一种替代资源混凝土的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种替代资源混凝土的制备方法，通过对材料进行选择和材料配合比进行设计，使制备的混凝土浆体具有预设的浆体平均厚度，通过调控浆体平均厚度实现对混凝土流变性能和力学性能的控制；其中，浆体平均厚度为浆体体积除以骨料总表面积得出的商；在计算所述骨料总表面积S

A preparation method of alternative resource concrete

The invention relates to a preparation method of alternative resource concrete, through the selection of materials and the design of material mix proportion, the prepared concrete slurry has the preset average thickness of slurry, and the control of concrete rheological properties and mechanical properties is realized by adjusting the average thickness of slurry; wherein, the average thickness of slurry is the quotient of the volume of slurry divided by the total surface area of aggregate In calculating the aggregate total surface area s

【技术实现步骤摘要】
一种替代资源混凝土的制备方法
本专利技术涉及混凝土
，尤其是一种替代资源混凝土的制备方法。
技术介绍
近年来，由于混凝土原材料天然资源的减少和环境治理力度的加大，替代资源(如机制砂、尾矿砂、石灰石粉、冶金废渣等)在混凝土的应用越来越多。这些人为加工生产的材料虽然在表面上以近似代替了天然原材料，实事上却改变了混凝土配合比中的关键技术指标，如粉体颗粒数量和比表面积等。这些都会对混凝土制备的配合比产生较大的影响，与常规材料制备混凝土的思路与关键技术指标也大不相同。混凝土科研机构和生产企业经常会遇到一些现象，比如，骨料品种相同但颗粒大小不同而配合比相同的混凝土，配制出的抗压强度却完全不相同；又如，C40和C35混凝土两者水泥(胶材)用量差别较大但其抗压强度的差别却不明显，甚至有时C40低于C35混凝土；再比如，预拌混凝土生产采用的砂子细度通常在一定范围内波动，但同配比的混凝土的抗压强度标准差往往较大等等。在预拌混凝土实际生产过程中，胶凝材料和外加剂等材料品质都相对稳定，而砂子颗粒级配或细度相对波动最大、最频繁，是否是因为砂子细度变化导致了某些参数如浆骨比或水粉比的变化，进而影响了混凝土强度。这些常见而又容易忽视的问题，亟待混凝土技术人员做进一步研究，以用于指导混凝土的制备。混凝土可以看作是粗细颗粒骨料分散于浆体相中的分散体，常常用二维结构来分析，即砂浆包裹粗骨料并填充粗骨料之间的空隙，水泥浆体包裹细骨料并填充细骨料之间的空隙，水被水泥等细粉颗粒吸附形成水膜并填充细粉颗粒之间的空隙。包裹层(如砂浆层、净浆层和水膜)厚度的大小直接影响新拌混凝土的流变性、保水性和粘聚性，也会影响硬化混凝土的力学性能和耐久性能。浆体厚度(APT)，即浆体包裹骨料颗粒的平均厚度。从现有资料来看，目前针对浆体厚度对混凝土性能影响的研究还不够充分，如仅在水胶比较窄的范围内得出结论，机制砂中细颗粒尤其是石粉含量对浆体体积的影响未进行考虑等，有的结果由于试验设计的原因只是在极值的一侧进行了研究，等等，这些都导致了相关结论的局限性较大，要想用这些理论指导现阶段工程应用，尤其是替代资源在预拌混凝土中的应用，还需做进一步的详细研究。对于浆体厚度的理解与计算，目前国内外学者还没有形成统一的共识。欧洲的研究学者认为0.08mm以下的颗粒可以作为浆体把更大的颗粒进行包裹。有的学者认为，细骨料颗粒中0.315mm以下部分应包含在浆体中，0.315mm以上的作为骨料的一部分。有的学者直接按照粗细骨料的定义(即4.75mm以上为粗骨料)并考虑相应的修正系数进行简化处理，按其体积分数作为参数进行研究。尽管如此，浆体厚度也只是一个相对的数量概念，探明其物理意义及其对混凝土性能的影响规律是重要的，其绝对值的正确与大小并不会影响其在工程中的应用。当然，在分析相关研究成果时，应充分关注该结论所对应的浆体厚度的具体计算方法。现有的数据表明，浆体厚度对混凝土抗压强度具有较大影响，同种原材料、不同水灰比的混凝土，在力学性能上存在最佳浆体厚度，浆体厚度过小或过大，都会降低混凝土强度。在研究过程中，浆体厚度定义为浆体体积(包含0.08mm以下颗粒)除以骨料总表面积得出的商。浆体中包括0.08mm以下的颗粒如石粉，这对于科学合理使用石粉含量较高的人工砂或其它工业废渣提供了新的技术指导和应用途径。可以说，浆体(平均)厚度直接影响混凝土的流变性能和力学性能，浆体(平均)厚度是替代资源混凝土配合比设计的重要参数之一。从水膜厚度理论与颗粒间相互作用理论可知，用水量(或浆体含量)和骨料总表面积直接决定着混凝土拌合物的诸多性能。