CN114988811A - 一种适用于西部环境下的机制砂混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于西部环境下的机制砂混凝土，包含以下成分原料：水泥500‑520kg/m3，粉煤灰70‑75kg/m3，硅灰10‑15kg/m3，砂640‑680kg/m3，碎石1050‑1080kg/m3，外加剂15‑20kg/m3。通过利用机制砂取代天然砂配制机制砂混凝土，提出经济效益较好、工作性能良好的机制砂混凝土配合比，减低环境对机制砂混凝土产生的损害，提高其混凝土使用寿命。掺加矿物掺合料的主要作用是提高耐久性、体积稳定性，提高后期强度，降低水化热，还可改善混凝土拌合物和易性、减少泌水、离析现象，提高混凝土抗酸碱腐蚀和防止碱—骨料反应等。
Description
技术领域
本发明涉及西北环境下特殊纯机制砂混凝土的研制方法，具体为一种适用于西部环境下的机制砂混凝土。
背景技术
由于环保压力和成本压力的持续加剧，传统混凝土的生产和使用技术走到了需要大幅度改良的关口。新理念、新方法、新材料在混凝土中的应用已成为一种趋势。近年来，黄河流域过度开采河沙，使得天然砂日渐短缺，同时严重破坏了生态环境，所以机制砂替代天然砂已成为混凝土行业可持续发展的必由之路。
机制砂的广泛应用将会解决我国天然砂单一细骨料的缺陷，同时有利于对环境资源的保护，对地区经济的平衡发展起到积极作用。且机制砂向着机械化、标准化、绿色化方向发展，可以有效推进地区企业的现代化转型，使建筑市场更加规范化。
当前机制砂混凝土的配合比设计理论及方法还不成熟，多数还是沿用天然砂混凝土的配制方法，只是简单地通过适当提高砂率等方式改善混凝土拌合物工作性，而忽视了机制砂与天然砂之间的一些本质区别。已有一些研究者对机制砂混凝土配合比设计方法进行了积极探索，比如西南交通大学李固华教授在普通混凝土配合比设计和高性能混凝土全计算法配合比设计的基础上提出了粉体当量体积法。该方法把胶凝材料和粒径小于0.075mm的其他材料(包括石粉)一起作为粉体，针对不同粉体对混凝土拌合物和易性的不同影响，引入当量系数的概念，即在规定的浆体稠度下，各种粉体单位体积用水量与水泥单位体积用水量之比，在计算粉体当量总体积时，粉体体积要乘以当量系数，采用合理的粉体当量总体积即可较好地解决低强度等级机制砂混凝土拌合物工作性差的问题。
目前，国内外基本上采用中砂及细砂配制混凝土，而我国的优质天然砂资源分布极不平衡。随着建筑行业的迅速发展和砂石开采的逐渐严格，许多地区用砂供需问题变得严峻起来。因此，如何合理利用资源采用相关技术手段解决工程用砂问题具有十分重要的意义。质量合格的机制砂完全可以配制出各方面性能都能满足工程要求的混凝土，并且具有绿色、低能、低碳、节省成本、有效利用废弃资源等优势。但现实是机制砂混凝土仍处于起步阶段。一方面，当前的研究多是从应用角度出发，只是简单地将机制砂视为天然砂的一种替代物，没有真正把机制砂混凝土当作一种独立的绿色建材来进行研究，没有更深层次地挖掘和发扬机制砂混凝土很多特有的优点。另一方面，工程实践中沿袭天然砂混凝土设计方法，按照现行细集料级配规范配制出的机制砂混凝土未必能够表现出足够优越的使用性能。因此，***地进行机制砂及其混凝土的基础研究是非常必要的。
机制砂往往表面粗糙、多棱角，相同级配的机制砂棱角性及空隙率均大于天然砂，这一方面会增大混凝土拌合物的屈服应力而降低和易性，另一方面则会加强细集料与浆体的粘结而提高混凝土的强度与体积稳定性，机制砂混凝土抗压、抗拉强度均高于天然砂混凝土，干缩率小于天然砂混凝土。但是当前关于机制砂特性与机制砂混凝土性能的研究多局限于石灰岩机制砂，对其他岩性机制砂的研究较少，因而不可盲目将石灰岩机制砂的相关特性等同于其他岩性机制砂的特性，进而进行混凝土配合比的设计。
本发明主要针对西部地区所生产的机制砂，通过利用机制砂取代天然砂配制机制砂混凝土，提出经济效益较好、工作性能良好的机制砂混凝土配合比，减低环境对机制砂混凝土产生的损害，提高其混凝土使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于西部环境下的机制砂混凝土，以解决背景技术中存在的现有的机制砂混凝土不能表现出足够优越的使用性及现有的机制砂混凝土使用寿命相对较短的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于西部环境下的机制砂混凝土包含以下成分原料：水泥500-520kg/m3，粉煤灰70-75kg/m3，硅灰10-15kg/m3，砂640-680kg/m3，碎石1050-1080kg/m3，外加剂15-20kg/m3。
所述的适用于西部环境下的机制砂混凝土包含以下成分原料：水泥513kg/m3，粉煤灰72kg/m3，硅灰12kg/m3，砂663kg/m3，碎石1061kg/m3，外加剂17.91kg/m3。
优选的，所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
优选的，所述的碎石为碎卵石
所述的外加剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述的砂为俞福寿机制砂和矿业机制砂的混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过利用机制砂取代天然砂配制机制砂混凝土，提出经济效益较好、工作性能良好的机制砂混凝土配合比，减低环境对机制砂混凝土产生的损害，提高其混凝土使用寿命。掺加矿物掺合料的主要作用是提高耐久性、体积稳定性，提高后期强度，降低水化热，还可改善混凝土拌合物和易性、减少泌水、离析现象，提高混凝土抗酸碱腐蚀和防止碱—骨料反应等。
