CN112289388A - 一种石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法 - Google Patents

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Abstract

一种石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法，是在要求的机制砂石粉云母含量波动范围内，以云母含量最小值及其对应砂率为基准，设计外加剂组分，按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定采用质量法计算确定云母含量最小值基准机制砂混凝土配合比设计参数；之后以云母含量最小值为基准，云母含量每增加1.5％对应砂率降低1％的幅度方式计算现场石粉云母含量下机制砂混凝土对应的砂率，计算确定机制砂混凝土配合比设计参数。本发明在保证石粉中云母含量波动的机制砂混凝土强度满足设计要求的前提下，解决了石粉中云母含量波动对机制砂混凝土强度不利影响的技术难题，为石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计提供了一种新的设计方法。

Description

一种石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法。
背景技术
机制砂是指由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩的颗粒。用片麻岩、角闪岩石和玄武岩生产机制砂时，母岩云母组成的变化导致生产的机制砂石粉中云母含量会有较大波动。云母颗粒的片状结构和明显解理会导致机制砂混凝土单位用水量增大引起混凝土强度的降低。《建筑用砂》GB/T 14684标准规定了机制砂中大于0.3mm云母颗粒含量：Ⅰ类＜1.0％、Ⅱ类＜2.0％、Ⅲ类＜2.0％，但对小于0.16mm石粉中云母含量未作要求。《水工混凝土施工规范》DL/T 5144规定人工砂石粉含量不超过18％为合格，使得水利工程用机制砂的石粉含量偏高，造成云母含量波动大的机制砂混凝土强度不易控制。
目前，国内学者提出了调整机制砂混凝土浆体用量的技术措施来解决石粉中云母含量波动对混凝土强度的影响，但该方法会造成混凝土成本的增加。研究发现，低砂率机制砂混凝土的粘聚性和保水性会变差，而机制砂石粉中的云母能改善混凝土的粘聚性和保水性。因此，通过机制砂石粉中云母含量与对应砂率合理选取，进行外加剂组分和石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计，能有效解决石粉中云母含量波动对机制砂混凝土强度带来的不利影响。
发明内容
本发明的目的在于解决机制砂石粉的云母含量波动对混凝土强度带来不利影响的技术难题，提供一种石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
一种石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法，包含以下步骤：
(1)要求混凝土用机制砂石粉的云母含量波动范围为1.0％～5.0％；
(2)以云母含量1.0％为基准，确定机制砂混凝土对应的砂率：先由机制砂细度模数确定云母含量为0％对应的砂率βs，再以云母含量每增加1.5％、砂率降低1％幅度方式计算确定云母含量1.0％对应的砂率β/ s；
以机制砂石粉中云母含量1.0％及其对应砂率为基准，设计外加剂组分，采用质量法计算确定云母含量1.0％基准条件的机制砂混凝土配合比设计参数：水泥用量mc0、粉煤灰用量mf0、矿粉用量mk0、砂用量ms0、石用量mg0、用水量mw0、外加剂用量ma0；
(3)测试确定现场机制砂石粉的云母含量，计算与云母含量1.0％的差值n％，以机制砂石粉中云母含量1.0％为基准，按云母含量每增加1.5％对应砂率降低1％幅度方式计算现场机制砂混凝土的对应砂率β/ s-(n÷1.5)％，再按下述规则计算机制砂混凝土配合比设计参数：水泥用量m/ c0＝mc0、粉煤灰用量m/ f0＝mf0、矿粉用量m/ k0＝mk0、砂用量m/ s0＝﹝β/ s-(n÷1.5)％﹞×(ms0+mg0)、石用量m/ g0＝(ms0+mg0-m/ s0)、用水量m/ w0＝mw0、外加剂用量m/ a0＝ma0。
作为对上述技术方案的限定，机制砂中云母含量的测试采用JY/T009-1996《转靶多晶体X射线衍射方法通则》测试方法。
作为对上述技术方案的限定，机制砂混凝土的强度等级为C30～C40。
作为对上述技术方案的限定，步骤(2)所述由机制砂细度模数确定云母含量0％对应砂率的方法，以及确定云母含量1.0％基准条件的机制砂混凝土配合比设计参数的方法，均采用《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定。
作为对上述技术方案的限定，步骤(2)每千份外加剂包括以下质量份组分：固含量40％聚羧酸减水母料240～300份、固含量40％聚羧酸保坍母料160～180份、葡萄糖酸钠5～15份、白糖5～15份、硫代硫酸钠5～10份、十二烷基苯磺酸钠0.15～0.25份、羟乙基甲基纤维素醚1.0～1.5份、有机硅消泡剂0.1～0.2份、其余为水。其中硫代硫酸钠是一种早强剂，能改善滞后泌水问题。
