CN103803916A - 一种强度等级不大于c40的花岗岩石粉混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土及其制备工艺，其中所述的花岗岩石粉混凝土主要由胶凝材料、水、砂、碎石和外掺料制备而成，所述的胶凝材料为水泥和花岗岩石粉，或者为水泥、矿粉和花岗岩石粉，所述的外掺料为减水剂。利用本发明制备出的花岗岩石粉混凝土，在满足强度要求前提下的早期抗裂性、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能等方面均优于传统混凝土。

Description

一种强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，涉及一种使用水泥、矿粉、花岗岩石粉和自行复配的聚羧酸外加剂制备出强度等级不大于C40等级的花岗岩石粉混凝土。 

背景技术

20世纪30年代以来，混凝土主要以粉煤灰和矿粉为掺和料，不但减少了水泥用量，而且提高了混凝土的强度，也增强了混凝土的耐久性。然而，近年随着水电建设、工民建等行业的迅猛发展，粉煤灰和矿粉需求量急速增加，往往是供不应求。在这种情况下，寻求一种容易获取、优质廉价的替代掺合料势在必行。 

近年来，随着天然砂资源的枯竭，人工砂的应用越来越普遍，随之产生了新的废弃物即石粉。人工砂主要以花岗岩为原料，生产出的花岗岩石粉至今利用率比较低。主要原因有： 

1、首先花岗岩石粉有别于以碳酸钙为主要成分用途较广泛的大理石石粉，成分较为复杂，未经处理的花岗岩石粉活性较低； 

2、其二缺少对花岗岩石粉相关理论、反应机理的研究。 

石粉在混凝土中的应用已逐渐成为一种趋势。石灰石粉用作水泥混合材和混凝土掺合料是目前国内外研究的热点。今年6月，中华人民共和国住房和城乡***发布了《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》意见征求稿，为石灰石粉的使用提供了标准参考。 

碎石经机械加工后颗粒小于0.16毫米的微细粉体即石粉，是生产水泥、配制高性能混凝土的理想材料之一。石粉中粒径小于0.045mm的硅质、钙质颗粒，具有一定强度的水化产物，充填混凝土孔隙，使混凝土的孔隙细化，降低混凝土的孔隙率，改善混凝土的孔隙结构，从而提高混凝土的性能。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土及其制备工艺。利用本发明制备出的花岗岩石粉混凝土，在满足强度要求前提下的早期抗裂性、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能等方面均优于传统混凝土。 

为了实现本发明的上述目的，发明人通过大量试验研究和探索，最终获得了如下技术方案： 

一种强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其中所述的花岗岩石粉混凝土主要由胶 凝材料、水、砂、碎石和外掺料制备而成，所述的胶凝材料为水泥和花岗岩石粉，或者为水泥、矿粉和花岗岩石粉，所述的外掺料为减水剂。 

优选地，如上所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其中： 

当强度等级为C15时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥145～155份，花岗岩石粉155～170份，砂750～800份，碎石1000～1100份，水100～160份，减水剂3～6份； 

当强度等级为C20时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥185-200份，矿粉25～32份，花岗岩石粉85～95份，砂750～810份，碎石1000～1100份，水110～160份，减水剂4～7份； 

当强度等级为C25时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥230～250份，矿粉45～60份，花岗岩石粉75～90份，砂730～800份，碎石900～1100份，水140～180份，减水剂5～8份； 

当强度等级为C30时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥230～250份，矿粉110～130份，花岗岩石粉180～210份，砂630～700份，碎石900～1000份，水130～200份，减水剂7～11份； 

当强度等级为C35时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥280～320份，矿粉120～150份，花岗岩石粉90～130份，砂650～750份，碎石900～1000份，水140～200份，减水剂8～11份； 

当强度等级为C40时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥300～350份，矿粉130～160份，花岗岩石粉100～130份，砂600～700份，碎石850～950份，水150～200份，减水剂10～12份。 