工程技术人员通常用“细度模数”来表述砂子的粗细程度，并据此对混凝土配合比进行设计和调整。虽然骨料的比表面积比其细度模数对混凝土的性能影响更大，但是细度模数和比表面积这两个参数之间又没有直接相关性，即使砂子的细度模数相同，其颗粒级配可能不同，比表面积可能相差更大；不同细度模数的砂子，比表面积有可能相近。尤其是在当今天然骨料资源匮乏的情况下，科学合理使用人工砂、尾矿砂、沙漠砂、细砂等替代资源成为一种趋势，如果仍用细度模数指导砂的选用和配比设计，则制备出来的混凝土偏离预期效果的可能性更大。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术的目的是提供一种替代资源混凝土的制备方法，通过使用新的表征骨料比表面积的参数来替代细度模数，借以指导原材料的选用、以及设计原材料的配合比，从而实现对浆体(平均)厚度的调整，使制备出来的混凝土满足预设的流变性能和力学性能。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种替代资源混凝土的制备方法，通过对材料进行选择和材料配合比进行设计，使制备的混凝土浆体具有预设的浆体平均厚度，通过调控浆体平均厚度实现对混凝土流变性能和力学性能的控制；其中，浆体平均厚度为浆体体积除以骨料总表面积得出的商；在计算所述骨料总表面积时，按照如下公式计算：骨料总表面积Wn表示相应骨料的质量，kg；βi表示相应骨料的比粒度，m2/kg；比粒度是指相应骨料的各粒级分级筛余与该粒级比表面积的乘积之和。根据本专利技术一个较佳实施例，浆体平均厚度H满足如下公式：其中，VJ表示浆体体积，m3。根据本专利技术一个较佳实施例，比粒度β计算方法为：式中:β—比粒度，m2/kg；Ai—第i级粒径的分级筛余，％；Si—第i级粒径的比表面积，m2/kg。根据本专利技术一个较佳实施例，所述混凝土浆体由水、胶凝材料、外加剂、空气以及人工砂替代资源材料中所含有的0.08mm以下的粉体颗粒组成，浆体体积VJ按照如下公式计算：Ww、Wc、WK、WF、WA、WCD依次表示水、水泥、矿粉、粉煤灰、外加剂、石粉的质量，kg；ρw、ρc、ρK、ρF、ρA、ρCD依次表示水、水泥、矿粉、粉煤灰、外加剂、石粉的密度，kg/m3；α表示拌合物中的含气量，m3。根据本专利技术一个较佳实施例，所述骨料至少包括粗骨料和细骨料；则SAG＝WS×βS+WG×βG其中，WG、WS分别表示粗、细骨料的质量，kg；βG、βS分别表示粗、细骨料的比粒度，m2/kg。根据本专利技术一个较佳实施例，细骨料为5mm以下连续级配的砂，其比粒度计算方法为：βS＝A5.0×β5.0+A2.5×β2.5+A1.25×β1.25+A0.63×β0.63+A0.315×β0.315+A0.160×β0.160+A0.08×β0.08。优选地，粗骨料为5～25mm连续级配石子，其比粒度计算方法为：βG＝A31.5×β31.5+A25.0×β25.0+A20×β20+A16×β16+A10×β10+A5.0×β5.0+A2.5×β2.5。根据本专利技术一个较佳实施例，所述粗骨料或细骨料为选自人工砂、尾矿砂、沙漠砂和细砂中的一种或几种；或者为机制砂、尾矿砂、石灰石粉、冶金废渣等替代资源中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种替代资源混凝土的制备方法，其特征在于，通过对材料进行选择和材料配合比进行设计，使制备的混凝土浆体具有预设的浆体平均厚度，通过调控浆体平均厚度实现对混凝土流变性能和力学性能的控制；其中，浆体平均厚度为浆体体积除以骨料总表面积得出的商；/n在计算所述骨料总表面积时，按照如下公式计算：/n骨料总表面积

【技术特征摘要】
1.一种替代资源混凝土的制备方法，其特征在于，通过对材料进行选择和材料配合比进行设计，使制备的混凝土浆体具有预设的浆体平均厚度，通过调控浆体平均厚度实现对混凝土流变性能和力学性能的控制；其中，浆体平均厚度为浆体体积除以骨料总表面积得出的商；
在计算所述骨料总表面积时，按照如下公式计算：
骨料总表面积
Wn表示相应骨料的质量，kg；βi表示相应骨料的比粒度，m2/kg；
比粒度是指相应骨料的各粒级分级筛余与该粒级比表面积的乘积之和。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，浆体平均厚度H满足如下公式：



其中，VJ表示浆体体积，m3。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，比粒度β计算方法为：



式中:β—比粒度，m2/kg；
Ai—第i级粒径的分级筛余，％；
Si—第i级粒径的比表面积，m2/kg。


4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，所述混凝土浆体由水、胶凝材料、外加剂、空气以及人工砂替代资源材料中所含有的0.08mm以下的粉体颗粒组成，浆体体积VJ按照如下公式计算：



Ww、Wc、WK、WF、...

【专利技术属性】
技术研发人员：余成行，
申请(专利权)人：北京市中超混凝土有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11