、 2 4 个泵 送混 凝 土 、 1 6个 防水 混凝 土 、 8个 泵送 防水 混 凝 土 ， 共计 2 2 0个配合比。 根据制定 的混凝土配合 比分组 ， 设计计算 目标 配合比的初步配合 比， 通过试配调整等开展 系统 的 配合比试验 ， 获得相关试验数据 ， 其 中配合 比设计的 总体计 算方 法及 试 配方 案均 严格遵 照 现行 行业 规 范 普通混凝土配合比设计规程 ( J G J 5 5 2 O 1 1 ) 。 第 2期 李保海 ： 杭州市预拌混凝土配合比参考标准研究 5 3 浙江省建筑工程预算定额 2 0 1 0版 与本次研 究配合 比设计中针对现浇现拌类混凝 土的配合 比， 见表 1 、 表 2 。可见 ， 在新配合 比试验中采用了外加 剂 组分 ， 且 在 P 0 4 2 5水 泥 类 型 中 将 原有 的 C 1 5 4 0混 凝 土 强 度 等级 扩 充 至 C I O4 0 。对 比表 1 、 2 ， 我们不难发现在新配合 比设 计 中， P 0 4 2 5水 泥类 型的不 同碎石粒径范围的 昆凝土强度等级各项对应 的水灰 比较原有浙江省定额 中规定的有所 降低 ， 而 P 0 5 2 5 z k 泥所对应各项中各水灰 比值则基本保持 不变。P 0 4 2 5 水泥类型中混凝土强度等级最高只 扩展到了 C 4 5 ， 因此各 配比中外加剂采用 萘系减水 砂 、 石骨料的利用率， 减少了砂 、 石用量 ， 此外为了维 持混凝土原先的强度设计标准 ， 也需要适 当提高水 泥 的用 量 。在 碎 石 粒 径 取 52 0 mm 与 54 0 mm 范围时 ， P 0 4 2 5水泥采用的砂率对照 2 0 1 0版定额 都有相应减小 ， 而用水量则分别减少和增加了5 k g 。 一 方面减水剂的加入使得水泥在后期硬化过程中能 获得强度的提升 ， 另一方面在降低砂率以减少水泥因 为砂含量 增大 而所需 额 外添 加量 的同 时保持 了混凝 土拌合物 较 高 的和易 性， 实 测坍 落度 维 持在3 0 5 0 mm 范 围。 对 比 三 个 碎 石 粒 径 范 围 条 件 下 的 P 0 4 2 5 水泥所用水泥量较 2 0 1 0版定额规定值的增 剂 。当碎石范 围取 51 6 mm时， P 0 4 2 5水泥项 加幅度随粒径范围变宽而增大 ， 考虑到同等碎石减少 所列各砂率值均较原定额 中对应值有小 幅提升， 同 量下大粒径碎石的混凝土拌合物将承受更大 的强度 时水 泥 用 量 也 略 有 增 加 ， 而 单 方 用水 量 减 少 了 缺失 ， 因此需要更多的水泥进行补偿 ， 过多的水泥掺 1 0 k g ， 且砂用量与碎石用量都有减少。可见萘系减 量需要更多的用水量进行充分的水合反应。但是由 水剂在 51 6 h i m 的碎石粒径 条件下 ， 虽然砂 率提 于减水剂的添加 ， 使得 P 0 4 2 5水泥在最大粒径范围 升 ， 但仍然起到了减少用水量的作用 ， 同时通过一系 ( 5 4 0 mm) 内， 各项碎石用量大 幅降低 的前提下只 列的分散 、 水化及表面亲和的物理化学反应 ， 提高了 较原定额标准规定值增加了较小的5 k g 而已。 表 1 浙江省建筑工程预算定额 2 0 1 0版 现浇现 拌混凝土配合比 单位 ： k g m 5 4 浙江建筑 2 0 1 4年第 3 1 卷 注 ： 表示外加剂为聚羧酸类减水剂( 掺量 为 0 9 ) ， 其余外加剂均为萘系减水剂( 掺量 为 1 8 ) 。 观察配 比设计表 中有关P 0 5 2 5 水泥的各项指 标 ， 发现混凝土设计强度等级只取 C 4 0 、 C 4 5及 C 5 0 ， C 4 0与 C 4 5水 泥 都 使 用 萘 系减 水 剂 ， C 5 0水 泥 使 用 聚羧酸 类减 水剂 。不 同碎 石粒 径范 围的各强 度 等级 条件下水灰 比与原定额值基本一致 ， 而砂率都有增 大 。在添加萘系减水剂时用水量减少了 5 k g ， 而水 泥用量 基本 不变 ； 使 用 聚羧酸 类减 水剂 时 ， 用 水 量及 水泥用量都显著减少 ， 碎石粒径为 51 6 m m及 5 2 0 mm时 ， 用 水 减 少 量 及 水 泥 使 用 减 少 量 分 别 达 到 了 3 0 k g 及 7 3 k g的高值 ， 而使用大粒径碎石时 ， 用 水也较原定额值减少 2 0 k g ， 水泥用量则减少 4 9 k g 。 