[发明专利]一种利用高石粉含量石屑配制混凝土的配合比设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用高石粉含量石屑配制混凝土的配合比设计方法，属于混凝土配合比设计领域。

背景技术

目前国内建筑行业正处于快速发展时期，大面积的旧城改造和新建筑的开发，带来了建筑材料资源不足的难题。长期以来，我国建筑细骨料以河砂为主，我国大部分地区河砂短缺，不仅在用砂高峰时砂的价格偏高，甚至没有天然砂提供，在用砂缺口巨大的情况下，影响了城镇化建设的进程，甚至有些沿海地区使用海砂严重的影响了建筑的质量安全。

目前国内外用其他细骨料取代河砂做了大量的研究，主要为机制砂，再生细骨料，以及石屑。石屑是生产碎石过程中筛出的副产品，每生产100吨碎石，大约产生20～30吨石屑。它作为采石场的废弃物，既占用场地又污染环境，将石屑用于混凝土中取代河砂，既可充分利用社会资源，也可减少对河砂的需求量，减少过度采砂对河道的危害，具有很高的经济和社会效益。

而一般的石屑级配较差，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广应用困难。

而通过对石屑进行加工，将大于4.75mm以上的碎石制成小于4.75mm以下的细骨料与原来小于4.75mm以下的石屑混合。这样一方面能够改善石屑的级配，另一方面将小石制备成石屑，使石屑中的骨料增加，粉体相对原来4.75mm以下的石屑减少，压碎指标变小。使石屑的性能变好，有利于石屑的推广使用。

但这种处理方法虽然使得石屑的级配变好,但仍存在石粉含量过高的问题，其石粉含量通常超过10.0％，不符合现有国家标准的规定，而难以应用。

考虑到高石粉含量石屑中含有大量石粉，能够作为微细集料应用，填充骨料的空隙，从而降低胶凝材料用量和成本。在实验研究的基础上，提出本专利的配合比设计方法。

发明内容

本发明的目的是为高石粉含量石屑应用于混凝土提供一种配合比设计方法，考虑到高石粉含量石屑中含有大量微粉，且其部分是石粉，能够作为微细集料应用，填充骨料的空隙，从而降低胶凝材料用量和成本。

为实现上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用高石粉含量石屑配制混凝土的配合比设计方法，包括如下步骤：

(1)通过不同粒径的多种石子紧密堆积试验，得到最小空隙率对应的石子搭配比例；

(2)往步骤(1)搭配所得的石子中掺加高石粉含量石屑，通过紧密堆积试验，得到随砂率增加，空隙率不明显降低的最小砂率；

(3)按步骤(1)、(2)所得的比例搭配高石粉含量石屑和石子，测定紧密堆积密度，以其为一立方米混凝土中的骨料用量，计算各骨料质量和骨料空隙率；

(4)骨料空隙扣除混凝土中的空气体积，得到浆体需要填充的体积；

(5)按设计要求的混凝土性能要求，参照河砂混凝土选择胶凝材料组成和水胶比；

(6)取一个大于1的浆体富余系数n，计算得到浆体的总体积，进而计算得到胶凝材料和水的用量；

(7)计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质量乘以饱和面干吸水率乘以高石粉含量石屑饱和系数，附加水量不计入水胶比，不计入体积；

(8)选择外加剂掺量，外加剂中的水需计入水胶比中；

(9)通过上述步骤，计算得到初步的混凝土计算配合比；

(10)改变浆体富余系数n值，计算不同n值时的混凝土计算配合比；

(11)进行混凝土试配，根据混凝土工作性能，最终确定外加剂掺量和最低浆体富余系数n值；

(12)通过改变砂率得到不同砂率时混凝土配合比；

(13)选择工作性能满足要求的最低砂率配合比，作为优选配合比；

(14)测定混凝土容重，校核配合比，得到混凝土的最终配合比。

进一步地，所述的高石粉含量石屑是指将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。

进一步地，如果实验所用的石子符合石子连续级配的规定，则不需要按步骤(1)进行两种或多种石子搭配使用。

进一步地，步骤(4)中所述空气体积，对于引气混凝土可取设计值的中值，非引气混凝土取1.0～1.5％。

进一步地，步骤(6)中所述浆体富余系数n较优取值范围是1.05～1.15。

进一步地，步骤(7)中高石粉含量石屑饱和系数指高石粉含量石屑含水率与饱和面干吸水率的比值，其取值范围是0％～100％。