孫麗麗，戚勇軍，畢志剛

（1. 唐山冀東混凝土有限公司，河北　唐山　064099；2. 丹陽市和達混凝土攪拌有限公司，江蘇　丹陽　212399；3. 唐山冀東水泥股份有限公司，河北　唐山　064099）

P·II硅酸鹽水泥在預(yù)拌混凝土中的應(yīng)用研究

孫麗麗1，戚勇軍2，畢志剛3

（1. 唐山冀東混凝土有限公司，河北唐山064099；2. 丹陽市和達混凝土攪拌有限公司，江蘇丹陽212399；3. 唐山冀東水泥股份有限公司，河北唐山064099）

通過對配制預(yù)拌混凝土所用的水泥進行調(diào)整，采用 P·II 硅酸鹽水泥替代 P·O 硅酸鹽水泥來配制混凝土進行對比，通過對混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性等的測定及質(zhì)量穩(wěn)定性的分析，并通過實際工程應(yīng)用實踐，證實使用 P·II 硅酸鹽水泥對于配制優(yōu)質(zhì)混凝土是完全可行的。

P·II 硅酸鹽水泥；摻合料；混凝土；應(yīng)用

0　前言

隨著建筑工業(yè)的發(fā)展，國家制訂了各項水泥標(biāo)準(zhǔn)，并且不斷地在更新，水泥等級也由原先的42.5、52.5、62.5轉(zhuǎn)變?yōu)?2.5、42.5、52.5，這其中對工程質(zhì)量有了很大的提高?，F(xiàn)在建筑工程中常用的水泥強度等級為 P·O42.5，根據(jù) GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》中的規(guī)定，P·O 硅酸鹽水泥和 P·II硅酸鹽水泥中的組成情況如表1[1]。

表1　兩種水泥組成

實際生產(chǎn)應(yīng)用上，由于水泥生產(chǎn)工藝的進步，水泥熟料強度的提高，水泥廠為追求最佳利潤，加大水泥中混合材的摻加量，水泥中的混合材的量已經(jīng)遠遠大于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，同時還存在多種混合材混摻的情況，使得在混凝土生產(chǎn)中就出現(xiàn)各種各樣的質(zhì)量問題，如水泥與外加劑的適應(yīng)性問題，混凝土滯后泌水，混凝土凝結(jié)時間不正常，混凝土收縮過大等等，大大增加了混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制的難度。因此，要想生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)越的預(yù)拌混凝土，必須首先控制混凝土所用的水泥。筆者通過在混凝土生產(chǎn)上使用 P·II硅酸鹽水泥，來提高膠凝材料的質(zhì)量穩(wěn)定性，同時摻加摻合料來提高膠凝材料總量來提高混凝土的和易性能，從而提高混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性。

1　原材料

1.1水泥

普通硅酸鹽水泥采用冀東水泥豐潤公司生產(chǎn)的 P·O42.5R，硅酸鹽水泥采用冀東水泥灤縣公司生產(chǎn)的 P·II42.5R，性能指標(biāo)如表2。

表2　水泥的物理性能

1.2石子

采用5～25mm 連續(xù)級配碎石，產(chǎn)地為豐潤。

1.3礦粉

采用唐山唐龍生產(chǎn)的 S95級?；郀t礦渣微粉，比表面積420m2/kg，28天活性指數(shù)為103%。

1.4粉煤灰

采用陡河電廠生產(chǎn)的 Ⅱ 級優(yōu)質(zhì)粉煤灰，45μm 篩余為21%，需水量比為103%。

1.5細骨料

采用產(chǎn)地為遷西的尾礦砂，粗砂細度模數(shù)為2.5～2.8，細砂細度模數(shù)為2.0～2.2。

1.6外加劑

攪拌站自配聚羧酸系泵送劑，減水率為25%。

2　配合比設(shè)計、試配過程及結(jié)果

2.1配合比設(shè)計

按照 JGJ55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》進行設(shè)計，選取的混凝土強度等級為 C30和 C50，具體配合比及性能檢測結(jié)果見表3。

表3　設(shè)計的試配混凝土配合比及強度檢測結(jié)果

為了便于比較，將試驗結(jié)果作圖表示，如圖1和圖2所示。

圖1　C30混凝土設(shè)計配合比28d 強度與水泥用量關(guān)系

圖2　C50混凝土設(shè)計配合比28d 強度與水泥用量關(guān)系

通過以上試配強度的檢測結(jié)果可以看出，對于 C30混凝土，配比中 P·II42.5R 水泥用量在150kg/m3時，其28天抗壓強度與對比試樣基本相同；對于 C50混凝土，配比中水泥用量在272kg/m3時，其28天抗壓強度與對比試樣基本相同。

