[發明專利]一種路面用風積沙水泥混凝土及組成的設計方法

有效

• 申請號: 202110053407.0
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112759328B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王建民;郭玉珍;侯子義;楊俊泉;劉明輝;宋俊達;伍光濤;吳曉光;李文龍
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明涉及一種路面用風積沙水泥混凝土及組成的設計方法。按照細度模數劃分風積沙粗細的指標，根據粗集料、機制砂、風積沙的粗細和風積沙率按照單位體積混凝土各種集料比表面積相等的原則，得出了路面用混凝土的砂率表；一般天然砂的細度模數的計算公式，沒有計算小于0.15mm的顆粒，而風積沙中小于0.15mm顆粒較多，因此，提出了風積沙細度模數的計算方法，用于評價風積沙的粗細。對行業標準中以天然砂為細集料得出的路面用水泥混凝土水灰比和單位用水量的經驗公式進行修正。適用于風積沙和機制砂混合作為細集料的路面用水泥混凝土組成設計的方法。

技術領域

本發明屬于公路工程領域，涉及一種路面用風積沙水泥混凝土及組成的設計方法。

背景技術

建設用砂可分為天然砂與機制砂兩大類，目前，不少地區優質的天然砂資源已近枯竭，為了保護生態平衡，國家明文禁止擅自開挖天然砂。機制砂成為了我國建設用砂的主要來源，生產機制砂需要開山采石，破壞環境。

我國沙漠總面積約63.7萬km²，占全國陸地的6.8％左右，有豐富的風積沙資源，公路沿線筑路材料十分匱乏，若能就地取材，將風積沙作為混凝土用砂，解決砂石資源匱乏的現實困難，可以降低工程造價，保護環境。

我國行業標準《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ55-2011)是以抗壓強度為指標的設計方法，適用于建筑工程、橋梁工程等混凝土的設計；《公路水泥混凝土路面施工技術細則》(JTG/T F30-2014)是以抗彎拉強度為指標的路面水泥混凝土設計方法。采用砂率、水膠比(在不摻加粉煤灰、礦渣等摻合料時即為水灰比)、用水量為設計參數。水泥混凝土配合比設計是以天然砂(主要是河沙)為細集料的設計方法，國內外對風積沙作為普通混凝土的組成材料研究相對較少。將風積沙與機制砂摻配作為細集料，配制水泥混凝土，目前國內外尚無其設計方法。

目前，采用一定質量分數的風積沙等質量代替河砂配制風積沙混凝土，砂率、水灰比等指標參照普通混凝土配合比設計規程進行混凝土配合比設計(包建強等.風積沙混凝土的基本力學性能試驗研究，混凝土與水泥制品[J]，2015(11)；李玉根等.風積砂摻量對砂漿混凝土性能影響及機理研究，硅酸鹽通報[J],2017， (6))；

砂率是混凝土組成設計的重要指標，在我國《普通混凝土配合比設計規程》中,有一個按水灰比大小、粗集料類型及最大粒徑選擇砂率的表。該表的數據來源于經驗,沒有按比表面積原理來進行研究工作(李紅等.路面水泥混凝土配合比設計要求，公路[J],2003(7))。風積沙較細，比表面積遠大于河砂，根據河砂得出的混凝土砂率的經驗值，不一定適用于風積沙作為細集料的混凝土設計。

風積沙混凝土方面的研究主要集中于針對某個特定工程項目，只是服務于特定項目；國家和地方也沒有專門針對風積沙頒布相應的規范和標準，供行業參照(吳俊辰等.風積沙水泥基混凝土的工程應用及耐久性能研究現狀,硅酸鹽通報[J],2015，(10)。

根據已有文獻以及工程實際情況，選取混凝土水膠比、砂率、風積砂替代量、粉煤灰摻量等四個因素作為配制風積砂混凝土的控制指標，通過正交試驗設計，分析各因素對混凝土最終強度的影響。經過試驗及分析優選出配制混凝土的最佳因素水平組合，在此基礎上，研究風積砂替代量對混凝土強度的影響，為下一步的研究以及指導工程應用奠定基礎(謝春磊等，利用風積沙配制高強混凝土的研究，內蒙古公路與運輸[J]，2015(6))。

采用沙漠砂(即風積沙)和粗機制砂，通過不同比例的摻配，測定其細度模數，使最終混合砂為細度模數2.7左右的中砂。可見，沙漠砂和粗機制砂的最佳比例在1.5∶8.5左右。以下混凝土試驗中兩者的比例取1.5∶8.5，簡稱沙漠混合砂(劉娟紅等.沙漠砂混凝土性能試驗研究,混凝土世界[J]，2013,9)。該文章按照《普通混凝土配合比設計規程(JGJ55-2011)》進行設計。