一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法及制作方法技术

本发明专利技术属于工程材料技术领域，具体涉及一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法及制作方法。本发明专利技术包括以下步骤：确定替换率；获得转换系数；获得计算强度；获得配制强度；获得水泥抗压强度实测值；确定骨料回归系数的取值；获得水灰比；确定单位用水量；获得水泥用量；确定砂率；获得粗骨料及细骨料用量；获得钢渣用量；获得砂的用量；得到配合比。本发明专利技术可显著提高各组分用量确定的效率，节省试验工作量，缩短试验周期，降低经济成本，在确保混凝土成品的强度满足使用要求的同时，可快速实现目标强度要求下的钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计目的；本发明专利技术中涉及的计算步骤可为相关类型的智能化算法的编制提供参考。类型的智能化算法的编制提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法及制作方法


[0001]本专利技术属于工程材料
，具体涉及一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法及制作方法。

技术介绍

[0002]钢渣是在炼钢过程中加入石灰石、白云石和铁矿石等熔剂以及造渣材料冶炼后，从高温下熔化后的液相炉料中分离出来的杂质，含有丰富的钙、铁、硅等元素。由于钢渣的许多化学成分与水泥熟料的相似，钢渣具有很大资源化利用的潜力。将钢渣作为掺合料应用于混凝土，不仅可以降低混凝土的生产成本，减少水泥的用量，而且可以解决钢渣所带来的环境污染问题。
[0003]目前，对钢渣混凝土材料的开发与应用，就是将各类钢渣，在严格分类管理、分类处理、分级加工的基础上，按混凝土高性能化要求，结合各类钢渣的不同特性，加工生产成钢渣微粉，以用来开发形成钢渣混凝土及其制成品，这在如中国专利公告号为“CN112851264A”的名称为“一种基于铁尾矿和钢渣粉的耐高温混凝土”以及中国专利公告号为“CN101774223B”的名称为“一种钢纤维橡胶钢渣再生骨料混凝土的制备方法”等专利文本中均有所公开。可见，现有技术对于钢渣在混凝土中的应用创新，多集中在钢渣粉作为外加剂应用于混凝土中，而对于钢渣骨料作为混凝土细骨料的应用，以及钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计等尚缺乏研究。究其原因，其一是目前针对不同钢渣细骨料替换率下的混凝土强度评估方法不明，造成钢渣替换细骨料难以进行强度转换，导致其在实际工程中难以应用；其二是目前缺少明确的钢渣替换细骨料混凝土的设计工艺，给实际生产和应用带来困难；其三为缺乏钢渣替换细骨料混凝土制备流程与方法，造成钢渣替换细骨料混凝土的制备缺少相关流程，难以实现钢渣替换细骨料混凝土的工业化生产。当前，对于细骨料，仍然几乎完全采用河砂或湖砂等，显然对自然资源的消耗巨大，过度的资源开采不仅会破坏环境，还会增加工程建设的成本；因此，亟待解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法，本专利技术可显著提高各组分用量确定的效率，节省试验工作量，缩短试验周期，降低经济成本，在确保混凝土成品的强度满足使用要求的同时，可快速实现目标强度要求下的钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计目的；同时，本专利技术中涉及的计算步骤可为混凝土专家分析与支持系统、配比设计软件等智能化算法编制提供参考。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法，其特征在于包括以下步骤：S1.确定钢渣替换细骨料的替换率m；S2由下式获得钢渣替换细骨料混凝土和普通混凝土的转换系数：
；S3.由下式获得钢渣替换细骨料混凝土的计算强度f
cu,sk
：；其中：f
cu,s
为目标混凝土的抗压强度标准值；S4.由下式获得钢渣替换细骨料混凝土的配制强度f
cu,so
：；其中：t为目标混凝土95%的强度保证率下的常数值；M为目标混凝土强度标准差；S5.由下式获得水泥抗压强度实测值f
ce
：；其中：γ
c
为水泥强度值的富余系数；f
ce，k
为水泥强度等级值；S6.确定骨料回归系数α
A
和α
B
的取值；S7.由下式获得钢渣替换细骨料混凝土的水灰比W/C：；S8.确定单位用水量W0；S9.由下式获得水泥用量C0：；S10.确定砂率S
P
；S11.由下式获得粗骨料和细骨料用量：；其中：S0为砂的用量；G0为粗骨料的用量；
ρ
c
为水泥密度；ρ
m
为水的密度；ρ
0S
为砂的表观密度；ρ
0G
为粗骨料的表观密度；α为混凝土含气量的百分数；S
P
为砂率；S12.由下式获得钢渣用量Z1：Z1=S0·
m；S13.由下式获得砂的用量Z2：Z2=S0·
（1
‑