进一步优选地，如上所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其中： 

当强度等级为C15时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥151份，花岗岩石粉162份，砂774份，碎石1063份，水134份，减水剂5份； 

当强度等级为C20时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥193份，矿粉28份，花岗岩石粉89份，砂791份，碎石1049份，水135份，减水剂5.5份； 

当强度等级为C25时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥238份，矿粉51份，花岗岩石粉82份，砂765份，碎石1014份，水167份，减水剂6.8份； 

当强度等级为C30时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥239份，矿粉119份，花岗岩石粉192份，砂663份，碎石937份，水152份，减水剂9.5份； 

当强度等级为C35时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥 296份，矿粉132份，花岗岩石粉107份，砂688份，碎石927份，水171份，减水剂9.9份； 

当强度等级为C40时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥328份，矿粉145份，花岗岩石粉118份，砂661份，碎石898份，水167份，减水剂10.9份。 

本发明所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其中：所述的水泥为强度等级42.5级的普通硅酸盐水泥；所述的矿粉为S95矿粉；所述的花岗岩石粉为比表面积大于400的花岗岩石粉；所述的砂为II区中砂；所述的碎石为5-25mm连续级配花岗岩碎石；所述的减水剂为聚羧酸减水剂。 

本发明提供了一种用于强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤： 

(1)原材料的预处理：剔除胶凝材料中的硬块等； 

(2)称量：按照配比称量各组分； 

(3)上料及搅拌：向搅拌机中依次加入胶凝材料、砂、碎石、占总水量70％～90％的水、减水剂，搅拌均匀； 

(4)将剩余水加入混凝土中继续搅拌，当混凝土塌落度达到160-200时，花岗岩石粉混凝土制备完成。 

与现有技术相比，本发明使用水泥、矿粉、花岗岩石粉和自行复配的聚羧酸外加剂制备出强度等级不大于C40等级的花岗岩石粉混凝土。天然砂和机制砂的颗粒主要分布在160μm以上，石粉的颗粒则大部分在160μm以下，如此粒度分布，不但不会阻碍水泥与骨料的结合，相反填补了混凝土骨料之间的空隙，改善浆—集料的界面结构。含硅铝质的花岗岩石粉和其他原料在碱硅酸盐溶液中不同程度被先分解为铝硅酸盐低聚体，低聚体再通过脱羟基聚合反应生成铝硅酸盐胶体相，进一步生成由[SiO₄]₄-和[AlO₄]₅-四面体相互连接的具有三维网状结构的基体相，基体相将未反应的矿物颗粒和骨料粘结在一起，从而赋予材料一定的力学性能。本发明将花岗岩石粉中粒径小于45μm的部分作为掺合料，用来改善胶凝材料组分；而将花岗岩石粉中粒径大于45μm的部分计入砂中，调整砂的颗粒级配。在混凝土材料科学理论的指导下，利用本发明制备出的花岗岩石粉混凝土，在满足强度要求前提下的早期抗裂性、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能等方面均优于传统混凝土。利用花岗岩石粉制备混凝土不仅可以以节约水泥、石灰石资源，同时为混凝土生产原材料的选择提供更为广阔的空间，响应了国家有关资源综合利用、节能减排等号召，具有显著的经济效益和社会效益。 

