0 引言

眾所周知，建工、水工、港工、公路等行業使用的混凝土，因其功能、施工條件、服役環境等的差異，配制混凝土使用的原材料及其用量存在差異。例如，水工混凝土（ 本研究指主要用于水電水利工程擋水建筑物的普通混凝土）因必需承擔水壓力，體積龐大，少則數萬立方米，多則數十萬乃至數千萬立方米（ 如長江三峽工程的壩體混凝土澆筑量多達約 1 600 ×104m3[1]） ,配制時需要努力降低水泥用量，以減少混凝土的絕熱溫升值和提高混凝土的抗裂能力； 建工混凝土（ 本研究指主要用于工業與民用建筑工程主體結構的普通混凝土） 因主要使用泵送施工，混凝土的流動度要求高（ 一般為 100~220 mm） .但是，不同行業使用的混凝土，它們的主要原材料都是水泥、砂子、石子、水等，都需要混合、攪拌，所以，混凝土配合比的設計原理和方法是相通的，互相是可以借鑒的。

本研究對比分析了水工混凝土與建工混凝土的膠凝材料用量、摻合料和機制骨料的品質要求、骨料的基準含水狀態、強度等級的設計齡期、配合比的設計原則等，指出建工混凝土宜加大摻合料應用力度、積極使用機制砂石料、探索使用以飽和面干狀態作為混凝土配合比設計時砂石骨料的基準含水狀態、延長強度等級的設計齡期和實踐強度與耐久性并重的混凝土配合比設計原則，供工程技術人員參考。

1 水工混凝土與建工混凝土的對比分析。

1.1 膠凝材料用量。

水工混凝土多為 C20、C25、C30 的素混凝土，強度等級不高，但抗滲等級相對較高（ 多為 W6~W10） ,所以水膠比多為 0.45~0.55.配制水工混凝土的膠凝材料用量多為140~250 kg \ue4d4m3.DL\ue4d4T 5330-2005《水工混凝土配合比設計規程》（ 以下簡稱“DL\ue4d4T 5330-2005”） 沒有膠凝材料最小用量的限制，但 DL\ue4d4T 5144-2001《水工混凝土施工規范》（ 以下簡稱“DL\ue4d4T 5144-2001”） 規定“大體積內部混凝土的膠凝材料用量不宜低于 140 kg\ue4d4m3,水泥熟料含量不宜低于 70 kg\ue4d4m3”.建工混凝土依據 JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》（ 以下簡稱“JGJ 55-2011”） 進行配合比設計。根據混凝土種類和水膠比的不同，JGJ 55-2011 規定了不同的最小膠凝材料用量，見表 1.

根據有關部門對 2012 年全國預拌混凝土產量的調查統計，我國 C20、C25、C30 三個強度等級的混凝土產量占總產量的 63.7%.而這些等級的混凝土，與水工混凝土的常用強度等級一致，水膠比一般為 0.45~0.60.從表 1 可知，若設計相同強度等級的素混凝土，水工混凝土的最小膠凝材料用量比建工混凝土少 110~ 140 kg\ue4d4m3（ 約少50%） .因此，建工混凝土的最小膠凝材料用量還可降低。

若按每立方米建工混凝土少用 10 kg 水泥、每噸水泥售價350 元、每生產 1 t 水泥排放 1 t CO2估算，以我國 2013 年預拌混凝土產量 11.696 億 m3計算[2],則每年可節約水泥1 169.6 萬 t,產生經濟效益 41 億元，減少 CO2排放1 169.6萬 t,經濟效益、社會效益顯而易見。

1.2 礦物摻合料的應用和品質要求。

水工混凝土雖然強度等級低，但體積龐大，對混凝土的絕熱溫升值要求嚴（ 一般控制 28 d 的絕熱溫升值不超過 30 ℃） ,并因長期承受水壓力，對抗滲、抗凍等耐久性能要求也高。所以，設計水工混凝土的配合比時，為減少水泥用量，努力增加粉煤灰、硅灰、磷渣粉、石灰石粉等礦物摻合料的用量，以改善混凝土的性能。粉煤灰、硅灰、磷渣粉分別在 1959 年、1986 年、1994 年即被率先應用于在河南三門峽水電站、湖北葛洲壩水利樞紐、云南昭通魚洞壩體混凝土中[3 -5].石灰石粉也從 20 世紀 90 年代初起，就在我國普定、巖灘、江埡、汾河二庫、白石、黃丹、龍灘 、漫灣 、大朝山、小灣等大中型水電工程中應用[6].目前，粉煤灰已成為壩體混凝土必不可少的原材料。2008 年 5 月，在貴州光照水電站 13#~16#壩段、高程 745.50~748.90 m 處，澆筑了粉煤灰（ F 類） 摻量高達 70%（ 按占膠凝材料總用量的百分比計） 的三級配碾壓混凝土約1 500 m3; 2008 年7 月，貴州董箐水電站 1#壓力鋼管回填的 C20 泵送混凝土的粉煤灰摻量高達 60%; 貴州石椏子水電站從 2010 年 5 月 24 日起澆筑的三級配碾壓混凝土的粉煤灰摻量也高達 70%.另外，硅灰、磷渣粉、石灰石粉在水工混凝土的摻量已分別達到 5%~20%、30%~60%、30%左右，并形成了一系列水工混凝土摻用粉煤灰、磷渣粉、石灰石粉等礦物摻合料的技術規范。

