[發明專利]一種利用高石粉含量石屑配制混凝土的配合比設計方法

在審

• 申請號: 201710525965.6
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107188494A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 楊醫博;譚世霖;陳前譜;蔣雪琴;郭文瑛;周啟源;王恒昌;劉忠平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;中國鐵建港航局集團有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種利用高石粉含量石屑配制混凝土的配合比設計方法，屬于混凝土配合比設計領域。

背景技術

目前國內建筑行業正處于快速發展時期，大面積的舊城改造和新建筑的開發，帶來了建筑材料資源不足的難題。長期以來，我國建筑細骨料以河砂為主，我國大部分地區河砂短缺，不僅在用砂高峰時砂的價格偏高，甚至沒有天然砂提供，在用砂缺口巨大的情況下，影響了城鎮化建設的進程，甚至有些沿海地區使用海砂嚴重的影響了建筑的質量安全。

目前國內外用其他細骨料取代河砂做了大量的研究，主要為機制砂，再生細骨料，以及石屑。石屑是生產碎石過程中篩出的副產品，每生產100噸碎石，大約產生20～30噸石屑。它作為采石場的廢棄物，既占用場地又污染環境，將石屑用于混凝土中取代河砂，既可充分利用社會資源，也可減少對河砂的需求量，減少過度采砂對河道的危害，具有很高的經濟和社會效益。

而一般的石屑級配較差，含有一部分大于4.75mm的碎石，而且石屑中含有大量石粉，造成石屑混凝土工作性能差，因此石屑混凝土的推廣應用困難。

而通過對石屑進行加工，將大于4.75mm以上的碎石制成小于4.75mm以下的細骨料與原來小于4.75mm以下的石屑混合。這樣一方面能夠改善石屑的級配，另一方面將小石制備成石屑，使石屑中的骨料增加，粉體相對原來4.75mm以下的石屑減少，壓碎指標變小。使石屑的性能變好，有利于石屑的推廣使用。

但這種處理方法雖然使得石屑的級配變好,但仍存在石粉含量過高的問題，其石粉含量通常超過10.0％，不符合現有國家標準的規定，而難以應用。

考慮到高石粉含量石屑中含有大量石粉，能夠作為微細集料應用，填充骨料的空隙，從而降低膠凝材料用量和成本。在實驗研究的基礎上，提出本專利的配合比設計方法。

發明內容

本發明的目的是為高石粉含量石屑應用于混凝土提供一種配合比設計方法，考慮到高石粉含量石屑中含有大量微粉，且其部分是石粉，能夠作為微細集料應用，填充骨料的空隙，從而降低膠凝材料用量和成本。

為實現上目的，本發明采用的技術方案如下：

一種利用高石粉含量石屑配制混凝土的配合比設計方法，包括如下步驟：

(1)通過不同粒徑的多種石子緊密堆積試驗，得到最小空隙率對應的石子搭配比例；

(2)往步驟(1)搭配所得的石子中摻加高石粉含量石屑，通過緊密堆積試驗，得到隨砂率增加，空隙率不明顯降低的最小砂率；

(3)按步驟(1)、(2)所得的比例搭配高石粉含量石屑和石子，測定緊密堆積密度，以其為一立方米混凝土中的骨料用量，計算各骨料質量和骨料空隙率；

(4)骨料空隙扣除混凝土中的空氣體積，得到漿體需要填充的體積；

(5)按設計要求的混凝土性能要求，參照河砂混凝土選擇膠凝材料組成和水膠比；

(6)取一個大于1的漿體富余系數n，計算得到漿體的總體積，進而計算得到膠凝材料和水的用量；

(7)計算高石粉含量石屑的附加水量，所述附加水量等于高石粉含量石屑質量乘以飽和面干吸水率乘以高石粉含量石屑飽和系數，附加水量不計入水膠比，不計入體積；

(8)選擇外加劑摻量，外加劑中的水需計入水膠比中；

(9)通過上述步驟，計算得到初步的混凝土計算配合比；

(10)改變漿體富余系數n值，計算不同n值時的混凝土計算配合比；

(11)進行混凝土試配，根據混凝土工作性能，最終確定外加劑摻量和最低漿體富余系數n值；

(12)通過改變砂率得到不同砂率時混凝土配合比；

(13)選擇工作性能滿足要求的最低砂率配合比，作為優選配合比；

(14)測定混凝土容重，校核配合比，得到混凝土的最終配合比。

進一步地，所述的高石粉含量石屑是指將石屑全部破碎到小于4.75mm，石粉含量大于10.0％，且小于等于20.0％的石屑。

進一步地，如果實驗所用的石子符合石子連續級配的規定，則不需要按步驟(1)進行兩種或多種石子搭配使用。

進一步地，步驟(4)中所述空氣體積，對于引氣混凝土可取設計值的中值，非引氣混凝土取1.0～1.5％。

進一步地，步驟(6)中所述漿體富余系數n較優取值范圍是1.05～1.15。

進一步地，步驟(7)中高石粉含量石屑飽和系數指高石粉含量石屑含水率與飽和面干吸水率的比值，其取值范圍是0％～100％。