淺談商品混凝土生產過程中的“平衡”

雷慶元

混凝土是當今世界上使用量最大、最為廣泛的首選建筑材料，它具有強度高、耐久性好、原料來源廣、制作工藝簡單、成本較低、適用于各種自然環境等優點。自20世紀70年代末商品混凝土在我國問世以來，已經走過了近三十年的歷程，在這三十年中，無論是從數量上還是從質量上，也無論是從技術上還是從管理上，我國商品混凝土都有了很大的發展。

與混凝土打交道也有5年多的時間了，從開始的混凝土施工、養護，到后來的商品混凝土產品新技術、新工藝、新材料的研發和商品混凝土的實際生產控制，積累了不少的研發和生產經驗，認識到在商品混凝土生產過程中存在著一些“平衡”：商品混凝土的工作性能和力學性能之間的平衡；混凝土生產成本中，各原材料成本控制之間的平衡。

混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌合物，這一拌合物具有一定的流動性、黏聚性、保水性和可塑性。隨著時間的推移，膠凝材料的反應不斷進行，水化產物不斷增加，形成凝聚結構，此時混凝土開始凝結硬化，逐步失去流動性和可塑性，最終形成具有一定強度的水泥石。凝結硬化以前的混凝土拌合物我們通常稱為新拌混凝土，凝結硬化后的混凝土稱為硬化混凝土。對于新拌混凝土我們追求的主要是它的工作性能，而對于硬化混凝土我們追求的就是它的力學性能、耐久性能。

影響商品混凝土工作性能的因素很多，其中用水量和砂率是最直觀的兩個方面。而影響混凝土力學性能最主要的因素就是混凝土的水灰比和致密性。

新拌混凝土是一個由各原材料間相互包裹而形成的流動體。水跟水泥等膠凝材料發生水化反應，產生水泥漿，水泥漿填充砂子之間的空隙，并將砂子包裹起來就成了砂漿，砂漿再填充石子的空隙把石子包裹起來就成了混凝土。實際生產中的用水量大概只有25%-30%是用來跟膠凝材料起水化反應的，其他的都是用來提供混凝土流動性的，水是提供混凝土流動性的最主要因素?，F在商品混凝土的施工方式基本都是采用泵送，對混凝土的流動性要求比較高，所以為了滿足良好的工作性能，充足的用水量是必不可少的。

水灰比是指混凝土生產配合比中，水的質量與膠凝材料總質量的比值，它是影響混凝土強度的根本因素。水泥等膠凝材料發生水化反應產生凝膠體的需水量是有限的，多余的水對混凝土的水化反應起不到任何作用，反而由于多余水的運動會在混凝土結構中產生較多孔洞，甚至水流通道，嚴重影響結構的致密性，從而影響強度和耐久性。所以一般水膠比越大，混凝土的強度會越低，水膠比越小，混凝土的強度一般就越高。所以用水量即不能太大也不能太少，太大會導致混凝土強度達不到設計要求，而太少則滿足不了施工需要，故在實際生產前，一定要通過大量試配來找到這個用水量的平衡點。

砂率是指混凝土骨料中，砂子的重量占骨料總重量的百分比，砂率對混凝土的流動性影響很大。我們可以把混凝土看成是砂漿跟石子的拌合物，把砂漿看成是砂子和水泥漿的拌合物。當砂漿填滿石子之間的空隙并包裹住石子后，就能帶動石子一起流動，才能有良好的流動性。只有當砂漿量充足時，我們的泵機才能將混凝土泵送上施工平臺并且保證在泵送過程中，原材料之間不發生分離。這時就需要有足夠的砂子來和水泥漿拌合成砂漿，這就是實際生產中經常說的砂率一定要夠。當然，砂率也不是越大越好，當砂率超過一定范圍后，砂子的增加，對砂漿量的增加已經不明顯了，對砂漿黏度的提高比較明顯，當砂漿黏度增加時，砂漿自身的流動阻力會變大，流動性會變差，也就不易泵送。