同時可以看出，在強度接近的情況下，使用 P·II42.5R 水泥時，不論是 C30混凝土還是 C50混凝土，水泥的用量減少，摻合料的用量增加。為進一步對比兩者的的實際應(yīng)用情況，選取以上試配試驗中強度與基準(zhǔn)基本相近的兩組配合比（1# 和2#，5# 和7#）來做比較。

每次試配均檢測混凝土的凝結(jié)時間，對應(yīng)每組試配留置3d、7d、14d、28d 齡期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件100mm×100mm×100mm 各一組，用于檢測混凝土不同齡期的標(biāo)養(yǎng)強度；同時對應(yīng)每組試配留置14d、28d 齡期標(biāo)養(yǎng)的150mm×150mm×150mm 試塊各1塊，用于檢測混凝土同條件強度及回彈強度。

2.2對比試配結(jié)果及分析

（1）新拌混凝土的性能如表4所示。

從出機狀態(tài)來看，不論使用 P·O 普通水泥，還是使用P·II 硅酸鹽水泥，新拌混凝土的流動性均能滿足設(shè)計要求，和易性良好。

（2）混凝土力學(xué)性能如表5所示。

從表5來看，不論使用 P·O 普通水泥，還是使用 P·II 硅酸鹽水泥，混凝土的力學(xué)性能基本接近，均能滿足設(shè)計要求。

表4　混凝土的出機狀態(tài)

表5　混凝土的強度　MPa

（3）混凝土的耐久性

混凝土耐久性是混凝土的一項重要指標(biāo)，本試驗通過測試混凝土的抗?jié)B性能和抗凍性能來度量混凝土的耐久性能。由于公司不具備檢測混凝土抗凍性能的試驗設(shè)備，采用委托檢測的方法檢測混凝土的抗?jié)B性能和抗凍性能，委托唐山市中權(quán)檢測中心檢測混凝土的耐久性，結(jié)果見表6。

表6　混凝土抗?jié)B性能和抗凍性能

由表6數(shù)據(jù)可見，使用 P·II 水泥取代 P·O 水泥生產(chǎn)混凝土?xí)r，在不摻加任何膨脹劑和引氣劑的情況下，抗?jié)B性能均能達到 P12，抗凍性能滿足抗凍等級大于250次凍融循環(huán)的要求。在250次凍融循環(huán)時，相同強度等級的混凝土，質(zhì)量損失接近，但使用P·II硅酸鹽水泥試件的相對彈性模量下降的更少，說明其抗凍性更好。因此，使用 P·II 硅酸鹽水泥取代P·O 普通水泥生產(chǎn)混凝土可以保持較好的耐久性。

3　工程實際應(yīng)用情況

唐山冀東混凝土有限公司任各莊站于2011年8月7日購進冀東水泥灤縣有限責(zé)任公司試生產(chǎn)的 P·II 型硅酸鹽水泥300噸，截止到8月22日共進貨1198.5噸。于8月29日開始試生產(chǎn)，選取的工程項目為唐山鳳凰新城居住、商業(yè)項目 A 標(biāo)段一期，施工單位為中鐵建工集團有限公司，工程應(yīng)用情況如表7所示。

在此次的工程驗證中，自8月29日至9月19日共生產(chǎn)了712m3混凝土，其中 C30混凝土549m3；C40混凝土163m3，其使用的部位均為墻、柱和梁等關(guān)鍵部位，因此所使用的配合比和試驗結(jié)果具有較強的代表性。

在實際生產(chǎn)過程中，C30混凝土的水泥用量做了微調(diào)整，在8月29日到9月4日為146kg/m3，9月6日至9月13日為161kg/m3，其膠凝材料總量不變，粉煤灰的用量未變，只是將礦粉等量下調(diào)15kg/m3。外加劑用量根據(jù)實際混凝土出機狀況做微調(diào)整。

強度結(jié)果如表8所示，7d 標(biāo)養(yǎng)強度達到設(shè)計強度的65%以上，14d 標(biāo)養(yǎng)強度基本達到100%，28d 標(biāo)養(yǎng)強度最低達到115%，平均可達128%；14d 同條件養(yǎng)護試塊抗壓強度也達到了100% 以上，28d 同條件養(yǎng)護最低強度達到120%，平均可達130%?；炷临|(zhì)量較為穩(wěn)定，有利于出廠控制，且工程實體結(jié)構(gòu)的28d 回彈強度也能夠滿足工程結(jié)構(gòu)驗收要求，合格率為100%。

