摘 要：从各种技术角度介绍了提高混凝土技术经济性的切实可行的方法。
关键词：混凝土；技术经济性；单掺；双掺
从1824 年约瑟夫·阿斯帕丁(J·Aspdin) 发明波特兰水泥后，混凝土的生产技术迅速发展，混凝土的用量急剧增加，广泛应用于国民经济的各个部门。至今，混凝土已成为世界上用量最多的人造材料。因此，有效地降低混凝土的成本，提高混凝土的各项技术性能，对于充分利用有限的投资，延长混凝土结构物的使用寿命，减少自然资源的消耗，保护生态平衡，有着非常巨大的技术经济效益和社会效益。
在混凝土的基本组成材料中，水泥的价格最贵。因此，在满足对混凝土质量要求的前提下，单位体积混凝土的水泥用量愈少愈经济。减少水泥用量不仅能提高经济性，而且还会带来技术上的优势。例如:对于大体积混凝土，水泥用量少可能减少由于水化热过大引起裂缝的危险性；在结构用混凝土中水泥用量的增大会导致干缩的增大和开裂。
1 提高混凝土技术经济性的有效途径
1.1 合理设计混凝土配合比
混凝土拌合物的需水性主要取决于两个方面：(1) 骨料的品种、最大粒径和级配； (2) 水泥品质。在保持水灰比不变的情况下，需水性愈大，水泥用量也必然增大。因此，原材料的选择合理与否对混凝土的技术经济性有很大影响。
骨料的最大粒径越大，需水性越小，水泥用量也将越少。因此，在条件许可的情况下，粗骨料的最大粒径应尽可能选得大些。对于水泥用量少的贫混凝土(每1m3混凝土的水泥用量≯170kg) ，采用大骨料更为有利。粗骨料最大粒径(DM)对用水量(W0) 和水泥用量(Co) 的影响如表1 所示。
粗骨料的级配对混凝土拌合物需水性的影响也很大，选择合理的骨料级配，可以降低水泥用量。试验采用级配良好的细度模数为2.65 的河砂，粗骨料分别采用最大粒径均为40mm的单粒级和连续粒级碎石，试验结果如表2 所示。
由于细骨料(砂) 的粒径较小，其空隙率和总表面积均比较大，因此砂率的变动会使骨料的空隙率和总表面积有显著改变，对混凝土拌合物的用水量和水泥用量也均有较大影响(如图1 所示) 。
由图1 可以看出，采用最佳砂率时，能使混凝土拌合物获得所要求的和易性和强度，而水泥用量最少。因此，在工程实践中，在条件许可的情况下，应尽可能通过试验找出最佳砂率。
实验表明，不同品种的水泥或不同厂家生产的同一品种的水泥，其标准稠度用水量有时有较大不同。因此用具有不同标准稠度用水量的水泥配制具有相同流动性和W/C的混凝土，其用水量是不同的，同样水泥用量也不同，其影响如表3 所示。
上述试验分析表明，如果原材料选择合理，通过精心设计混凝土配合比，就会以最少的用水量和水泥用量获得混凝土拌合物所需要的和易性，并且在运输和浇筑过程中保持均匀一致而不出现分层离析现象，密实成型后能保持体积稳定而不产生严重的泌水现象，从而使硬化混凝土获得所要求的强度、良好的结构连续性和密实性。
1.2 单掺磨细粉煤灰
在混凝土中掺入一定量的粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，生成硅酸钙凝胶，作为胶凝材料一部分起增强作用，并消除使水泥浆体中物理力学性质脆弱和化学性质不稳定的Ca(OH)2外，粉煤灰在新拌混凝土中，粉煤灰微珠既有独特的“滚珠轴承”和“解絮”扩散的行为，又能与水泥和细砂共同发挥混凝土颗粒级配中的微集料作用，从而改善新拌混凝土和硬化混凝土的均匀性，最终使水泥浆体形成高度致密的“微混凝土”。
掺磨细粉煤灰混凝土的技术性能试验结果如表4 所示。
试验结果表明，用适量磨细粉煤灰取代一定数量的水泥后，不但能保持和易性和28d 强度与基准混凝土等效，而且粉煤灰的增密作用使粉煤灰混凝土的抗渗性和后期强度显著提高。同时有研究资料表明，粉煤灰还可以从化学上稳定Ca OH)2，从物理上细化毛细孔，大大改善混凝土的抗化学侵蚀能力，有效降低水化热，并使混凝土的抗拉应变能力和弹性模量提高，收缩性减小。
尽管在混凝土中掺入一定量的粉煤灰有降低混凝土的碱度，削弱对钢筋的保护之虞，但美国混凝土学会的研究表明，粉煤灰混凝土能保持较高的碱度，粉煤灰与Ca(OH)2的作用实质上并没有改变碱性条件，近年的许多研究也都证实了这一点。另外，粉煤灰能改善混凝土的体积变化，避免混凝土出现微裂缝，提高气密性，从而显著增强抗碳化能力。亦即粉煤灰混凝土对于保持钢筋表面钝化膜是有保障的。
1.3 单掺高效减水剂
目前世界各国对混凝土减水剂的研究和应用，已越来越广，而成为混凝土不可缺少的第五组分，尤其是高效减水剂的开发应用是现代混凝土技术的重大发展。实践证明，在现代混凝土材料与技术领域里，欲生产高质量的混凝土，已几乎没有不使用高效减水剂的。在混凝土中掺加高效减水剂的技术经济性如表5 所示。
试验结果(表5) 表明，在混凝土中掺入高效减水剂可取得如下技术经济效果：①保持和易性不变，可减水25% ，28天强度提高90% ，抗渗性提高4 - 5 倍； ②保持和易性不变，在节约25 %水泥的情况下，28 天强度仍可提高26 % ，抗渗性提高2 倍多； ③保持用水量和水泥用量不变，坍落度可提高17cm ，28 天强度提高27 % ，抗渗性提高3 倍。
1.4 双掺磨细粉煤灰和高效减水剂
在混凝土中双掺磨细粉煤灰和高效减水剂，能使粉煤灰的物理效应和高效减水剂的化学效能协同作用，相得益彰，充分发挥其潜能，显著提高混凝土的技术经济性。试验结果如表6。
试验结果(表6) 表明，双掺磨细粉煤灰和高效减水剂，在保持和易性和28天强度与基准混凝土等效的情况下，可以节约水泥36% ，60天强度提高12.6% ，抗渗性提高2.25倍，说明其技术经济性是十分显著的。
