CN112759328B - 一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法 - Google Patents

一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112759328B
CN112759328B CN202110053407.0A CN202110053407A CN112759328B CN 112759328 B CN112759328 B CN 112759328B CN 202110053407 A CN202110053407 A CN 202110053407A CN 112759328 B CN112759328 B CN 112759328B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sand
concrete
aeolian
cement
aeolian sand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110053407.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112759328A (zh
Inventor
王建民
郭玉珍
侯子义
杨俊泉
刘明辉
宋俊达
伍光涛
吴晓光
李文龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN202110053407.0A priority Critical patent/CN112759328B/zh
Publication of CN112759328A publication Critical patent/CN112759328A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112759328B publication Critical patent/CN112759328B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明涉及一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法。按照细度模数划分风积沙粗细的指标，根据粗集料、机制砂、风积沙的粗细和风积沙率按照单位体积混凝土各种集料比表面积相等的原则，得出了路面用混凝土的砂率表；一般天然砂的细度模数的计算公式，没有计算小于0.15mm的颗粒，而风积沙中小于0.15mm颗粒较多，因此，提出了风积沙细度模数的计算方法，用于评价风积沙的粗细。对行业标准中以天然砂为细集料得出的路面用水泥混凝土水灰比和单位用水量的经验公式进行修正。适用于风积沙和机制砂混合作为细集料的路面用水泥混凝土组成设计的方法。

Description

一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法
技术领域
本发明属于公路工程领域，涉及一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法。
背景技术
建设用砂可分为天然砂与机制砂两大类，目前，不少地区优质的天然砂资源已近枯竭，为了保护生态平衡，国家明文禁止擅自开挖天然砂。机制砂成为了我国建设用砂的主要来源，生产机制砂需要开山采石，破坏环境。
我国沙漠总面积约63.7万km2，占全国陆地的6.8％左右，有丰富的风积沙资源，公路沿线筑路材料十分匮乏，若能就地取材，将风积沙作为混凝土用砂，解决砂石资源匮乏的现实困难，可以降低工程造价，保护环境。
我国行业标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)是以抗压强度为指标的设计方法，适用于建筑工程、桥梁工程等混凝土的设计；《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014)是以抗弯拉强度为指标的路面水泥混凝土设计方法。采用砂率、水胶比(在不掺加粉煤灰、矿渣等掺合料时即为水灰比)、用水量为设计参数。水泥混凝土配合比设计是以天然砂(主要是河沙)为细集料的设计方法，国内外对风积沙作为普通混凝土的组成材料研究相对较少。将风积沙与机制砂掺配作为细集料，配制水泥混凝土，目前国内外尚无其设计方法。
目前，采用一定质量分数的风积沙等质量代替河砂配制风积沙混凝土，砂率、水灰比等指标参照普通混凝土配合比设计规程进行混凝土配合比设计(包建强等.风积沙混凝土的基本力学性能试验研究，混凝土与水泥制品[J]，2015(11)；李玉根等.风积砂掺量对砂浆混凝土性能影响及机理研究，硅酸盐通报[J],2017， (6))；
砂率是混凝土组成设计的重要指标，在我国《普通混凝土配合比设计规程》中,有一个按水灰比大小、粗集料类型及最大粒径选择砂率的表。该表的数据来源于经验,没有按比表面积原理来进行研究工作(李红等.路面水泥混凝土配合比设计要求，公路[J],2003(7))。风积沙较细，比表面积远大于河砂，根据河砂得出的混凝土砂率的经验值，不一定适用于风积沙作为细集料的混凝土设计。