因此，通過混凝土試生產(chǎn)的驗證，P·II42.5R 水泥及相應(yīng)設(shè)計的配合比滿足工程使用條件，完全可以替代 P·O 水泥來生產(chǎn)混凝土。

在實際生產(chǎn)過程中，混凝土出廠穩(wěn)定性大大提高，混凝土坍落度經(jīng)時保留值明顯改善，施工現(xiàn)場加水現(xiàn)象相應(yīng)減少，混凝土試件標(biāo)養(yǎng)強度符合設(shè)計要求，實體結(jié)構(gòu)28d 回彈（按碳化2mm 計算）能滿足設(shè)計強度的85% 以上，結(jié)構(gòu)實體60d 回彈以碳化2mm 計算達到設(shè)計強度100% 以上，能夠滿足結(jié)構(gòu)驗收要求。使用 P·II 水泥來生產(chǎn)混凝土的另一個顯著特點是混凝土實體結(jié)構(gòu)泌水和滯后泌水現(xiàn)象得以緩解，地下連續(xù)墻豎向裂縫得以改善，混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)方差明顯下降，混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制明顯提升。

4　經(jīng)濟成本核算

由于唐山冀東混凝土有限公司生產(chǎn)的混凝土強度等級在C10至 C50之間，所以成本核算以 C30和 C50為基準(zhǔn)計算，用同期 P·II 硅酸鹽水泥與 P·O 普通水泥配制的預(yù)拌混凝土配合比進行成本分析，原材料成本對比數(shù)據(jù)如表9所示[2]。

表7　灤縣 P·Ⅱ42.5R 水泥用于生產(chǎn)混凝土的試生產(chǎn)情況

表8　用灤縣 P·II42.5R 水泥生產(chǎn)的混凝土強度情況　MPa

表9　配合比成本對比情況

使用 P·II 硅酸鹽水泥取代 P·O 普通水泥試配混凝土，單方混凝土的水泥用量減少40～70kg，摻合料增加40～60kg 左右，混凝土材料成本顯著降低，C30和 C50單方混凝土材料成本可降低7元左右，對于混凝土生產(chǎn)企業(yè)來說，經(jīng)濟效益非常顯著。

對于年產(chǎn)120萬m3混凝土的企業(yè)，若成本降低按7元/m3計算，則一年可節(jié)約成本：120萬×7＝840萬元，效益相當(dāng)可觀。

5　結(jié)論

（1）采用 P·Ⅱ 水泥替代 P·O 水泥生產(chǎn)混凝土?xí)r，由于水泥穩(wěn)定性的提高，混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定性大幅提高，生產(chǎn)中可以適當(dāng)降低混凝土強度富余系數(shù)，使得混凝土配合比設(shè)計更加經(jīng)濟合理，并且提高了混凝土工程質(zhì)量。

（2）由于 P·Ⅱ 硅酸鹽水泥質(zhì)量穩(wěn)定，其中的摻合料數(shù)量和質(zhì)量較少，對混凝土施工性能的可控率大大提高，實際生產(chǎn)過程中，由于水泥變化帶來的外加劑適應(yīng)性問題、混凝土滯后泌水、混凝土凝結(jié)時間異常、混凝土坍落度損失較大等控制問題大大降低，使得混凝土質(zhì)量控制難度降低。

（3）混凝土生產(chǎn)過程中，提高了礦物摻合料的使用量，減少了至少10% 的混合材的二次倒運帶來的燃油消耗同時降低了尾氣、噪音、粉塵的產(chǎn)生，符合國家的節(jié)能減排的綠色生產(chǎn)要求。

（4）經(jīng)濟效益上，每方混凝土大概可以節(jié)約7元，以本地年生產(chǎn)總量為例，每年混凝土生產(chǎn)總量約為1000萬方，如果全部使用 P·II 硅酸鹽水泥，則可以節(jié)約成本7000萬元，經(jīng)濟效益十分可觀。

[1] GB175—2007．通用硅酸鹽水泥[S]．

[2] 用 P·Ⅱ 硅酸鹽水泥與摻合料配制優(yōu)質(zhì)預(yù)拌混凝土技術(shù)研究效益分析報告[Z]．唐山冀東混凝土有限公司，2013.12．

［通訊地址］河北省唐山市豐潤區(qū)林蔭路冀東水泥股份有限公司（064099）

孫麗麗，唐山冀東混凝土有限公司主任工程師。