CN102311248A - 用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，将灰化处理后的稻壳灰与水泥混合物混合，该致密配比法包括：由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例；选择合适的粒料堆积架构，推求最大干松容积密度；计算扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积；以及设定水胶比，计算各组成材料用量。使其可节省水泥用量及废弃物再利用，并可有效提高混凝土工作性及耐久性，达到混凝土节能减碳的目的。

Description

用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法

技术领域

本发明是有关于一种混凝土的致密配比法，特别适用于普通混凝土、自充填混凝土、高性能混凝土、超高强度混凝土、纤维混凝土和活性粉混凝土等。

背景技术

目前，由于亚洲国家(如我国)或东南亚(如越南)等地区大多以米食为主食，因此农民每年将会种植大量稻米，以我国为例，每年稻米量大约生产三千七百万吨，稻米于收割后经由碾米加工以获得精致米，而稻米经处理后所产生的稻壳量也将近一千吨。

一般对于稻壳的处理方式，大多采用随意放置作为肥料或燃烧，但由于稻壳为不易腐烂且不易分解，降低其作为肥料的机率，为解决此问题，则是将稻壳就地进行燃烧处理，然而，就地将稻壳以火燃烧，其燃烧时所产生的浓烟会影响空气质量及道路行车安全，且经燃烧后的稻壳灰若无法好好处理，而任意四处掩埋或倾倒时，将会造成环境二次破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，以节省水泥用量及废弃物再利用的功效。

为实现上述目的，本发明提供的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，将灰化处理后的稻壳灰与水泥混合物混合，该水泥混合物包括水泥、粗粒料、细粒料及水，该致密配比法包括：

由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例；选择合适的粒料堆积架构，推求最大干松容积密度；计算扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积；以及设定水胶比，计算各组成材料用量。

所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例导入离散量的运用。

所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中该稻壳灰与水泥混合物混合后的稻壳灰占整体重量的10至40重量百分比。

所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中该灰化处理的温度为300度至900度。

所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中该水泥混合物与该稻壳灰混合的水胶比为0.2至0.5。

所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中该稻壳灰经过研磨处理。

所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中该混凝土包括添加物。

所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中该添加物为强塑剂、助流剂、界面活性剂及黏着剂的其中之一。

本发明提供的能精确定性、定量的混凝土配比设计精算方式，由材料间相应理论，建立矩阵式，推求各材料理论用量，简化混凝土配比计算流程，并改善现今混凝土厂商仰赖繁复实验、操作人员经验决定配比的不确定性，而将稻壳灰应用于混凝土，以提高废弃物再利用性，达到绿色环保及保护地球等目的。

附图说明

图1为本发明的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法流程示意图。

附图中主要组件符号说明：

1：由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例；

2：选择合适的粒料堆积架构，推求最大干松容积密度；

3：计算扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积；

4：设定水胶比，计算各组成材料用量。

具体实施方式

本发明提供的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，是将灰化处理后的稻壳灰与水泥混合物混合，该水泥混合物包括水泥、粗粒料、细粒料及水，该致密配比法包括：由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例；选择合适的粒料堆积架构，推求最大干松容积密度；计算扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积；以及设定水胶比，计算各组成材料用量。由此，以稻壳灰取代部分水泥，可减少水泥用量、废弃物再利用及有效提高混凝土工作性与耐久性的功效。

为了能够更进一步了解本发明的特征、特点和技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

请参阅图1所示，为本发明的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法流程示意图，本发明提供的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，是将灰化处理后的稻壳灰(Rice Husk Ash)与水泥混合物混合，灰化处理的温度系为300度至900度。混合后该稻壳灰占整体重量的10至40重量百分比(即为稻壳灰直接取代的水泥量，该水泥量为每单位立方水泥用量，例如每单位水泥用量为400公斤，而稻壳灰取代的水泥量为20％，即混合比例为320公斤水泥与80公斤稻壳灰)，其中该水泥混合物与该稻壳灰混合的水胶比(w/b：water/binder)为0.2至0.5。该水泥混合物主要由水(water)、水泥(cement)、细粒料(Fine Aggregate，F.Agge)及粗粒料(CoarseAggregate，C.Agge)所组成，该细粒料一般为砂(sand)，而该粗粒料一般为石(stone)。该致密配比法包括：一、由富勒曲线(fuller’s curve)配合筛分析资料推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例；二、选择合适的粒料堆积架构(h)，推求最大干松容积密度(U_max)；三、计算扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积(V_v)；以及四、设定水胶比(w/b)，计算各组成材料用量。该致密配比法配比材料设计范围涵盖毫米(mm)、微米(μm)至纳米(nm)，使材料彼此间都能相互组合而形成最致密状态。由推求粒料表面积(S)，通过量测间隙体积(V_v)，引入里浆厚度(t)概念，计算水泥浆量(V_p＝V_v+S·t)，依据需求设计强度，控制混凝土质量。