可 见 ， 对 于 P 0 5 2 5水 泥 ， 减 水 剂 的 添 加 特 别 是 聚 羧 酸类 减水 剂 的添加 能够 有效 地 降低拌 合过 程 中 的 用 水量 ， 而且 在 减少碎 石 用量 ， 损失 粗 骨料 强度 支撑 的前提 下 ， 通过 大 量 添加 砂 用 量 ， 提 升 砂 率 ， 不仅 赋 予 了 P 0 5 2 5水泥拌合物出色的和易性 ， 也维持了 原定额 中对所需混凝土强度等级的规定 ， 尤其在使 用 聚羧 酸类 减水 剂 时 ， 加 上 P 0 5 2 5水 泥 本 身 的特 性 ， 这 种效 果表 现地 更为 显 著 。 表 3与表 4列举了浙江省 2 0 1 0版建筑工程预算 定额与本次预拌混凝土配合 比设计 中关于泵送 防水 混凝土各类配合比的具体参数值 ， 此类配合 比只针对 P 0 4 2 5水泥。从表 3 、 表 4中可见 ， 各强度等级对应 水灰比保持不变， 砂率有小幅下降， 用水量较定额 中 规定值减 少 了 3 0 k g ， 且水泥 用量 也有所 减少 ， 这 说 明 在泵送混凝 土进行拌 合过程 中添加适 量减水 剂 ， 能够 第 2期 李保海： 杭州市预拌混凝土配合比参考标准研究 5 5 在保持混凝土规定强度水平及抗渗等级 的同时， 减少 水与水泥用量， 达到节约资源的目的。 表 3 浙江省建筑 工程预 算定额 2 0 1 0版 泵送 防水 混凝土配合比 单位 ： k g m 表 4本次配合 比设计研 究泵送 防水 混凝土配合比 ( 机制砂掺外加剂 ) 单位 ： k g m 注： 外加剂均为萘系减水 剂( 掺量 为 1 8 ) 。 4 结 语 本研究针对杭州市建设工程中采用现行浙江省建 筑工程定额规定混凝土配合比标准参考技术严重滞 后 、 缺 乏现实指导作用 的问题 ， 紧密结合杭 州地 区预拌 混凝 土生产施 工工 程实 际 ， 在 原有混凝 土定 额分类 的 基础上， 引入外加剂组分， 添加机制砂类型， 扩充混凝 土强度等级至 C 6 0 ， 并按碎石粒径、 水泥强度等级、 砂种 类、 混凝土强度等级 4个方面对各类混凝土进行细分， 通过原材料的调研筛选、 设计计算、 试配调整各组配合 比、 补 充完善试验数据 ， 最终得 到的杭州市 预拌混凝 土 配合比参考标准符合杭州地区预拌混凝土行业发展的 实际现状， 具有科学 、 合理 、 系统、 准确、 有效的特点， 填 补 了杭 州市 预拌混凝 土配 合 比参 考标准 空 白， 对今后 杭州市及浙江地区乃至全国范围内建设工程预拌混凝 土规范化生产施工有重大的指导作用 。 参 考 文 献 1 梁红伟 ， 何长 祥 浅议混 凝土 的发展和分 类 J _ 大科 技， 2 0 1 2 ( 7 ) ： 3 2 6 2 6 2 徐 开胜 泡 沫混凝 土 的发展及 应用 J 四川 I 建 材 ， 2 0 1 2( 4 ) ： 2 8 2 9 3 段文静 发展 绿色高性 能混凝土 的重要性 和意义 J 山西建 筑 ， 2 0 1 3 ( 9) ： 1 0 11 0 2 4 马雪英 我国预拌混凝土技术 发展 概况 J 混凝 土世 界 ， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 1 2一l 4 5 冯为民 ， 朱俊 ， 余凌 热 预拌混凝 土施工 工艺研究 J 国外建 材科技 ， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 4 3 4 5 6 中华人民共和 国建设部 关 于建筑业 1 9 9 4 、 1 9 9 5年 和“ 九五 ” 期间重点推广应用 1 0项 新技术 的通 知 建建 1 9 9 4 4 9 0号 J 铁路 工程造 价管理 ， 1 9 9 5 ( 4 ) ： 57 7 住房 和城 乡建 设部 关 于加 快预 拌 混凝 土 发展 的若 干 意 见 J 施工技术 ， 1 9 9 6 ( 6 ) ： 12 8 住房和城乡建设 部 建筑工业 化发 展纲要 J 施工技 术， 1 9 9 5 ( 8 ) ： 13 9 浙江省 建 设工 程造 价管 理 总站 浙 江省 建筑 工 程 预算 定额 2 0 1 0版 M 北京 ： 中国计划 出版社 ， 2 0 1 0 1 O 中国建筑科学研究院 J G J 5 5 2 O 1 1普 通混凝土 配合 比设 计 规程 S 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 1