具体实施方式

以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。 

1、试验用材料如下： 

水泥：P·O42.5普通硅酸盐水泥 

矿粉：S95矿粉 

粉煤灰：II级粉煤灰 

石粉：花岗岩石粉（45μm筛余38.2%） 

粗骨料：5-25mm连续级配花岗岩碎石，符合JGJ52-2006的要求 

细骨料：机制砂，符合JGJ52-2006要求的细度模数为3.1的中砂，含泥量为3% 

外加剂：自行复配的聚羧酸系高性能减水剂，减水率为25%。 

各材料的基本性能见表1～表5： 

表1水泥的物理力学性能指标 

表2粉煤灰的性能技术指标 

表3碎石的技术指标 

表4粉煤灰、矿粉和石粉XRF分析结果（%） 

表5花岗岩石粉技术指标 

2、不同胶凝材料体系混凝土试验配合比设计 

利用粉煤灰、矿粉、石粉单掺或复掺取代水泥，通过开展试验，综合研究混凝土和易性、耐久性、生产成本等指标。本试验胶凝材料用量分别为300kg/m³、350kg/m³、400kg/m³和450kg/m³。根据以往研究表明，花岗岩石粉活性较低，因此，本课题不研究粉煤灰和石粉复掺。本课题所采用的胶凝材料体系为：①单掺粉煤灰；②单掺矿粉；③单掺石粉；④复掺矿粉、石粉，矿粉：石粉=2:1；⑤复掺矿粉、石粉，矿粉：石粉=1:1；⑥复掺矿粉、石粉，矿粉：石粉=1:2；⑦复掺矿粉、粉煤灰，矿粉：粉煤灰=2:1；⑧复掺矿粉、粉煤灰，矿粉：粉煤灰=1:1；⑨复掺矿粉、粉煤灰，矿粉：粉煤灰=1:2，共9种方案。花岗岩石粉45μm以下计入胶凝材料中，45μm以上计入砂中；试验均采用44%的砂率；外加剂掺量占胶凝材料的总量2.0%；本试验通过调整用水量控制坍落度在160～200mm范围内.具体的试验方案和结果见表6及表7。 

表6基准水泥混凝土配合比设计（kg/m³） 

表7混凝土配合比设计 

3、同胶凝材料体系混凝土强度 

各系列混凝土28d抗压强度值、水胶比和混凝土工作性见表8。 

表8 

通过分析上述数据可以得到以下结论: 

1.在同一胶凝材料体系中，当掺合料掺量（百分比）一定时，混凝土强度随胶凝材料用量的增大而增大；当胶凝材料总量一定时，混凝土强度随掺合料掺量（百分比）的增大而减小。 

2.在粉煤灰、矿粉、花岗岩石粉单掺体系中，矿粉体系的混凝土强度要高于粉煤灰和花岗岩石粉体系，由此证明了矿粉的活性高于粉煤灰和花岗岩石粉的活性；与粉煤灰体系相比，石粉体系的混凝土强度略高，这是因为石粉体系用水量少，水胶比低于粉煤灰体系。 

3.在花岗岩石粉和矿粉复掺体系中，当胶凝材料用量在300kg/m3～400kg/m3时，混凝土强度随花岗岩石粉在复掺体系中掺量的提高而提高；当胶凝材料用量达到450kg/m3时，混凝土强度随花岗岩石粉在复掺体系中掺量的提高而降低。 

4.在同一复掺比例下（例如：矿粉/石粉=矿粉/粉煤灰=1:2），矿粉和花岗岩石粉复掺体系的混凝土强度低于矿粉和粉煤灰复掺体系的混凝土强度。这是由于花岗岩石粉的活性低于 粉煤灰的活性。 

5.当胶凝材料掺量相同时，对于花岗岩石粉来讲，单掺体系的混凝土强度要低于花岗岩石粉和矿粉的复掺体系。这是由于花岗岩石粉的活性低于矿粉的活性。 

4、不同强度等级混凝土的多种配制方案 

根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011试验室情况，选取标准差，得到各强度等级混凝土的制备强度，标准差与试配强度见表9。 

表9强度等级划分（MPa） 

对9个胶凝材料体系的混凝土强度进行统计分析，并对胶凝材料用量、水胶比和强度值进行线性拟合，得到回归方程，根据各体系胶凝材料用量和水胶比与抗压强度关系回归方程，计算得到不同标号混凝土配合比。 

表10C15花岗岩石粉混凝土配合比 

表11C20花岗岩石粉混凝土配合比 

表12C25花岗岩石粉混凝土配合比 

表13C30花岗岩石粉混凝土配合比 

表14C35花岗岩石粉混凝土配合比 

表15C40花岗岩石粉混凝土配合比 

5、花岗岩石粉混凝土耐久性试验 

5.1耐久性试验的配合比确定 

花岗岩石粉混凝土耐久性的研究，是以施工基准配合比作为对比组试验，如表3-16所示： 

表3-16混凝土施工配合比 

花岗岩石粉混凝土的配合比是根据施工经验配合比和《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）初步确定，见表17： 