步骤1：由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例：

筛分析是由通过一组网格连续增加的网筛，并量测停留于筛网上的粗粒料、细粒料及稻壳灰的重量。将筛分析数据配合富勒曲线推算不同粒径的体积比：

$\left(1\right),P={\left(\frac{d}{D}\right)}^h,h=\frac{1}{3}~\frac{1}{2}$

P：小于粒径d的粒料含量；

d：d粒料的粒径；

D：粒料的最大粒径。

(2)粒料分布分析定义：

假设所用粒料种类(i)共n种，筛分析粒径(i)共有m个筛号，而此分析资料为：k_j＝P_v，i·a_i，j

a_i，j：(0～1)，混合粒料中第i种粒料j号筛的留筛率。

P_v，i(0～1)，混合粒料中第i种粒料的体积百分比(％vol)，i＝1～n。

k_j：(0～1)，依理论曲线计算所得理论第j号筛留筛率，j＝1～m。

(3)混和粒料级配曲线与理论曲线的离散量(M)以最小平方法运算的结果：

$M=R^2=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{v,i}\·a_{i,j}-k_j)}^2$

$=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{(\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{v,i}\·a_{i,j}+P_{v,n}\·a_{n,j}-k_j)}^2$

因为 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{v,i}=100\%$

所以 $P_{v,n}=1-\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{v,i}$

故整理后得 $M=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{(\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(a_{i,j}-a_{n,j})P_{v,i}+a_{n,j}-k_j)}^2$

对M进行偏微分 $\∂M=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\∂M}{{\∂P}_{v,i}}{\mathrm{dP}}_{v,i}$

当M有极大或极小值时，dM＝0

经推导后得方程式(1)

${\left[\mathrm{Pv}\right]}_{n-1}={\left[({\left[A\right]}_{i,j}^T-{\left[1\right]}_{n-1\×1}{\left[A\right]}_{n,j}^T)({\left[A\right]}_{i,j}-{\left[A\right]}_{n,j}{\left[1\right]}_{n-1\×1}^T)\right]}^{-1}\×({\left[A\right]}_{i,j}^T-{\left[1\right]}_{n-1\×1}{\left[A\right]}_{n,j}^T)({\left[k\right]}_m-{\left[A\right]}_{n,j})$

${\left[\mathrm{Pv}\right]}_{n-1}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Pv},}_1\\ {\mathrm{Pv},}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{Pv},}_{n-1}\end{array}\right]{\left[A\right]}_{i,j}=\left[\begin{array}{ccccc}{a}_{\mathrm{1,1}}& a_{\mathrm{2,1}}& & ...& a_{n-\mathrm{1,1}}\\ a_{\mathrm{1,2}}& a_{\mathrm{2,2}}& & ...& a_{n-\mathrm{1,2}}\\ & & .& & \\ & & .& & \\ & & .& & \\ a_{1,m}& a_{2,m}& & ...& a_{n-1,m}\end{array}\right]{\left[A\right]}_{n,j}=\left[\begin{array}{c}{a}_{n,1}\\ a_{n,2}\\ .\\ .\\ .\\ a_{n,m}\end{array}\right]{\left[k\right]}_m=\left[\begin{array}{c}{k}_1\\ k_2\\ .\\ .\\ .\\ k_m\end{array}\right]{\left[1\right]}_{n-1\×1}=\left[\begin{array}{c}1\\ 1\\ .\\ .\\ .\\ 1\end{array}\right]$

