[发明专利]一种连续包围垛密级配机制砂的设计与制备方法

说明书

本发明公开了一种连续包围垛密级配机制砂的设计与制备方法，当颗粒包围数、公称最大粒径和级配序列按本发明的范围取值时，得到2种具有连续包围垛密级配的机制砂设计级配范围。所述的连续包围垛密级配机制砂制备方法，当按照本发明的生产方法进行原料加工、机械破碎、机械筛分、二级除尘和混合制砂时，可制备公称最大粒径4.75mm和2.36mm，细度模数和改进细度模数2.50～2.90，符合连续包围垛密级配要求，球度系数为0.8～0.9的机制砂。本发明有效含砂率为85％～95％，石粉利用充分，具有明显降低机制砂混凝土最佳砂率、节约水泥、改善机制砂混凝土和易性和综合物理力学性能的有益效果。

技术领域

本发明属于机制砂的生产技术领域，具体涉及一种连续包围垛密级配机制砂的设计与制备方法。

背景技术

机制砂生产方式的多样性，导致其级配组成差异很大。按公称最大粒径为4.75mm生产机制砂，机制砂中2.36mm～4.75mm的颗粒含量过多，用其配制的混凝土和易性差，砂率过大，增大砂率会随机制砂用量增加将过多的石粉引入混凝土中，降低混凝土的弹性模量及其它物理力学性能。如果对机制砂的石粉含量控制过于严格，无论采用湿法除尘还是干法除尘方式，工程中不仅难以达到石粉含量控制要求，还造成0.075mm～0.15mm的细砂大量损失，进一步恶化机制砂的颗粒级配，使机制砂混凝土容易离析和泌水，在重要结构混凝土工程中难以应用。

刘崇熙曾经提出一种混凝土骨料连续垛密级配公式，通过调整级配公式中的颗粒包围数，得到的级配与目前已知的各种级配理论相符。但采用连续包围垛密级配设计机制砂的颗粒级配，控制机制砂中的石粉含量，国内外尚未见报导。本发明从机制砂的公称最大粒径控制入手，根据C30～C80机制砂混凝土的水泥用量范围，通过优化连续包围垛密级配中的颗粒包围数，给出了连续包围垛密机制砂的颗粒级配设计及制备方法，为高品质机制砂的生产和在结构混凝土及预应力混凝土工程中应用提供理论和技术支持。

发明内容

本发明的目的是设计和制备适合于C30～C80结构混凝土及预应力混凝土用高品质机制砂，改善机制砂混凝土的和易性，提高机制砂混凝土的物理力学性能。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种连续包围垛密级配机制砂的设计方法，包括以下步骤：

1)根据连续包围垛密理论，建立连续包围垛密级配设计公式为：

其中，V为各级颗粒的累计筛余百分率(％)；k为相邻两粒级的直径比；m为从公称最大粒径的下一级颗粒开始的级配序列号；n为颗粒包围数；

2)确定机制砂的颗粒包围数，粗集料公称最大粒径＞19mm时，n取5.75～6.25；粗集料公称最大粒径≤19mm时，n取6.25～6.50；

3)级配序列及机制砂公称最大粒径，其取值方法为：粗集料公称最大粒径＞19mm时，机制砂公称最大粒径为4.75mm，级配序列为2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm，m取1、2、3、4、5和6，机制砂的细度模数为2.50～2.90；粗集料公称最大粒径≤19mm时，机制砂公称最大粒径为2.36mm，级配序列为1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm，m取1、2、3、4和5，机制砂改进细度模数为2.50～2.90。

所述的连续包围垛密级配的范围如下：

本发明所述的设计方法中公称最大粒径为2.36mm的机制砂，改进细度模数的计算公式为：