商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品，而不是混凝土的品种，它应包括大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合，它的普及程度能代表一个国家或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程，混凝土从搅拌、运输到浇灌需1～2h，有时超过2h。因此商品混凝土搅拌站合理的供应半径应在l0km之内。随着商品混凝土的普及和发展，现浇混凝土成为今后发展方向。在我国许多大城市，如北京、上海、天津、广州、深圳等，商品混凝土搅拌站都在一百个以上，其规模和工艺水平不亚于发达国家。许多中小城市也在推广应用商品混凝土。 一. 概述 流态混凝土用作商品混凝土时，对新拌混凝土的流动性和流动性损失的控制要更严格。因为运距较长，交通堵塞等因素，要求坍落度损失小，2h(有时超过2h)内混凝土应保持流动性，浇灌时要求泵送。用后掺法虽然能解决坍落度损失和泵送等问题，但是增加了搅拌时间或次数，这样影响商品混凝土的产量,并且使搅拌操作复杂。即使这样在泵送前掺超塑化剂，在搅拌运输车中快速搅拌3min，也不能充分发挥超塑化剂的分散作用，拌合物均匀性差。因此，至少在我国，后掺法不易推广，还是采用同掺法好。这就要求研究新的超塑化剂，保证新拌混凝土的流动性保持在2h或2h以上，而不影响硬化混凝土的强度，特别是早期强度。 我国商品混凝土中，约70％是标号C25～C40，C50～C60 在一些重要工程中应用，个别特殊情况采用C70～C80。为了减少水泥用量、改善新拌混凝土的工作性，以及提高硬化混凝土性能，特别是耐久性，应当掺用粉煤灰。这样在掺10％～25％粉煤灰的情况下，可以减少单位水泥用量10％～20％。计算 表明，基准混凝土中掺20％粉煤灰(减少水泥用量10％情况 下)可节省能源10％。基准混凝土掺超塑化剂(减少水泥用量15％时)配制流态混凝土可节省能源15％。当粉煤灰和超塑化剂同时掺用时可节省能源25.5％。因此，将粉煤灰和超塑化剂同时掺用配制流态混凝土是最节能的，并且在性能和节能两方面都可得到满意的效果。 流态混凝土由于掺超塑化剂使拌合物流变性得到改善，即屈服值减小、塑性粘度降低和滞后圈变小，因而几乎接近牛顿型流体。这样就增加了流态混凝土的可泵性。基准混凝土中掺0.4％～0.8％(最好是0.75％)超塑化剂所得到的流态混凝土，其泵送压力降低25％一35％。 泵送混凝土在泵压的作用之下，会产生坍落度损失、离析和堵泵现象。关键是通过混凝土配合比和超塑化剂的成分来调整拌合物的均匀性和稳定性、流动性和枯聚性。在泵送混凝土中，细粉料(<0.25mm)的用量应在350～400kg/m3之间，水泥用量不得低于250kg/m3，粗集料最大粒径为25mm或31.5mm。另外，最好掺用粉煤灰，因为粉煤灰在较大降低屈服值的同时，塑性粘度降低小—些，这样使拌合物保持一定的粘聚性，提高了稳定性，从而防止离析和堵泵现象。 流态混凝土主要用于高层建筑的基础、梁、柱、框架、桥梁等现浇混凝土，以及T型接头的整体浇灌。特别是配筋密集、不易振捣或不需振捣(“自坍”或“自流平”)的情况下。 二. 商品混凝土的特点和原材料的选择 商品混凝土是以集中搅拌的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。商品混凝土在市场竞争中的唯一要求是保证工作性、强度和耐久性的前提下其成本和售价最低。降低成本的技术途径是正确选择原材料和配合比。 1.商品混凝土的特点 （1）由于是集中搅拌，因此能严格在线控制原材料质量和配合比，能保证混凝土的质量要求； （2）要求拌合物具有好的工作性，即高流动性、坍落度损失小，不泌水不离析、可泵性好； （3）经济性, 要求成本低，性能价格比高。 2. 原材料的选择与要求 1). 水泥的选择 通常采用硅酸盐水泥、普硅水泥或矿渣水泥，对水泥的基本要求是： （1）相同标号时,选择富裕系数大的水泥，因为水泥是使混凝土获得强度的“基础”； （2）相同强度时选择需水量小的水泥。水泥的标准稠度需水量在21％～27％，在 配制混凝土时采用需水量小的水泥可降低水泥用量； (3). 选择C3 S高、C3A低(<8％)、碱含量低(<1％)，比表面适中(3400cm2/g～ 3600cm2/g)、颗粒级配好的水泥； （4）合理使用不同标号的水泥。