a.选定粗粒料最大粒径D，求取理想级配曲线的各筛号粒料体积比。

b.求取各h次方下的粒料体积比。

c.将各h次方下的粒料体积比转成重量比。

由此可推断出粗粒料、细粒料及稻壳灰(可一并简称粒料)的使用比例。

步骤2：选择合适的粒料堆积架构(h)，推求干松容积密度试验(亦称为干捣单位重试验)的最大干松容积密度(U_max)：

根据理论与实际级配曲线图、堆积最大体积百分比以及粒料间的使用比例，选择合适的粒料堆积架构(h)，即前述中所述的h，进行干松容积密度试验(DryLoose density test)推求最大干松容积密度(U_max)。

步骤3：计算扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积(V_v)：

(1)计算致密堆积下，扣除粗粒料及细粒料所需填充空隙体积(V_v)

$V_v=1-U_{\max }(\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{\γ}}_1}+\frac{{\mathrm{Pw},}_2}{{\mathrm{\γ}}_2})$

Pw，₁：粒料混合物中粗粒料1的重量百分率(wt％)

Pw，₂：粒料混合物中粗粒料2的重量百分率(wt％)

γ₁：粗粒料1的密度(kg/m³)

γ₂：粗粒料2的密度(kg/m³)

U_max：粒料最致密状态的干松容积密度(kg/m³)

(2)计算粗粒料及细粒料总表面积(S)

假设粒料颗粒为球形，推求粗细粒料总表面积S＝U·Ksst。

$\mathrm{Kss},j=\frac{6}{({\ln d}_{i,j+1}-{\ln d}_{i,j})}(\frac{1}{d_{i,j}}-\frac{1}{d_{i,j+1}})$

$\mathrm{Ksst}=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left[(\frac{{\mathrm{Pw},}_i}{{\mathrm{\γ}}_i}\·a_{i,j}){\mathrm{Kss},}_j\right]$

Kss，j：指定第j号筛的表面积常数(1/m)。

Ksst：混合粒料比表面积(m²/kg)

步骤4：设定水胶比(w/b)，计算各组成材料用量：

高性能混凝土材料组成材料大致为：粗粒料(W_stone)、细粒料(W_sand)、稻壳灰(W_RHA)、水泥(W_cement)及水(W_water)。依所需混凝土的耐久性及强度质量，设定一水胶比(w/b)，本发明该水泥混合物与该稻壳灰混合的水胶比为0.2至0.5，而其关系式为：

$\mathrm{\λ}=w/b=\frac{w_{\mathrm{water}}}{(w_{\mathrm{cement}}+w_{\mathrm{RHA}})}$

λ·w_cement+λ·w_RHA-λ·w_water＝0

列出个材料相关式，建立矩阵式，以计算机程序作反矩阵求解，得出混凝土各材料用量。

a.混凝土用浆量推算：V_p＝V_v+S·t

带入前述总表面积的公式得

V_P＝V_v+U·K_sst·t＝V_v+(w_stone+w_sand)·K_sst·t

一般而言，浆(或称水泥浆)为水泥、粗粒料、细粒料、稻壳灰及水中粒径小于100号筛(#100)的材料所组成，可得下式：

$\mathrm{Vp}=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{RHA}}}{w}_{\mathrm{RHA}}-\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{cement}}}\·w_{\mathrm{cement}}-\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{water}}}\·w_{\mathrm{water}}=V_v+(w_{\mathrm{stone}}+w_{\mathrm{sand}})\·K_{\mathrm{sst}}\·t$

移项整理后如下式：

$\mathrm{Ksst}\·t\·w_{\mathrm{stone}}+\mathrm{Ksst}\·t\·w_{\mathrm{sand}}-\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{RHA}}}{w}_{\mathrm{RHA}}-\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{cement}}}\·w_{\mathrm{cement}}-\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{water}}}\·w_{\mathrm{water}}=-V_v$

b.粗细粒料关系式：

混凝土内扣除浆及预估含气量Va即为粗细粒料体积

$(\mathrm{Ksst}\·t+\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{stone}}})w_{\mathrm{stone}}+(\mathrm{Ksst}\·t+\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sand}}})w_{\mathrm{sand}}=1-V_a-V_v$

c.粗细粒料与稻壳灰比例关系式：

$\frac{w_{\mathrm{stone}}}{{\mathrm{Pw}}_1}=\frac{w_{\mathrm{sand}}}{{\mathrm{Pw}}_2}=\frac{w_{\mathrm{RHA}}}{{\mathrm{Pw}}_3}=U_{\max }$