表3-17花岗岩石粉混凝土配合比 

5.2花岗岩石粉混凝土抗氯离子渗透性 

定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，可为氯离子侵蚀环境中的混凝土结构耐久性设计与施工以及使用寿命的评估与预测提供基本参数。课题采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）的快速氯离子迁移系数法（或称RCM法）评价混凝土的氯离子渗透性。 

表1828d氯离子扩散系数（×10-12m2/s） 

由表18可见，随着混凝土强度的升高，氯离子扩散系数逐渐减小。混凝土的抗氯离子渗透性与混凝土致密程度密切相关，随着胶凝材料用量的增加，水胶比逐渐降低，混凝土浆体能较均匀、密实地填充骨料之间的空隙，使得氯离子难以扩散至混凝土内部，从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性。 

5.3花岗岩石粉混凝土抗碳化性 

建筑物在长期使用过程中，由于内部或外部、人为或自然因素的作用，将发生材料老化、结构损伤，最终导致结构性能劣化、承载力下降、耐久性降低。其中，混凝土碳化是引起结构劣化的重要原因之一。水泥水化后的混凝土呈强碱性，高碱度环境会使钢筋表面产生一层钝化膜，保护钢筋不受侵蚀。然而，碳化作用会使混凝土pH值降低，钢筋表面钝化膜破坏，在侵蚀介质中钢筋最终发生锈蚀。钢筋锈蚀产物体积膨胀，严重时可引起混凝土的开裂甚至剥落，从而损害结构的耐久性甚至安全性。由此可见，混凝土碳化是钢筋发生锈蚀的前提，由此造成的 

大气中的CO₂气体扩散至混凝土表面，与其内部的碱性物质发生中和反应，生成碳酸盐和水，从而使混凝土碱性下降的过程称为混凝土碳化，又称作混凝土中性化，其化学反应式为： 

Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃+H₂O 

水泥水化会产生大量的氢氧化钙，使混凝土内部充满饱和的氢氧化钙溶液，钢筋在强碱性环境下表面产生一层致密的钝化膜（γ-FeOOH），保护钢筋不受侵蚀。混凝土发生碳化后，其内部碱性降低，当pH值小于11时，钝化膜不再稳定。当混凝土碳化达到一定深度后（即碳化深度超过混凝土内部钢筋的保护层厚度时），钢筋钝化膜就会丧失对钢筋的保护作用，在 水和氧气存在的条件下，钢筋就会发生锈蚀。由此可见，混凝土碳化导致的内部碱度降低是钢筋锈蚀的前提。 

1）试验方法 

根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》，制作100mm×100mm×400mm的混凝土棱柱体试件，各系列混凝土试件所用配合比见表3-16和表3-17。本试验所用仪器为北京数智意隆仪器有限公司生产的CCB-70W混凝土碳化试验箱，该碳化箱的各项性能指标符合现行行业标准《混凝土碳化试验箱》JG/T247的规定。碳化箱内二氧化碳浓度保持在（20±3）%，相对湿度控制在（70±5）%，温度控制在（20±2）℃范围内。 

2）试验步骤 

混凝土碳化试验按下列步骤进行： 

①首先将处理过的试件放入碳化箱内，试件暴露面向上。各试件之间的间距不小于50mm。 

②试件放入碳化箱后，将碳化箱密封。开动箱内气体对流装置，并徐徐充入二氧化碳，测定箱内的二氧化碳浓度。逐步调节二氧化碳的流量，使箱内的二氧化碳浓度保持在（20±3）％。在整个试验期间采取去湿措施，使箱内的相对湿度控制在（70±5）％，温度控制在（20±2）℃的范围内。 