建工行業對在混凝土中應用摻合料研究活躍，但工程應用起步較晚，技術進步和標準化發展的空間大。在我國，粉煤灰應用于建工混凝土始于上世紀六七十年代，但人們很長時間難以接受粉煤灰混凝土[3].并且，從技術標準和實際工程使用摻合料的情況看，建工行業的摻量總體比水工少。例如，JGJ 55-2011 規定，在使用普通硅酸鹽水泥澆筑基礎大體積混凝土時，粉煤灰（ F 類） 、硅灰、磷渣粉的最大摻量不宜超過 40%、10%、20%.可喜的是，遼寧、北京等地在近三年先后頒布了《混凝土礦物摻合料應用技術規程》，國家首次頒布的標準 GB\ue4d4T 50912-2013《鋼鐵渣粉混凝土應用技術規程》也從 2014 年 5 月 1 日起開始實施，建工行業首次發布的標準 JG\ue4d4T 317-2011《混凝土用?；姞t磷渣粉》、JGJ\ue4d4T 308-2013《磷渣混凝土應用技術規程》和 JGJ\ue4d4T 318-2014《石灰石粉在混凝土中應用技術規程》又分別于 2011 年 10 月 1 日、2014 年 2 月 1 日和 2014年 10 月 1 日起實施。同時，隨著大中城市普遍推行預拌混凝土和國家、地方一系列促進固體廢棄物綜合利用政策的1能的廣泛認同，粉煤灰已逐漸成為生產預拌混凝土的重要原材料。還有，隨著超高層、大跨度建筑物的增多和高效減水劑的減水率提升，高強高性能混凝土的需求量上升和硅灰的增強效應被人們所認識，硅粉的應用量也日益攀升。

現將現行建工行業、水電水利行業相關技術標準對粉煤灰、硅灰、磷渣粉、石灰石粉的技術要求匯總于表 2~5.從以上表格中的數據可知，建工行業、水電水利行業除對粉煤灰、硅灰的品質要求相同外，對磷渣粉、石灰石粉的品質要求存在差異。并且，總體而言，建工行業對磷渣粉的品質要求比水工高，對石灰石粉的品質要求比水工低。

例如，建工行業對磷渣粉的比表面積和活性指數的要求分別比水電水利行業高50 m2\ue4d4kg 和 10%,對石灰石粉的CaCO3含量和亞甲藍值的要求分別比水電水利行業低10%和 0.4 g \ue4d4kg.

另外，若建工行業加大礦物摻合料在混凝土（ 尤其是大體積混凝土） 的應用力度，按每立方米混凝土多用 10kg摻合料和以我國 2013 年預拌混凝土產量 11.696 億 m3估算，則每年多消化固體廢棄物 1169.6 萬 m3,經濟效益、社會效益顯著。

1.3 機制砂石料的應用和品質要求。

水電站因修建在深山峽谷地區，壩基和左右兩岸要求基巖穩定。所以，水電站擁有天然的砂石料加工場。在我國，機制砂石料于 20 世紀 60 年就開始應用于水工混凝土。早在 1963 年頒發的《水工建筑物混凝土及鋼筋混凝土施工技術暫行規范》，就對機制砂石料了提出了具體要求。

目前水電水利行業使用的規范 DL\ue4d4T 5144-2001 對機制砂的主要品質指標規定為： 石粉含量 6%~18%、無泥塊存在、硫化物及硫酸鹽含量不超過 1%、云母含量不超過 2%、細度模數宜控制在 2.4~2.8 范圍內、飽和面干含水率不宜超過 6%; 對機制碎石的主要品質指標規定為： 針片狀含量不超過 15%、以超遜徑篩檢驗的超徑為 0、遜徑小于 2%、吸水率不超過 2.5%、D20 和 D40 粒徑級的含泥量不超過 1%、D80 和 D150（ D120） 粒徑級的含泥量不超過 0.5%、無泥塊存在。

建工行業使用機制砂石料生產混凝土，除貴州、云南等地因特殊的地理環境導致天然砂石料資源稀少而使用較多外，我國建工行業總體起步晚，直到 2012 年才首次發布行業標準 JGJ\ue4d4T241-2011《人工砂混凝土應用技術規程》。2014 年 5 月編制完成的行業標準《機制砂石生產技術規程（ 報批稿） 》已提交，有望在 2015 年實施。表 6、7 中列出了建工行業標準 JGJ 52-2006《普通混凝土用砂石質量及檢驗方法標準》和 JGJ\ue4d4T 241-2011 對砂石料的要求。