$w_{\mathrm{stone}}-\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{Pw},}_2}\·w_{\mathrm{sand}}=0$

$w_{\mathrm{stone}}-\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{Pw},}_3}\·w_{\mathrm{RHA}}=0$

依上述a～c关系式建立方程序(2)：

$\left[\begin{array}{ccccc}\mathrm{Ksst}\·t& \mathrm{Ksst}\·t& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{RHA}}}& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{cement}}}& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{water}}}\\ \mathrm{Ksst}\·t+\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{stone}}}& \mathrm{Ksst}\·t+\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sand}}}& 0& 0& 0\\ 1& -\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{Pw},}_2}& 0& 0& 0\\ 1& 0& -\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{Pw},}_3}& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{\λ}& \mathrm{\λ}& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{w}_{\mathrm{stone}}\\ w_{\mathrm{sand}}\\ w_{\mathrm{RHA}}\\ w_{\mathrm{cement}}\\ w_{\mathrm{water}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-V_v\\ 1-V_a-V_v\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{w}_{\mathrm{stone}}\\ w_{\mathrm{sand}}\\ w_{\mathrm{RHA}}\\ w_{\mathrm{cement}}\\ w_{\mathrm{water}}\end{array}\right]=\end{array}{\left[\begin{array}{ccccc}\mathrm{Ksst}\·t& \mathrm{Ksst}\·t& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{RHA}}}& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{cement}}}& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{water}}}\\ \mathrm{Ksst}\·t+\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{stone}}}& \mathrm{Ksst}\·t+\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sand}}}& 0& 0& 0\\ 1& -\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{Pw},}_2}& 0& 0& 0\\ 1& 0& -\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{Pw},}_3}& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{\λ}& \mathrm{\λ}& -1\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}-V_v\\ 1-V_a-V_v\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

以计算机程序作反矩阵求解，得出混凝土各材料用量。

当然，本发明的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中，该稻壳灰可进一步经过研磨处理。而该混凝土中亦可进一步包括添加物，该添加物系为强塑剂、助流剂、界面活性剂及黏着剂的其中之一，以改善该混凝土的工作性。

实施例

本发明的筛分析(粗粒料-石、细粒料-砂、稻壳灰)结果如下：

表1

筛分析结果配合富勒曲线(本实施例中粒料的最大粒径19mm，可于h＝1/2～1/3间设定数组计算，如：h＝0.333、0.4、0.45、0.5，现以h＝0.5列举)所得数据如下：

表2

筛号	＜#100	#100	#50	#30	#16
						粒径di，j(mm)	＜0.15	0.15	0.3	0.6	1.18
留筛率P	0	0.09	0.13	0.18	0.25
						过筛率	0.09	0.04	0.05	0.07	0.10
筛号	#8	#4	3”/8	1”/2	3”/4
						粒径di，j(mm)	2.36	4.75	9.5	12.5	19
留筛率P	0.35	0.50	0.71	0.81	1.00
						留筛率P	0.15	0.21	0.10	0.19	0.14

由表1及表2可定义[A]_i，j、[A]_n，j、[k]_m、[Pv]_n-1及[1]_n-1×1如下：

${\left[A\right]}_{i,j}=\left[\begin{array}{cc}0.007& 0.048\\ 0& 0.095\\ 0& 0.136\\ 0& 0.155\\ 0& 0.277\\ 0& 0.290\\ 0.361& 0\\ 0.414& 0\\ 0.218& 0\\ 0& 0\end{array}\right]$ ${\left[A\right]}_{n,j}=\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ ${\left[k\right]}_m=\left[\begin{array}{c}0.09\\ 0.04\\ 0.05\\ 0.07\\ 0.10\\ 0.15\\ 0.21\\ 0.10\\ 0.19\\ 0.14\end{array}\right]$