风积沙混凝土方面的研究主要集中于针对某个特定工程项目，只是服务于特定项目；国家和地方也没有专门针对风积沙颁布相应的规范和标准，供行业参照(吴俊辰等.风积沙水泥基混凝土的工程应用及耐久性能研究现状,硅酸盐通报[J],2015，(10)。
根据已有文献以及工程实际情况，选取混凝土水胶比、砂率、风积砂替代量、粉煤灰掺量等四个因素作为配制风积砂混凝土的控制指标，通过正交试验设计，分析各因素对混凝土最终强度的影响。经过试验及分析优选出配制混凝土的最佳因素水平组合，在此基础上，研究风积砂替代量对混凝土强度的影响，为下一步的研究以及指导工程应用奠定基础(谢春磊等，利用风积沙配制高强混凝土的研究，内蒙古公路与运输[J]，2015(6))。
采用沙漠砂(即风积沙)和粗机制砂，通过不同比例的掺配，测定其细度模数，使最终混合砂为细度模数2.7左右的中砂。可见，沙漠砂和粗机制砂的最佳比例在1.5∶8.5左右。以下混凝土试验中两者的比例取1.5∶8.5，简称沙漠混合砂(刘娟红等.沙漠砂混凝土性能试验研究,混凝土世界[J]，2013,9)。该文章按照《普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2011)》进行设计。
在援外工程中，用非洲撒哈拉沙漠地区的沙漠砂与机制砂通过模拟掺配，按照62:38的比例掺配时，配合后的砂子级配满足JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》砂颗粒级配区中Ⅱ区级配的要求。按照《普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2011)》进行设计。(①陈志飞等.沙漠砂与机制砂掺配使用配制C50混凝土，商品混凝土[J]，2012,7；②王娜等.撒哈拉沙漠砂高强度混凝土配合比设计及研究，混凝土[J]，2014,1)
在瑞士，按照沙漠沙的替代率，按照普通天然砂混凝土配合比设计，对风积沙和硫铝酸钙水泥生产的混凝土进行评价。(Josef Kaufmann.Evaluation of the combinationof desert sand and calcium sulfoaluminate cement for the production ofconcrete.Construction and Building Materials.243(2020)
在阿曼苏丹，也是按照沙丘沙(即风积沙)的替代率，按照普通混凝土配合比设计。(A.S.Al-Harthy*, M.Abdel Halim,R.Taha,K.S.Al-Jabri.The properties of concretemade with fine dune sand.Construction and Building Materials.21(2007)1803-1808
在韩国研究了沙丘沙和机制砂的比例对混凝土收缩的影响。按照普通天然砂混凝土配合比设计方法设计。(Euibae Lee,Sangjun Park,Yongjic Kim.Drying shrinkagecracking of concrete using dune sand and crushed sand.Construction andBuilding Materials.125(2016)517-526.
国内外风积沙混凝土的设计普遍是按照天然砂混凝土的设计方法进行，砂的细度模数的计算公式中，没有考虑<0.15mm的颗粒含量，而风积沙中<0.15mm的部分占很大比例，风积沙与机制砂掺配对细集料的细度模数影响很小，天然砂或机制砂与风积沙混合后的细度模数不能恰当反映混合砂的粗细。风积沙颗粒较天然砂和机制砂细，比表面积大，其砂率大小对集料外包裹的水泥浆厚度影响很大。
发明内容
路面用风积沙水泥混凝土组成设计方法研究。细集料采用风积沙和机制砂，经过配合比设计，制成路面用风积沙水泥混凝土，研究路面用风积沙水泥混凝土配合比设计方法。
具体技术方案如下：
本发明提供了了一种路面用风积沙水泥混凝土砂率SP见表1。
砂的细度模数与最优砂率关系 表1
Figure BDA0002899987880000021
表中：细集料包括风积沙和机制砂，粗集料为碎石。
Sp——砂率，为细集料占粗细集料总质量的百分率。
Sa——风积沙率，为风积沙占细集料质量的百分率。
Sa——风积沙率，为风积沙占细集料(包括风积沙和机制砂)质量的百分率。
风积沙率Sa＝0时的砂率即为《公路工程水泥混凝土路面施工技术细则(JTG/TF30-2014)》中给出的砂率；
本发明提出了一种路面用风积沙水泥混凝土风积沙粗细划分的指标：
2.7≤Ma<3.2 粗风积沙；
2.2≤Ma<2.7 中风积沙；
1.6≤Ma<2.2 细风积沙。
其中：Ma——风积沙细度模数；考虑了0.15mm以下颗粒的含量，用于风积沙细度评价，其计算公式为如下：
Figure BDA0002899987880000031
式中：∑Ai——各号筛的累计筛余之和(％)；
A1.18、……A0.075——1.18、……0.075mm各筛的累计筛余百分率(％)；
A<0.075——小于0.075mm(筛底)的累计筛余百分率(％)。
本发明的一种路面用风积沙水泥混凝土组成的设计方法，包括如下步骤：
1)计算粗集料的配合比例
根据粗集料的种类，参照《建筑用卵石、碎石》GB/T 14685-2011)，计算粗集料的配合比例；
2)计算混凝土初步配合比