③碳化试验开始后每隔一定时期对箱内的二氧化碳浓度、温度及湿度作一次测定。试验中根据所测得的二氧化碳浓度、温度及湿度随时调节这些参数，去湿用的硅胶应经常更换。 

④在碳化到了7d、14d和28d时，分别取出试件，破型测定碳化深度。试件通过在压力试验机上的劈裂法从一端开始破型。每次破型的厚度为试件宽度的一半，切后用石蜡将破型后试件的切断面封好，再放入箱内继续碳化，直到下一个试验期。 

⑤随后将切除所得的试件部分刷去断面上残存的粉末，然后喷上浓度为1％的酚酞酒精溶液（酒精溶液含20％的蒸馏水）。约经30s后，按原先标划的每10mm一个测量点用钢板尺测出各点碳化深度。当测点处的碳化分界线上刚好嵌有粗骨料颗粒，取该颗粒两侧处碳化深度的算术平均值作为该点的深度值。碳化深度测量精确至0.5mm， 

混凝土碳化试验结果计算和处理符合下列规定： 

①混凝土在各试验龄期时的平均碳化深度应按下式计算： 

$\stackrel{\‾}{d_t}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i---(3-3)$

式中： 

——试件碳化t（d）后的平均碳化深度(mm)，精确至0.1mm； 

d_i——各测点的碳化深度（mm）； 

n——测点总数。 

②每组以3个试件碳化28d的碳化深度算术平均值作为该组混凝土试件碳化测定值。混凝土碳化试验数据见表19。 

表19混凝土碳化深度（mm） 

结果表明： 

无论是普通施工配合比组还是花岗岩石粉混凝土，其碳化深度均随碳化龄期的增长而显著增长； 

当碳化龄期一定时，普通混凝土和花岗岩石粉混凝土的碳化深度均随混凝土强度的提高而减小，这是由于胶凝材料用量增加会使混凝土密实度提高，CO2不易向混凝土内部扩散，其抗碳化性能提高； 

当碳化龄期与强度设计等级相同时，花岗岩石粉混凝土的碳化深度略小于施工配合比混凝土，这是由于花岗岩石粉水化产物的碱性要高于粉煤灰水化产物。 

根据经验可得到，混凝土的人工快速碳化与自然碳化之间存在以下关系： 

$X=X_0\sqrt{\frac{\mathrm{ct}}{c_0{t}_0}}$

式中： 

X——龄期为t年的混凝土碳化深度，mm； 

X0——快速碳化试验所测碳化深度，mm； 

C——自然碳化时空气中的CO2体积分数，％； 

c0——快速碳化时环境的CO2体积分数，％； 

t0——快速碳化龄期，年； 

t——自然碳化龄期，年。 

由此可知，人工快速碳化28d的深度和自然碳化50年的深度大体相当。 

混凝土结构规范（GB/T50010-2010）中规定：一般环境中设计使用年限为50年的混凝土结构，板、墙、壳混凝土保护层最小厚度为20cm；梁、柱、杆混凝土保护层最小厚度为25cm；混凝土强度等级不大于C25时，表面保护层厚度数值应增加5mm；钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护厚度应从垫层顶面算起，且不应小于40cm。根据本课题的快速碳化试验结果可知，不同强度等级的花岗岩石粉混凝土抗碳化性能基本可以满足混凝土结构规范相应要求。 

5.4花岗岩石粉混凝土早期抗裂性能 

混凝土结构处于自由状态下，会因干燥产生收缩变形，但不会引起内应力；然而，混凝土在限制状态下会因收缩变形产生应力，当收缩应力大于材料的极限拉应力时，混凝土产生开裂。裂缝会导致结构抗渗性降低，并为腐蚀性介质的入侵提供通道，最终引起钢筋锈蚀和结构破坏。因此，混凝土抗裂性能的研究尤为重要。 