${\left[\mathrm{Pv}\right]}_{n-1}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Pv},}_1\\ {\mathrm{Pv},}_2\\ {\mathrm{Pv},}_3\end{array}\right]$ ${\left[1\right]}_{n-1\×1}=\left[\begin{array}{c}1\\ 1\end{array}\right]$

将上述矩阵带入方程式(1)得

${\left[\mathrm{Pv}\right]}_{n-1}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Pv},}_1\\ {\mathrm{Pv},}_2\\ {\mathrm{Pv},}_3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0.4700\\ 0.4614\\ 0.0686\end{array}\right]$

将体积比转换成重量比

表3

Pv，₁：混合粒料中粗粒料-石(stone)的体积比。

Pv，₂：混合粒料中细粒料-砂(sand)的体积比。

Pv，₃：混合粒料中稻壳灰(RHA)的体积比。

Pw，₁：混合粒料中粗粒料-石(stone)的重量比。

Pw，₂：混合粒料中细粒料-砂(sand)的重量比。

Pw，₃：混合粒料中稻壳灰(RHA)的重量比。

由于推算结果最适当的h～1/2，所以本实施例选择合适的粒料堆积架构h＝1/2(即h＝0.5)，而经干松容积密度试验(亦称为干捣单位重试验)得最大推求干松容积密度U_max＝2046(kg/m³)。

扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积

$V_v=1-U_{\max }(\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{\γ}}_1}+\frac{{\mathrm{Pw},}_2}{{\mathrm{\γ}}_2})$

其中γ₁＝2670(kg/m³)，γ₂＝2650(kg/m³)

$V_v=1-U_{\max }(\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{\γ}}_1}+\frac{{\mathrm{Pw},}_2}{{\mathrm{\γ}}_2})=0.2724$

计算比表面积 $\mathrm{Ksst}=\underset{j=1}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}\left[(\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{\γ}}_1}\·a_{1,j}+\frac{{\mathrm{Pw},}_2}{{\mathrm{\γ}}_2}\·a_{2,j}){\mathrm{Kss},}_j\right]$

表4

筛号	＜#100	#100	#50	#30	#16
						粒径di，j(mm)	＜0.15	0.15	0.3	0.6	1.18
Kss，j(1/mm)	0	28.85	14.43	7.27	3.67
						筛号	#8	#4	3”/8	1”/2	3”/4
粒径di，j(mm)	2.36	4.75	9.5	12.5	19
						Kss，j(1/mm)	1.83	0.91	0.55	0.39	0.28

由此，可推算出Ksst＝1.4148(m²/kg)。

设定一水胶比(w/b)＝0.35后，带入方程式(2)

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{w}_{\mathrm{stone}}\\ w_{\mathrm{sand}}\\ w_{\mathrm{RHA}}\\ w_{\mathrm{cement}}\\ w_{\mathrm{water}}\end{array}\right]=\end{array}{\left[\begin{array}{ccccc}\mathrm{Ksst}\·t& \mathrm{Ksst}\·t& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{RHA}}}& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{cement}}}& -\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{water}}}\\ \mathrm{Ksst}\·t+\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{stone}}}& \mathrm{Ksst}\·t+\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{sand}}}& 0& 0& 0\\ 1& -\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{Pw},}_2}& 0& 0& 0\\ 1& 0& -\frac{{\mathrm{Pw},}_1}{{\mathrm{Pw},}_3}& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{\λ}& \mathrm{\λ}& -1\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}-V_v\\ 1-V_a-V_v\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

$={\left[\begin{array}{ccccc}1.4148\·5\×{10}^{-6}& 1.4148\·5\×{10}^{-6}& -\frac{1}{2060}& -\frac{1}{3150}& -\frac{1}{1000}\\ 1.4148\·5\×{10}^{-6}+\frac{1}{2670}& 1.4148\·5\×{10}^{-6}+\frac{1}{2650}& 0& 0& 0\\ 1& -\frac{0.4792}{0.4668}& 0& 0& 0\\ 1& 0& -\frac{0.4792}{0.0540}& 0& 0\\ 0& 0& 0.35& 0.35& -1\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}-0.2724\\ 1-0.02-0.2724\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{w}_{\mathrm{stone}}\\ w_{\mathrm{sand}}\\ w_{\mathrm{RHA}}\\ w_{\mathrm{cement}}\\ w_{\mathrm{water}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}936\\ 912\\ 105\\ 296\\ 140\end{array}\right]$