附图说明
图1为本发明实施例和对比例的抗压对比图；
图2为本发明对比例未加入硅灰原料的混凝土抗压对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本实施例中适用于西部环境下的机制砂混凝土和对比例用料情况如表1所示。对比例16试配不掺加硅灰，实施例17试配掺加85#硅灰，实施例18和实施例19试配掺加94#硅灰，骨料选用不相同。
表1试配配合比及用料情况(kg/m3)
本实施例中水泥选用祁连山P.042.5普通硅酸盐水泥，根据GB175—2007规范要求，各项性能指标如表2所示
表2祁连山P.042.5水泥性能指标
粉煤灰，粉煤灰选用兰州西固电厂II级粉煤灰，掺加粉煤灰可以减少水泥用量，减少了水化放热量，从而减少了混凝土温度裂缝。除此之外，还可以改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性，并可减少坍落度的经时损失。根据GB/T 51003—2014规范要求，其相关性能指标如表3所示，活性如表4所示。
表3西固电厂II级粉煤灰性能指标
表4西固电厂II级粉煤灰活性(％)
经本实施例和对比例试配原料分别制作成边长为100mm的立方体试件，24小时后进行脱模养护，分别在快速养护、7天、28天龄期时进行抗压测试，将试验结果进行对比，并观察试拌过程中混凝土状态。
抗压强度对比如图1所示，图1(a)为7d抗压强度，图1(b)为28d抗压强度，图1(c)为抗压强度代表值。可以看出，对比例试配7d抗压强度最大，实施例2试配7d抗压强度最小；实施例1试配28d抗压强度最大，实施例3试配28d抗压强度最小。
对比没有掺加硅灰的对比例的试配，实施例1-3掺加硅灰的试配后期强度增长明显，抗压强度值如表5所示。
表5实施例和对比例制备的试块抗压强度值/MPa(100mm×100mm)。
对比例试配R28d＝88.7MPa，为设计强度的1.27倍，实施例17试配R28d＝92.3MPa，为设计强度的1.32倍，实施例18试配R28d＝82.2MPa，为设计强度的1.17倍，均大于设计强度1.15倍的要求，实施例19试配R28d＝79.0MPa，小于设计强度的1.15倍，不满足要求。
综上所述，对比例16和实施例17-18试配28d强度均大于设计要求的1.15倍，且掺加85#硅灰的实施例17试配强度最大，为最优配比。
对比例：本对比例混凝土配方中不含有硅灰，选用不同掺量俞福寿机制砂、矿业公司机制砂对比试配强度，石头均选用粒径为5-31.5mm的碎卵石，外加剂为普通减水剂，编号12～15#，具体配合比及用料情况如表6所示。
表6试配配合比及用料情况(kg/m3)
12～15#试配的抗压强度如图2所示，具体强度数值如表6所示。
12#试配7天抗压强度最大，R7d为70.2MPa，后期强度增长缓慢；14#试配28天抗压强度最大，R28d为83.5MPa，对比12#试配，13#试配28d抗压强度较其高0.3MPa。
选用俞福寿洗砂+1/3矿业机制砂，5-31.5mm卵碎石的14#试配28天抗压强度最大，R28d为83.5MPa，达到设计强度的1.19倍，大于规范要求的1.15倍，试验达标。但是对比例与实施例相比不加硅灰。
表6试块抗压强度值/MPa(100mm×100mm)
对比例11-15为试块7天，28天抗压强度，经过此数据可读整体强度小于实施例17-18增加硅灰的抗压强度。
因此在原料中加入一定比例的硅灰能提高耐久性、体积稳定性，提高后期强度，降低水化热，还可改善混凝土拌合物和易性、减少泌水、离析现象，提高混凝土抗酸碱腐蚀和防止碱—骨料反应。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种适用于西部环境下的机制砂混凝土，其特征在于：包含以下成分原料：水泥500-520kg/m3，粉煤灰70-75kg/m3，硅灰10-15kg/m3，砂640-680kg/m3，碎石1050-1080kg/m3，外加剂15-20kg/m3。
2.根据权利要求1所述的一种适用于西部环境下的机制砂混凝土，其特征在于：所述的机制砂混凝土包含以下成分原料：水泥513kg/m3，粉煤灰72kg/m3，硅灰12kg/m3，砂663kg/m3，碎石1061kg/m3，外加剂17.91kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种适用于西部环境下的机制砂混凝土，其特征在于：所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的一种适用于西部环境下的机制砂混凝土，其特征在于：所述的碎石为碎卵石。
5.根据权利要求1所述的一种适用于西部环境下的机制砂混凝土，其特征在于：所述的外加剂为聚羧酸高性能减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种适用于西部环境下的机制砂混凝土，其特征在于：所述的砂为俞福寿机制砂和矿业机制砂的混合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220902 |
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