1.早期抗裂试验研究 

1）试验方法 

（1）试验装置 

《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009规定了混凝土早期抗裂试验方法，本试验方法适用于测试混凝土试件在约束条件下的早期抗裂性能。混凝土抗裂试验装置为800mm×600mm×100mm平面薄板型钢制模具，模具的四边（包括长侧板和短侧板）采用角钢焊接而成，侧板厚度不小于5mm，模具四边与底板通过螺栓固定在一起。模具内设有7根裂缝诱导器，裂缝诱导器分别用50mm×50mm、40mm×40mm角钢与5mm×5mm钢板焊接组成，并平行于模具短边且与底板固定。底板采用不小于5mm厚的钢板，并在底板表面铺设聚乙烯薄膜做隔离层。模具作为测试装置的一个部分，测试时与试件连在一起。 

（2）试验步骤 

试验步骤如下： 

①试验在温度为（20±2）℃，相对湿度为（60±5）%的恒温恒湿室中进行； 

②将混凝土浇筑至模具内后，将混凝土摊平，且表面比模具边框略高。将装有混凝土的模具放在振动台上振动，控制好振动时间，防止过振和欠振； 

③振动后用抹子整平混凝土表面，并使骨料不外露，且使表面平实； 

④试件成型30min后，立即调节风扇位置和风速，使试件表面中心正上方100mm处风速为（5±0.5）m/s。应使风向平行于试件表面和裂缝诱导器； 

⑤试验时间从混凝土搅拌加水开始计算，在（24±0.5）h时测读裂缝。裂缝长度用钢直尺测量，取裂缝两端直线距离为裂缝长度。当在一个刀口上有两条裂缝时，将两条裂缝的长度相加，折算成一条裂缝； 

⑥裂缝宽度采用放大倍数为40倍的裂缝综合测定仪进行测量，测量每条裂缝的最大宽度； 

⑦根据混凝土浇筑24h测量得到的裂缝数据计算混凝土试件的平均开裂面积、单位面积的裂缝数目和单位面积上的总开裂面积； 

⑧试验结果计算及其确定应符合下列规定： 

ⅰ.每根裂缝的平均开裂面积应按下式计算： 

$a=\frac{1}{2N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(W_i\×L_i)$

ⅱ.单位面积的裂缝数目应按下式计算： 

$b=\frac{N}{A}$

ⅲ.单位面积上的总开裂面积应按下式计算： 

c＝a·b 

式中： 

W_i——第i根裂缝的最大宽度（mm），精确到0.01mm； 

L_i——第i根裂缝的长度（mm），精确到1mm； 

N——总裂缝数目（根）； 

A——平板的面积（m2），精确到小数点后两位； 

a——每根裂缝的平均开裂面积（mm2/根），精确到1mm2/根； 

b——单位面积的开裂裂缝数目（根/m2），精确到0.1根/m2； 

c——单位面积上的总开裂面积（mm2/m2），精确到1mm2/m2。 

ⅳ.每组分别以2个试件的平均开裂面积（单位面积上的裂缝数目或单位面积上的总开裂面积）的算术平均值作为该组试件平均开裂面积（单位面积上的裂缝数目或单位面积上的总开裂面积）的测定值。 

2）试验结果分析 

按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009规定的混凝土早期抗裂试验方法，对基准混凝土和花岗岩石粉混凝土的早期抗裂性进行研究，结果见表20： 

表20混凝土的单位开裂面积（mm²/m²） 

由表20可知，混凝土试块的开裂面积随混凝土强度等级的提高而增大；相同等级花岗岩石粉混凝土早期抗裂性优于基准混凝土；虽然花岗岩石粉混凝土早期抗裂性较基准混凝土具有一定的优势，但总体来说，其早期抗裂性不够理想。这是由于《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》（GB/T50082-2009）所规定的早期抗裂性试验方法主要适用于测试约束条件下的混凝土在塑性阶段的抗裂性能，不能准确反映混凝土硬化体因干缩造成的开裂情况。以往的研究结果也表明，即使混凝土的早期抗裂性能较差，只要养护充分，混凝土后期使用的实际抗裂性能也可达到较好的效果。 