配制C40以下的流态混凝土时应用32.5Mpa普硅水泥；配制C40以上的高性能混凝土应用42.5Mpa硅酸盐水泥或普硅水泥； (5) 针对不同用途的混凝土正确选择水泥品种，如要求早强或冬季施工尽量采用 R型硅酸盐水泥，大体积混凝土采用矿渣水泥或普硅水泥。 2)．矿物细掺料的选择 常用的矿物细掺料有粉煤灰、磨细矿渣、沸石粉、硅粉等。配制商品混凝土时对矿物细掺料的基本要求是： (1) 售价低、具有一定的水化活性，能替代部分水泥，在保证强度和其它性能的情 况下，应多掺矿物细掺料，使混凝土的成本降低； (2) 需水量比小(<100％)，颗粒级配合理能提高拌合物的流动性； (3) 合理使用不同品种的细掺料，配制C60以下的流态混凝土时采用II级粉煤灰，C60～C80采用I级粉煤灰或磨细矿渣，100Mpa以上的高性能混凝土掺硅粉。 3). 集料的选择 粗细集料都应符合有关标准的要求。正确选择集料能确保混凝土工作性、强度和经济性。 （1）细集料：砂子的颗粒级配合理、含泥量低有利于强度和工作性的提高。人工砂和风化山砂的需水量大、颗粒形状和级配不合理使拌合物流动性下降。河砂是理想的细集料，使用时应正确选择细度模数。配制高强混凝土时应用粗砂，普通流态混凝土用中砂。砂子的细度模数影响混凝土的砂率和用水量，砂率高用水量大，坍落度损失快。砂率偏低容易产生泌水和离析。 （2）粗集料：石子的最大粒径和级配影响混凝土的用水量，砂率和工作性。配制高强混凝土和高性能混凝土时应采用高强度的碎石，其最大粒径应为19mm或25mm，因为高强混凝土的强度几近为石子强度的二分之一。普通流态混凝土采用最大粒径25mm或31.5mm碎石，采用泵送工艺时石子最大粒径应小于泵出口管径的三分之一，否则产生堵泵现象。目前市场连续级配的碎石较少，多数为单一粒级、这时应采用二级配石子。若采用单一粒级的石子应提高砂率。 混凝土的砂率与石子的最大粒径有关，大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的问题。在配制流态混凝土时，若采用较大粒径(如31.5mm)碎石与中细砂(Mx=2.50)配合可以降低砂率和用水量，因而降低混凝土的成本。 4) 外加剂的选择 商品混凝土所用的外加剂应包括：引气减水剂、高效缓凝引气减水剂、缓凝减水剂、高效缓凝减水剂、泵送剂、高效泵送剂等。选择外加剂的原则： (1) 根据所配制的混凝土类型选择相应的外加剂品种; (2) 根据混凝土的原材料、配合比和标号确定对外加剂的减水率和掺量的要求; (3) 根据工程类型、气侯条件、运输距离，泵送高度等因素，确定对坍落度损失程度、凝结时间和早期强度的要求; (4)其它特殊要求(如抗渗性、抗冻性、抗浸蚀性、耐磨性等)。 最后、通过混凝土试配，经济性评估后才能应用外加剂。 三. 混凝土配合比设计和优化 商品混凝土的工艺不同于现场搅拌的混凝土，运输距离和时间的存在必须控制坍落度损失。因此在设计混凝土配合比时应考虑如下因素： (1) 根据运距和运输时间确定初始坍落度：近距离(<10km)或1h时，初始坍落度为18cm～20cm；远距距离(>10 km)或2h时，为20cm～22cm。 (2) 控制坍落度损失，即控制入泵前的坍落度应大于15cm。因为坍落度<15cm时可泵性差。而坍落度>20cm时，浇筑后混凝土长时间保持大流动性状态、其稳定性差容易产生离析，凝结慢。 (3) 初凝时间的控制：梁板柱浇筑时初凝时间8 h～12h，大体积混凝土为12h～15h。 (4) 商品混凝土作为一种建材产品参与市场竞争必须考虑经济性，在保证技术性能的前提下售价最低。对商品混凝土总的要求是：稳定、可靠、适用和经济。 传统的混凝土配合比设计方法(即假定容重法和绝对体积法)是以强度为基础的，即根据“水灰比定则”设计配合比。而我们提出的全计算配合比设计方法是以工作性、强度和耐久性为基础，通过混凝土体集模型推导出用水量和砂率计算公式，并且将此二式与水灰比定则相结合实现FLC和HPC的组成和配合比的全计算。全计算法与传统设计方法相比较，全计算法使混凝土配合比设计由半定量走向全定量，由经验走向科学。与传统配合比设计相比，全计算法更方便快捷地得到优化的混凝土配合比。 现以广州永兴搅拌站应用实例说明配合比的优化过程。 1．C30流态混凝土(广州永兴搅拌站) 表-1 C30流态混凝土试配结果 条件：粤秀PS525#水泥，II级粉煤灰，碎石(5—10mm，10～31．5mm)二级配(3：7)，掺CL--2缓凝减水剂配制C30流态混凝土，其初始坍落度为18—20cm，2h后坍落度大于15cm。