本发明的设计方法是根据机制砂石粉中云母含量的波动动态调整混凝土砂率，使单方混凝土中由机制砂引入的总云母含量趋于相对稳定，克服了现有技术因机制砂石粉中云母含量波动造成混凝土强度的降低，并发挥云母改善混凝土粘聚性和保水性的优势。采用本发明的技术方案能够依据机制砂石粉中云母实际含量及时微调整混凝土的配合比，在混凝土浆体用量不调整条件下降低石粉中云母含量波动对混凝土强度的不利影响，对现场施工进行指导，有效避免施工过程中因人为经验不足带来的不可控性，具有显著的应用价值。
具体实施方式
以下实施例1～2所用机制砂细度模数3.0，石粉含量7％～10％，泥块含量0％，云母含量波动范围1.0％～5.0％；水泥为鼎鑫水泥生产的P.O42.5普硅水泥；粉煤灰为西柏坡电厂生产的Ⅱ级灰，细度8.2％，烧失量3.1％，需水量比101.5％；矿粉为山东鲁鑫S95矿粉，流动度比99％；骨粗料为5～31.5mm连续级配碎石，压碎值7.8％，含泥量0％，泥块含量0％，针片状颗粒含量0％；聚羧酸减水剂根据机制砂云母含量最小值及其对应砂率复配设计；拌合用水为自来水。
实施例1
以强度等级C30和坍落度200mm机制砂混凝土为例，按以下步骤进行混凝土配合比设计：
(1)采用JY/T009-1996《转靶多晶体X射线衍射方法通则》方法测试出小于0.16mm石粉中云母含量波动范围为1.0％～5.0％；
(2)以机制砂石粉中云母含量最小值1.0％为基准，确定其对应的砂率：先由机制砂细度模数大小按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定确定云母含量0％对应砂率βs＝42％，再以云母含量每增加1.5％砂率降低1％幅度方式计算确定与云母含量1.0％对应的砂率β/ s＝41.3％；
以机制砂石粉中云母含量1.0％及其对应砂率β/ s41.3％为基准，设计外加剂组分(掺量1.0％时减水率24％)按千份质量份计包含：固含量40％聚羧酸减水母料240份、固含量40％聚羧酸保坍母料160份、葡萄糖酸钠15份、白糖5份、硫代硫酸钠5份、十二烷基苯磺酸钠0.15份、羟乙基甲基纤维素醚1.5份、有机硅消泡剂0.1份、其余为水，并按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定(其中粉煤灰掺量20％、矿粉掺量10％)，采用质量法计算确定云母含量最小值1.0％基准机制砂混凝土配合比设计参数：水泥用量mc0为267kg、粉煤灰用量mf0为76kg、矿粉用量mk0为38kg、砂用量ms0为756kg、石用量mg0为1074kg、用水量mw0为179kg、外加剂用量(即复配外加剂组分总量)ma0为1.0％；
(3)之后以机制砂石粉中云母含量1.0％为基准，当测得机制砂云母实际含量为5.0％时，按云母含量每增加1.5％对应砂率降低1％幅度方式计算确定与云母含量5.0％对应的砂率为38.6％，再计算确定机制砂混凝土的配合比设计参数：水泥用量m/ c0为267kg、粉煤灰用量m/ f0为76kg、矿粉用量m/ k0为38kg、砂用量m/ s0为706kg、石用量m/ g0为1124kg、用水量m/ w0为179kg、外加剂用量m/ a0为1.0％。
实施例1的机制砂混凝土配合比、工作性能和抗压强度见表1和表2。
实施例2
以强度等级C40和坍落度200mm机制砂混凝土为例，按以下步骤进行混凝土配合比设计：
(1)采用JY/T009-1996《转靶多晶体X射线衍射方法通则》方法测试出小于0.16mm石粉中云母含量波动范围为1.0％～5.0％；
(2)以机制砂云母含量最小值1.0％为基准，确定其对应的砂率：先由机制砂细度模数大小按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定确定云母含量0％对应的砂率βs＝39％，再以云母含量每增加1.5％砂率降低1％幅度方式计算确定与云母含量1.0％对应的砂率β/ s＝38.3％；
以机制砂云母含量1.0％及其对应砂率β/ s38.3％为基准，设计外加剂组分(掺量1.0％时减水率26％)按千份质量计包含：固含量40％聚羧酸减水母料300份、固含量40％聚羧酸保坍母料180份、葡萄糖酸钠5份、白糖15份、硫代硫酸钠10份、十二烷基苯磺酸钠0.25份、羟乙基甲基纤维素醚1.0份、有机硅消泡剂0.2份、其余为水，并按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定(其中粉煤灰掺量15％、矿粉掺量10％)，采用质量法计算确定云母含量最小值1.0％基准机制砂混凝土配合比设计参数：水泥用量mc0为326kg、粉煤灰用量mf0为65kg、矿粉用量mk0为44kg、砂用量ms0为686kg、石用量mg0为1105kg、用水量mw0为174kg、外加剂用量ma0为1.0％；
(3)之后以机制砂石粉中云母含量1.0％为基准，当测得机制砂石粉中云母实际含量为5.0％时，按云母含量每增加1.5％对应砂率降低1％幅度方式计算确定与云母含量5.0％对应的砂率为35.6％，再计算确定机制砂混凝土的配合比设计参数：水泥用量m/ c0为326kg、粉煤灰用量m/ f0为65kg、矿粉用量m/ k0为44kg、砂用量m/ s0为638kg、石用量m/ g0为1153kg、用水量m/ w0为174kg、外加剂用量m/ a0为1.0％。