我們也可以從骨料之間的相互填充來分析砂率的變化規律。由于砂子的粒徑比石頭的粒徑小，那么砂子首先是填充在石子的空隙中，使骨料間的空隙率不斷降低，這時用來填充骨料之間空隙所需的水泥漿就會變少，那么就會有充足的水泥漿來提供流動。當石頭的空隙填滿以后，就不能再容納多余的砂，如果砂子的用量繼續增加，由于砂子的粒徑小，它的比表面積比石子的大，這時骨料的總空隙率反而會隨著砂子用量的增加而變大，這時需要用來包裹砂石的水泥漿就會增加，相對的提供流動的水泥漿就會顯得不足，混凝土的流動也就變差。所以對于混凝土來說，存在著一個最佳砂率，當實際砂率小于這個最佳砂率，砂率越大，混凝土的流動性就越好，工作性也就越好。

在混凝土的結構中，石子起到的是一個骨架作用，而砂子主要充當著一個潤滑作用，石子的用量和堅硬程度對混凝土的強度影響很大。石子越多，它跟水泥漿的粘結面積越大，那么石子跟水泥漿的粘結力以及咬合力也越強，它們的界面就越不容易被破壞，強度自然就高。一般混凝土配合比中骨料的總質量是一定的，隨著砂率的增大，石子的數量自然就會減少，那么混凝土的骨架就會顯得不夠，石子跟硬化水泥石的接觸界面也顯得不夠，界面的抗破壞能力也差，強度自然要受到影響，所以一般砂率越大，混凝土的強度往往越低。故在實際生產中找到一個砂率平衡點，既要保證混凝土有良好的流動性，又不能影響硬化混凝土的力學性能就顯得尤為重要。

既然混凝土的工作性能跟力學性能有這么一些矛盾，那么實際生產中我們就一定要掌握好這個平衡，因為我們追求的混凝土性能是這兩個性能的綜合體，缺一不可。

構成混凝土的原材料主要有：水泥、粉煤灰、砂、石、減水劑、水等。其中水泥一般都是使用較大水泥廠生產的產品，質量一般都比較穩定，價格波動不大；粉煤灰的質量差異比較明顯，一級、二級、三級灰的性能指標差異不小，價格差別也比較大；砂、石的性能往往也有比較大的差別，其中砂石含泥量、石子的材質、壓碎指標、針片狀等對價格的影響也較大；減水劑一般選用后，就不會輕易變更，減水劑的性能也比較穩定，所以價格也還比較穩定。這些原材料中，減水劑的價格最貴，水泥次之，粉煤灰再次之，砂石的價格相對便宜的多。

企業在選擇粉煤灰時，有時為了成本考慮，可能會偏向于選擇價格相對便宜的三級灰甚至假灰，便宜的粉煤灰，細度一般比較粗，玻璃微珠偏少，活性較低。當粉煤灰的細度粗、玻璃微珠偏少時，那么它的填充水泥顆?？障兜哪芰σ约皾櫥芰Χ驾^差，從而導致粉煤灰的需水量變大，在混凝土生產用水量不變時，為了達到同樣的流動性，減水劑的摻量肯定要提上去，而減水劑的價格一般是各材料里最貴的。粉煤灰的價格是降了，可減水劑摻量的增加導致了減水劑用量增加，這個總成本到底是降了還是增加了，就要多比較了。

砂、石是混凝土各原材料中，使用量最大的。有些企業想著從這方面來節省成本，進購一些價格更便宜的砂石，而這些砂、石往往含泥量大、針片狀多、壓碎指標高等。為了保證混凝土的生產強度，往往需要增加膠凝材料的使用量或者水泥構成比例等，來保證強度；砂石中的含泥高，那么它們對減水劑的吸附能力就會增加，為了保證混凝土的流動性和控制好混凝土的塌落度損失，就必須要增加減水劑的摻量；一般混凝土生產都要求采用花崗巖，一些企業為了節省成本，采用石灰石來取代花崗巖。石灰石的壓碎指標肯定比花崗巖高，而且它表面會吸附一層石粉，這些石粉對水和減水劑有一定的吸附作用，在實際生產中為了保證強度和流動性，同樣的也要調整膠凝材料的用量，增加減水劑的摻量。這些調整方法都會增加膠凝材料和減水劑的用量，而膠凝材料和減水劑的價格比砂石要貴的多。進購性能差的砂石是否真的能把混凝土生產的總成本降下去，這個值得懷疑。

這兩個“平衡”的把握，是商品混凝土生產過程中的重點難點，如何能有效的解決這兩個問題，也是行業技術人員、管理人員的職責和目標，在保證商品混凝土的各項性能滿足設計要求的情況下，盡可能的降低生產成本，為公司創造更高的利潤。

參考文獻：張承志.《商品混凝土》.化學工業出版社.2010.