混凝土试配结果列入表-1。 由表-1中的试验结果说明： (1)搅拌站原配合比(№1)由于砂率太小而产生严重泌水。应调整砂率： 浆体体积：Ve=185+280/3.15 + 100/2.50 + 15=329 (L) 石子最大粒径31.5mm时：干砂浆体积 Ves=420 L, 砂率： SP= (Ves－Ve＋W)/(1000－Ve)×100%=(420－329＋185)/(1000－329)×100%＝ 41% 由于采用粗砂，其砂率应增加2％一4％，因此砂率应提高到43％一45％。显然原配合比砂率太小，必然产生泌水。 (2)配合比№2虽然将砂率提高到45％，但2h的坍落度仍不能满足要求。 (3)配合比№3、4、5的砂率提高到47％，其坍落度损失得到有效地控制，2h的坍落度均大于15cm。 (4)配合比№5采用日本麦斯特公司的缓凝减水剂，对延缓坍落度损失的效果与CL-2相当。 (5) 配合比№6采用改进的CL-2配方，对坍落度损失控制最佳，2h坍落度几乎不损失。 2．C30流态混凝土对比试验 为了进一步说明混凝土原材料的选择和配合比设计的重要性，我们在相同条件下改变砂石的品种进行试配试验。 (A)条件：粤秀PS525#水泥，Ⅱ级粉煤灰，中细砂(Mx=2.50)，碎石(5～25mm)，掺CL-2配制C25、C30流态混凝土，其试配结果如下(见表--2)。 表-2 流态混凝土试配结果 (注：№9－C25) 由表-2中的试数据说明： (1)在相同试验条件下由采用了最大粒径较小(25mm)的石子和中细砂(Mx=2.50)使 混凝土的用水量增大(195kg/m3)，坍落度损失加快。 (2)配合比№8和№9采用改进的CL-2配方，其坍落度损失有所延缓，但2h后的坍落度仍不附合要求。 (3)配合比№9是采用全计算法设计的，其经济性明显优于其它配合比。 表3 C30流态混凝土试配结果 注：平均气温20℃，№6－C30 (B )条件：采用中细砂(Mx=2.50)，二级配碎石(5mm一10mm；10mm～31．3mm)，其它相同。试配结果如下(表--3)。 试配结果说明： (1)配合比№l大小石子为6比4，砂率偏小产生离析。 (2)配合比№2大小石子为7比3，砂率43％，粘聚性稍高。 (3)配合比№3、4和5，工作性正常。 (4)配合比№6为C25参考配合比，能节约水泥，初始坍落度略小。 结论：虽然以上配合比均能满足2小时坍落度大于15cm的要求，但以配合比N94的效果最佳。 3.固定用水量法的应用许多搅拌站技术人员提出，最好用一种外加剂配制不同标号的商品混凝土。如果用水量变动范围不大(!70kg/m3～185kg/m3)是可以实现的。在个别搅拌站已采用"固定用水量法"设计混凝土配合比。 表-4 C20～C30流态混凝土试配结果 注：普硅525水泥，中砂，碎石(5～31.5mm) 表-5 C15～C30流态混凝土试配结果 注：普硅423水泥，Ⅱ级FA，中砂，碎石(5～25mm) 表-4和表-5中列举了用固定用水量法计算配合比的试配结果，由此说明，固定用水量使外加剂使用方使简单，对不同强度等级的混凝土只需采用同一掺量。 固定用水量法计算配合比时，必须用全计算法的公式计算砂率。 SP =(Ves－Ve＋W)/(1000－Ve)×100% 现以表-5中的配合比和条件为例计算砂率(SP)： 石子最大粒径25mm时, Ves =430 l/m3; 对于非引气混凝土, Va =15 l/m3(含气量1.5%);浆体体积, Ve =W+Vc+Vf+Va , 对于C15、C20、C25和C30的拌合物，Ve分别为284，293、3103和313 l/m3。 现将C25的所有数据代入上式得到： SP = (430－303＋162)/(1000－324)×100% =41.5% 同样的计算得到,C15、C20、C25和C30的砂率分别为43.0%、42.3%、41.5%和40.6%。与试配结果基本一致(相差不到1%)。 另外，CSP-7掺量的计算： μ＝<(210－162)/210＋0.04/>×9.17%＝2.46% (实际掺量2.5%、浓度40%)。 如果采用传统的方法设计流态混凝土的配合比，不可能得到象表-5中的优化配合比。因为它超出了传统配合比的设计范围。 此例证预示了一个方向，采用复合超塑化剂配制低标号的高性能混凝土，这对商品混凝土是十分重要的。由于胶凝材料用量少，既提高了混凝土的综合性能，又大大降低了成本。