m）；S14.获得钢渣替换细骨料混凝土的配合比为：C0：W0：G0：Z1：Z2。
[0006]优选的，所述步骤S4中，t=1.645。
[0007]优选的，所述步骤S6中，当粗骨料为碎石时，α
A
=0.46，α
B
=0.07；粗骨料为卵石时，α
A
=0.48，α
B
=0.33。
[0008]优选的，所述步骤S11中，不使用引气型外加剂时，α=1。
[0009]优选的，制作方法，该制作方法应用所述的一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法，其特征在于：Sa.按照所述的钢渣替换细骨料混凝土的配合比，确定制备混凝土所需的水泥、水、钢渣、砂、石子的重量；Sb.根据所需的重量称取材料，并将水泥、钢渣、砂、石子依次加入搅拌机，搅拌2~3min；Sc.待材料搅拌混合均匀后，加入拌合用水及减水剂，继续搅拌3~5min，形成浆体；待浆体在搅拌机中完全流化，得到所需的钢渣替换细骨料混凝土的浆料。
[0010]优选的，所述水泥为标号P.O 42.5级的普通硅酸盐水泥。
[0011]优选的，所述钢渣为采用热闷工艺生产的转炉炉渣经由机械筛分法选取后的粒径为5~10mm 和10~20mm 的钢渣颗粒，并剔除其中的片状颗粒；所述转炉炉渣采用堆放一年以上的陈渣，压碎值不大于30%，游离氧化钙含量不大于3%，含泥量不大于0.5%，吸水率不大于1%。
[0012]优选的，所述砂为普通中砂，细度模数为2.3~3.0。
[0013]优选的，所述石子采用5~20mm连续级配的石灰石，含泥量不大于0.5%，吸水率不大于1%。
[0014]优选的，所述拌合用水采用中性天然水；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率不小于30%。
[0015]本专利技术的有益效果在于：1）通过上述方案，本专利技术不仅提出了不同钢渣细骨料替换率下混凝土抗压强度的简化计算方法，实现了钢渣替换细骨料混凝土抗压强度快速预测；同时还解决了目标强度要求下钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计问题，实现了钢渣替换细骨料混凝土的具体化的应用设计。
[0016]实际操作时，本专利技术的技术方案由强度转换公式和配合比设计计算两部分组成。对于强度转换公式，由钢渣替换细骨料的替换率计算得到转换系数，再根据转换系数，将钢渣替换细骨料混凝土的设计强度转换为计算强度，再将计算强度转换为配制强度。对于配合比设计计算部分，则依据计算得出的配制强度进行设计，得到对应钢渣替换细骨料混凝土的配合比，即水、水泥、砂、石子、钢渣的用量比值，随后可利用该用量比值，无需试验或进行少量验证性试验，即可精准而快速的确定水、水泥、砂、石子、钢渣的组分用量。
[0017]至此，本专利技术可显著提高各组分用量确定的效率，节省试验工作量，缩短试验周期，降低经济成本，在确保混凝土成品的强度满足使用要求的同时，可快速实现目标强度要求下的钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计目的。
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法，其特征在于包括以下步骤：S1.确定钢渣替换细骨料的替换率m；S2由下式获得钢渣替换细骨料混凝土和普通混凝土的转换系数 ：；S3.由下式获得钢渣替换细骨料混凝土的计算强度f
cu,sk
：其中：f
cu,s
为目标混凝土的抗压强度标准值；S4.由下式获得钢渣替换细骨料混凝土的配制强度f
cu,so
：其中：t为目标混凝土95%的强度保证率下的常数值；M为目标混凝土强度标准差；S5.由下式获得水泥抗压强度实测值f
ce
：其中：γ
c
为水泥强度值的富余系数；f
ce，k
为水泥强度等级值；S6.确定骨料回归系数α
A
和α
B
的取值；S7.由下式获得钢渣替换细骨料混凝土的水灰比W/C：；S8.确定单位用水量W0；S9.由下式获得水泥用量C0：；S10.确定砂率S
P
；S11.由下式获得粗骨料和细骨料用量：；其中：S0为砂的用量；G0为粗骨料的用量；ρ
c
为水泥密度；ρ
m
为水的密度；ρ
0S
为砂的表观密度；
ρ
0G
为粗骨料的表观密度；α为混凝土含气量的百分数；S
P
为砂率；S12.由下式获得钢渣用量Z1：Z1=S0·
m；S13.由下式获得砂的用量Z2：Z2=S0·
（1
‑
m）；S14.获得钢渣替换细骨料混凝土的配合比为：C0：W0：G0：Z1：Z2。2.根据权利要求1所述的一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法，其特征在于：所述步骤S4中，t=1.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶锐睿，沈奇罕，王静峰，王凤芹，王成刚，郑歆，沈嘉坤，曾梓轩，方睿奇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：