[发明专利]一种机制砂自密实轻骨料混凝土配合比的方法

说明书

本发明公开了一种机制砂自密实轻骨料混凝土配合比设计方法，该方法包括：(1)根据配置强度确定水胶比，结合改进的用水量公式确定净浆中各原材料单方用量；(2)根据初级坍落扩展度值确定轻骨料和机制砂单方用量；根据各原材料的初步用量转换成初步基准配合比；(3)采用正交试验法对各原材料用量进行优化得到基准配合比；(4)根据原材料指标，将基准配合比换算为生产配合比。本发明充分考虑机制砂和轻骨料的特性，改进用水量公式，提出机制砂附加用水量修正系数γ₂，并给出取值范围。用附加水对轻骨料进行预湿处理，并掺入大量的粉煤灰和部分硅灰等矿物掺合料，可有效抑制轻骨料上浮，保证机制砂自密实轻骨料混凝土的工作性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及土木工程材料领域，具体是一种机制砂自密实轻骨料混凝土配合比的方法。

背景技术

随着工程建设的日益发展，我国不少地区天然砂资源逐渐减少，影响了工程建设的进展。加之一些地区对天然砂无序开采，使生态与环境受到严重影响。因此，国家和各地政府陆续出台了严格限制或禁止开采天然砂的法规和政策，进一步减少了天然砂的来源。机制砂与混凝土粘结良好，各项物理指标与天然砂相近，对于天然砂来说是比较适宜的替代材料。同时自密实轻骨料混凝土是一种特殊的高性能混凝土，高强度页岩陶粒的质量远低于相同体积的碎石，粒径较小，其内部网状孔隙导致“吸水返水”的特点，在混凝土凝固成型后在其内部仍能够释放水分，促进混凝土内部胶凝材料的进一步水化，能够使得混凝土内部缺陷改善。

将机制砂自密实轻骨料混凝土应用于工程实践，其力学特性与工作性能是必须解决的首要问题。但是同时使用机制砂和轻骨料陶粒来配制自密实混凝土，各组成材料间的合理配比是机制砂拌制自密实轻骨料混凝土具有良好性能的基础。

目前，将机制砂与自密实轻骨料混凝土结合的相关研究开始起步。蒋正武采用普通河砂自密实混凝土配合比，配制的机制砂混凝土拌和物粘聚性差，易阻塞，不能满足自密实混凝土工作性能的要求。冯滔滔用机制砂等质量替代河砂用于制备超高性能混凝土(UHPC)，研究表明采用机制砂与采用河砂的拌制的混凝土抗压强度相近。重庆交通大学李秉正按照《自密实混凝土应用技术规程》规定方法进行配合比设计，采用轻骨料替换碎石骨料配置机制砂自密实轻骨料混凝土，工作性能良好但是强度未满足设计要求。因此针对机制砂颗粒尖锐多棱角等问题、轻骨料吸水返水的特性，提出适合机制砂自密实轻骨料混凝土的配合比设计方法是工程应用的现实需求。

现有常用技术方案

(1)固定砂石含量法

日本学者Okamura最早提出自密实混凝土的概念，经过大量试验研究后，最先提出了一种广泛接受的配合比设计方法，即固定砂石含量法，具体的步骤如下：

1)固定每立方米混凝土中粗骨料松散堆积体积，取值为0.5～0.55m³，计算出所用粗骨料量和砂浆量。

2)砂浆中砂的体积分数为0.42～0.44，计算出砂的量和浆体量。

3)确定混凝土的水胶比，计算出水泥用量、矿物掺合料量和用水量。

(2)全计算法

计算步骤：

a：配置强度：f_cu,p＝f_cu,0+1.645σ

式中：f_cu,0为混凝土设计强度(MPa)；σ为混凝土强度标准差；

b：水胶比

c：砂率的调整：

d：砂石计算公式：