测试结果：

分别将上述含稻壳灰的混凝土形成圆柱试体，且期龄达28天后，进行抗压强度试验，其结果如表5、表6所示。

依致密配比法制造的含稻谷灰的混凝土抗压强度61Mpa及66Mpa：

表5

抗压强度	61Mpa	66Mpa
			水泥(kg)	296	376
稻壳灰(kg)	105	98
			水泥抗压强度效能(Mpa/kg/m3)	0.206	0.175
混泥土成本(NTD/m3)	1535	1627
			二氧化碳排放量(kg/m3)	296	376

未依致密配比法制造的含稻谷灰的混凝土抗压强度61Mpa及66Mpa：

表6

抗压强度	61Mpa	66Mpa
			水泥(kg)	514	783
稻壳灰(kg)	57	87
			水泥抗压强度效能(Mpa/kg/m3)	0119	0.084
混泥土成本(NTD/m3)	1727	2613
			二氧化碳排放量(kg/m3)	514	783

·水泥：3000NTD/ton

·稻壳灰：495NTD/ton

·粗粒料：500NTD/ton

·细粒料：383NTD/ton

由表5及表6的测试结果可知，依致密配比法制造含稻壳灰的混凝土相较于未依致密配比法制造含稻壳灰的混凝土，在相同抗压强度61MPa下水泥量分别为296kg及514kg，而抗压强度66MPa下水泥量分别为376kg及783kg，由于水泥用量为混凝土成本的关键因素，所以，在相同抗压强度61MPa下混凝土成本分别为1535NTD/m³及1727NTD/m³，而抗压强度66MPa下混凝土成本分别为1627NTD/m³及2613NTD/m³，可见依致密配比法制造含稻壳灰的混凝土的成本较低，再者，依致密配比法制造含稻壳灰的混凝土相较于未依致密配比法制造含稻壳灰的混凝土的二氧化碳排放量亦相对较低，符合节能减碳的环保意识。

由表5及表6的测试结果明显可知，依致密配比法制造含稻壳灰的混凝土相较于未依致密配比法制造含稻壳灰的混凝土的水泥抗压强度效能高达1.7～2.1倍，可推得在相同水泥量下，依致密配比法制造含稻壳灰的混凝土具有较高的抗压强度。

综上所述，本发明的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，是将灰化处理后的稻壳灰与水泥混合物混合，该致密配比法包括：由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例；选择合适的粒料堆积架构，推求最大干松容积密度；计算扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积；以及设定水胶比，计算各组成材料用量。使其可节省水泥用量及废弃物再利用，并可有效提高混凝土工作性及耐久性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非因此即局限本发明的可实施范围，凡根据本发明的内容所作的部份修改，而未违背本发明的精神时，皆应属本发明的范围。

Claims (8)

1.一种用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，将灰化处理后的稻壳灰与水泥混合物混合，该水泥混合物包括水泥、粗粒料、细粒料及水，该致密配比法包括：

由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例；选择合适的粒料堆积架构，推求最大干松容积密度；计算扣除粗粒料及细粒料所需填充间隙体积；以及设定水胶比，计算各组成材料用量。

2.如权利要求1所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中，由富勒曲线配合筛分析数据推求粗粒料、细粒料及稻壳灰的使用比例导入离散量的运用。

3.如权利要求1所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中，该稻壳灰与水泥混合物混合后的稻壳灰占整体重量的10至40重量百分比。

4.如权利要求1所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中，该灰化处理的温度为300度至900度。

5.如权利要求1所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中，该水泥混合物与该稻壳灰混合的水胶比为0.2至0.5。

6.如权利要求1所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中，该稻壳灰经过研磨处理。

7.如权利要求1所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中，该混凝土包括添加物。

8.如权利要求7所述的用于制造含稻壳灰的混凝土的致密配比法，其中，该添加物为强塑剂、助流剂、界面活性剂及黏着剂的其中之一。

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