实施例2的机制砂混凝土配合比、工作性能和抗压强度见表1和表2。
表1机制砂混凝土配合比
Figure BDA0002759846630000051
表2机制砂混凝土工作性能和抗压强度
Figure BDA0002759846630000052
实施例1～2表明：针对石粉中云母含量波动的机制砂，采用本发明配合比设计方法能有效解决石粉中云母含量波动对机制砂混凝土强度的不利影响，具有一定的技术经济合理性和显著经济效益。
对比例3
以强度等级C30和坍落度200mm机制砂混凝土为例，按以下步骤进行混凝土配合比设计：
(1)采用JY/T009-1996《转靶多晶体X射线衍射方法通则》方法测试出小于0.16mm石粉中云母含量波动范围为1.0％～5.0％；
(2)由机制砂细度模数大小按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定确定云母含量1.0％～5.0％对应的砂率为βs＝42％，设计外加剂组分(掺量1.0％时减水率25％)按千份质量计包含：固含量40％聚羧酸减水母料270份、固含量40％聚羧酸保坍母料170份、葡萄糖酸钠10份、白糖10份、硫代硫酸钠8份、十二烷基苯磺酸钠0.2份、羟乙基甲基纤维素醚1.2份、有机硅消泡剂0.15份、其余为水，并按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定(其中粉煤灰掺量20％、矿粉掺量10％)，采用质量法计算确定云母含量1.0％～5.0％的机制砂混凝土配合比设计参数：水泥用量mc0为262kg、粉煤灰用量mf0为75kg、矿粉用量mk0为37kg、砂用量ms0为773kg、石用量mg0为1067kg、用水量mw0为176kg、外加剂用量ma0为1.0％。
对比例3的机制砂混凝土配合比、工作性能和抗压强度见表3和表4。
表3机制砂混凝土配合比
Figure BDA0002759846630000061
表4机制砂混凝土工作性能和抗压强度
Figure BDA0002759846630000062
由对比例3可以看出：对于石粉中云母含量波动的机制砂，如果不根据机制砂中云母含量实际变化对砂率进行相应调整，会造成机制砂混凝土强度的降低。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)要求混凝土用机制砂石粉的云母含量波动范围为1.0％～5.0％；
(2)以云母含量1.0％为基准，确定机制砂混凝土对应的砂率：先由机制砂细度模数确定云母含量为0％对应的砂率βs，再以云母含量每增加1.5％、砂率降低1％幅度方式计算确定云母含量1.0％对应的砂率β/ s；
以机制砂石粉中云母含量1.0％及其对应砂率为基准，设计外加剂组分，采用质量法计算确定云母含量1.0％基准条件的机制砂混凝土配合比设计参数：水泥用量mc0、粉煤灰用量mf0、矿粉用量mk0、砂用量ms0、石用量mg0、用水量mw0、外加剂用量ma0；
(3)测试确定现场机制砂石粉的云母含量，计算与云母含量1.0％的差值n％，以机制砂石粉中云母含量1.0％为基准，按云母含量每增加1.5％对应砂率降低1％幅度方式计算现场机制砂混凝土的对应砂率为β/ s-(n÷1.5)％，再按下述规则计算机制砂混凝土配合比设计参数：水泥用量m/ c0＝mc0、粉煤灰用量m/ f0＝mf0、矿粉用量m/ k0＝mk0、砂用量m/ s0＝﹝β/ s-(n÷1.5)％﹞×(ms0+mg0)、石用量m/ g0＝(ms0+mg0-m/ s0)、用水量m/ w0＝mw0、外加剂用量m/ a0＝ma0。
2.根据权利要求1所述的石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法，其特征在于，机制砂石粉中云母含量的测试采用JY/T009-1996《转靶多晶体X射线衍射方法通则》测试方法。
3.根据权利要求1所述的石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法，其特征在于，所述机制砂混凝土的强度等级为C30～C40。
4.根据权利要求1所述的石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法，其特征在于，步骤(2)所述由机制砂细度模数确定云母含量0％对应砂率的方法，以及确定云母含量1.0％基准条件的机制砂混凝土配合比设计参数的方法，均采用《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55规定。
5.根据权利要求1所述的石粉中云母含量波动的机制砂混凝土配合比设计方法，其特征在于，步骤(2)每千份外加剂包括以下质量份组分：固含量40％聚羧酸减水母料240～300份、固含量40％聚羧酸保坍母料160～180份、葡萄糖酸钠5～15份、白糖5～15份、硫代硫酸钠5～10份、十二烷基苯磺酸钠0.15～0.25份、羟乙基甲基纤维素醚1.0～1.5份、有机硅消泡剂0.1～0.2份、其余为水。
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