[發明專利]C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比設計方法

在審

• 申請號: 202110452707.6
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113192574A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 周梅;陳瑞雪;王忻怡
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;C04B18/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比設計方法，屬于混凝土配制技術領域及固廢建材資源化利用領域。本發明利用自燃煤矸石粗骨料、細骨料或粗細骨料取代天然骨料制備混凝土，包括以下步驟：(1)檢測各類原材料性能指標；(2)確定配合比設計三個參數：水膠比、單位用水量和初始砂率；(3)計算膠凝材料單位用量以及水泥和摻合料的用量，確定外加劑摻量；(4)根據拌合物稠度調整砂率；(5)計算天然砂、石，以及煤矸砂、煤矸石和預濕用水的單位用量。本發明考慮了自燃煤矸石骨料吸水率大、粒形差等特點，針對性強、可操作性好，實現了自燃煤矸石在建材領域規模化利用，緩解了作為基礎建材混凝土用砂石資源短缺的問題，具有顯著的社會和經濟效益。

技術領域

本發明屬于混凝土配制技術領域及固廢建材資源化利用領域，特別涉及C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比設計方法。

背景技術

煤炭生產的伴生物煤矸石堆積量和產量巨大，不僅占用了寶貴的土地資源，對礦區 空氣、水源和土地造成了嚴重污染，嚴重威脅著礦區居民的健康安全。因此，開展煤矸石固 廢建材資源化研究意義重大。

自燃煤矸石骨料“質”上富含硅、鋁，“量”上大宗性，與天然硅質類骨料具有雙 重近似性，取代天然骨料制備混凝土是可行的。自燃煤矸石骨料以其質量較好、儲量較大、 易開采、價格低廉等特點，在“固廢”骨料家族中占有一席之地。開展自燃煤矸石在混凝土 中的基礎和應用研究具有重要的現實意義。

利用自燃煤矸石骨料配制混凝土時，由于自燃煤矸石骨料許多性能指標介于輕骨料與普通天然骨料之間，配合比設計時若直接采用JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》或JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術規程》中的設計方法，顯然是不合理的。自燃煤矸石是大自然對其進行了脫碳處理，破碎過程中只要把控好自燃煤矸石骨料粒徑、粒形和級配，控制燃燒不充分矸石含量，就可以制備出符合規范要求的自燃煤矸石粗、細骨料。但由于自燃煤矸石孔隙率大、吸水率高、壓碎值偏大且粒形不好等，所以在混凝土配合比設計時直接采用傳統的普通混凝土鮑羅米公式、單位用水量和砂率的選擇標準，必然會產生較大的誤差。建立基于自燃煤矸石材質特性(吸水率大、針片狀含量偏多等)的混凝土配合比設計方法，對自燃煤矸石在混凝土中規模化利用具有重要的指導作用。

發明內容

為此，本發明采取的技術方案為C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比設計方法，包括：

(1)確定自燃煤矸石骨料混凝土的原材料種類，所述自燃煤矸石骨料混凝土的原材料由膠凝材料、骨料、外加劑和水組成，所述膠凝材料由水泥、礦物摻合料組成，所述礦物摻合料由粉煤灰、硅灰、礦渣中的一種、兩種或三種組成；所述骨料由天然砂、天然碎石、自燃煤矸砂、自燃煤矸石中的兩種組成，所述水為拌合水或由拌合水和吸附水組成；

(2)測定除減水劑、硅灰以外的各原材料的技術性質指標；

(3)確定混凝土的配制強度。根據JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》中規定，計算配制強度，計算方法如式(1)；

f_cu,0＝f_cu,k+1.645σ (1)

式中，f_cu,0——自燃煤矸石骨料混凝土的配制強度，MPa；

f_cu,k——自燃煤矸石骨料混凝土的設計強度，MPa；

σ——混凝土強度標準差，MPa；

混凝土標準差σ值，可參考表1取值。

(4)確定該設計強度下自燃煤矸石骨料混凝土的水膠比；SNC水膠比計算公式如式(2)，NSC水膠比計算公式如式(3)，SSC水膠比計算公式如式(4)；