6、花岗岩石粉混凝土生产配比的确定 

计算C15、C20、C25、C30、C35和C40混凝土的不同配制方案成本，以便确定出最经济的混凝土配合比，只计算混凝土的原材料成本。 

原材料价格如下： 

水泥：340元/吨； 

石粉：10元/吨； 

S95矿粉：230元/吨； 

砂：60元/m³； 

碎石：70元/m³； 

聚羧酸高性能减水剂：2000元/吨。 

根据3.4.1中不同强度等级花岗岩石粉混凝土的具体配制方案，计算出的混凝土原材料成本如表21。 

表21花岗岩石粉混凝土原材料成本 

结合花岗岩石粉混凝土强度、耐久性试验以及经济分析结果，根据JGJ55-2011标准选择不同强度等级混凝土的最佳制备方案如表22。 

表22不同强度等级混凝土的最佳配合比 

Claims (10)

1.一种强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：所述的花岗岩石粉混凝土主要由胶凝材料、水、砂、碎石和外掺料制备而成，所述的胶凝材料为水泥和花岗岩石粉，或者为水泥、矿粉和花岗岩石粉，所述的外掺料为减水剂。

2.根据权利要求1所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：

当强度等级为C15时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥145～155份，花岗岩石粉155～170份，砂750～800份，碎石1000～1100份，水100～160份，减水剂3～6份；

当强度等级为C20时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥185-200份，矿粉25～32份，花岗岩石粉85～95份，砂750～810份，碎石1000～1100份，水110～160份，减水剂4～7份；

当强度等级为C25时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥230～250份，矿粉45～60份，花岗岩石粉75～90份，砂730～800份，碎石900～1100份，水140～180份，减水剂5～8份；

当强度等级为C30时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥230～250份，矿粉110～130份，花岗岩石粉180～210份，砂630～700份，碎石900～1000份，水130～200份，减水剂7～11份；

当强度等级为C35时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥280～320份，矿粉120～150份，花岗岩石粉90～130份，砂650～750份，碎石900～1000份，水140～200份，减水剂8～11份；

当强度等级为C40时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥300～350份，矿粉130～160份，花岗岩石粉100～130份，砂600～700份，碎石850～950份，水150～200份，减水剂10～12份。

3.根据权利要求2所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：

当强度等级为C15时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥151份，花岗岩石粉162份，砂774份，碎石1063份，水134份，减水剂5份；

当强度等级为C20时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥193份，矿粉28份，花岗岩石粉89份，砂791份，碎石1049份，水135份，减水剂5.5份；

当强度等级为C25时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥238份，矿粉51份，花岗岩石粉82份，砂765份，碎石1014份，水167份，减水剂6.8份；

当强度等级为C30时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥239份，矿粉119份，花岗岩石粉192份，砂663份，碎石937份，水152份，减水剂9.5份；

当强度等级为C35时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥296份，矿粉132份，花岗岩石粉107份，砂688份，碎石927份，水171份，减水剂9.9份；

当强度等级为C40时，所述的花岗岩石粉混凝土由如下重量份数的原料制备而成：水泥328份，矿粉145份，花岗岩石粉118份，砂661份，碎石898份，水167份，减水剂10.9份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：所述的水泥为强度等级42.5级的普通硅酸盐水泥。

5.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：所述的矿粉为S95矿粉。

6.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：所述的花岗岩石粉为比表面积大于400的花岗岩石粉。

7.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：所述的砂为II区中砂。

8.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：所述的碎石为5-25mm连续级配花岗岩碎石。

9.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸减水剂。

10.一种用于强度等级不大于C40的花岗岩石粉混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)原材料的预处理：剔除胶凝材料中的硬块等；

(2)称量：按照配比称量各组分；

(3)上料及搅拌：向搅拌机中依次加入胶凝材料、砂、碎石、占总水量70％～90％的水、减水剂，搅拌均匀；

(4)将剩余水加入混凝土中继续搅拌，当混凝土塌落度达到160-200时，花岗岩石粉混凝土制备完成。