(1)确定配制强度
按照《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014)，计算混凝土配制弯拉强度的均值；
(2)计算水灰比(W/C)
对碎石混凝土
Figure BDA0002899987880000032
式中：fc——混凝土配制弯拉强度(MPa)；
fs——水泥实测28d抗折强度(MPa)。
ka——风积沙混凝土水灰比提高系数，根据风积沙和机制砂的粗细和掺量，按照风积沙混凝土与不掺加风积沙的混凝土坍落度相等的原则由试验确定；
水灰比不得超过《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014)按耐久性要求的最大水灰比；
(3)选择砂率
选择3个不同的风积沙率，根据表1分别选择砂率；
(4)单位用水量
每1m3混凝土拌和物的用水量(kg/m3)，将《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014) 的经验公式修正为式(3)。
粗集料为碎石mw0＝104.97+0.309SL+11.27C/W+0.61SP+kbSa (3)
kb——风积沙机制砂混凝土用水量提高系数，根据风积沙和机制砂的粗细和掺量，按照用风积沙机制砂拌和的混凝土与天然河砂混凝土坍落度相等的原则由试验确定；
式中：SL——混凝土拌和物坍落度，(mm)；
SP——砂率，(风积沙+机制砂)的质量/(风积沙+机制砂+粗集料)的质量，(％)。
C/W——灰水比。
掺外加剂的混凝土单位用水量根据外加剂减水率相应折减用水量，由试验确定；
(5)计算单位水泥用量(mc0)；
(6)计算砂石材料单位用量(ms0,ma0，mg0)。
3)计算风积沙和机制砂的掺配比例
根据风积沙以及机制砂的粗细，选择3个风积沙率所对应的砂率分别计算不同的配合比，制备混凝土，测定混凝土的坍落度和抗弯拉强度，选择混凝土坍落度和抗弯拉强度都较高的砂率作为最佳风积沙率；
具体步骤如下：
路面用风积沙水泥混凝土设计步骤：
1)计算粗集料的配合比例
根据粗集料的种类，参照《建筑用卵石、碎石》GB/T 14685-2011)，计算粗集料的配合比例。
2)计算初步配合比
(1)确定配制强度
按照《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014)，计算混凝土配制抗弯拉强度的均值。
(2)计算水灰比(W/C)
根据粗集料的类型风积沙混凝土的水灰比可按统计公式(4)计算：
对碎石或碎卵石混凝土
Figure BDA0002899987880000041
式中：fs——水泥实测28d抗弯拉强度(MPa)；
ka——风积沙混凝土水灰比提高系数，根据风积沙和机制砂的粗细和掺量，选取3个风积沙率，按照风积沙混凝土与不掺加风积沙的混凝土坍落度相等的原则由试验确定；
水灰比不得超过《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014)按耐久性要求的最大水灰比。
(3)划分风积沙粗细
根据风积沙细度模数划分风积沙的粗细的指标：
2.7≤Ma<3.2 粗风积沙；
2.2≤Ma<2.7 中风积沙；
1.6≤Ma<2.2 细风积沙。
其中：Ma——风积沙细度模数；其计算公式为(5)：
Figure BDA0002899987880000042
式中：∑Ai——各号筛的累计筛余之和(％)；
A1.18、……A0.075——1.18、……0.075mm各筛的累计筛余百分率(％)；
A<0.075——小于0.075mm的累计筛余百分率(％)。
(4)选择砂率
根据风积沙粗细选择3个风积沙率，分别按照表1选择最优砂率SP。
(5)计算单位用水量(mw0)
混凝土拌和物每1m3的用水量(kg/m3)，按式(6)确定。
与河砂相比，机制砂表面粗糙，棱角多，颗粒间的内摩擦力大，风积沙较细，比表面积大，因此，机制砂加风积沙混凝土单位用水量比河砂混凝土要略大。
对于碎石混凝土
mw0＝104.97+0.309SL+11.27C/W+0.61SP +kbSa (6)
式中：SL——混凝土拌和物坍落度(mm)；
SP——砂率。
Sa——风积沙率(％)。
kb——风积沙机制砂混凝土用水量提高系数，根据风积沙和机制砂的粗细和掺量，按照用风积沙机制砂拌和的混凝土与天然河砂混凝土坍落度相等的原则由试验确定；
掺外加剂的混凝土单位用水量
mw,ad＝mw0(1-βad) (7)
mw,ad——掺外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3；
mw0——未掺外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3；
βad——外加剂的减水率，％，经试验确定。
(6)计算单位水泥用量(mc0)
混凝土拌和物每lm3水泥用量(kg/m3)，按式(8)计算
mc0＝mwo/(W/C) (8)
单位水泥用量不得小于按耐久性要求的最小水泥用量。
(7)计算砂石材料单位用量(ms0,ma0，mg0)
砂石材料单位用量可按前述绝对体积法或质量法确定。
3)根据风积沙以及机制砂的粗细，选择3个风积沙率所对应的砂率分别计算不同的配合比，制备混凝土，测定混凝土的坍落度和抗弯拉强度，选择混凝土坍落度和抗弯拉强度都较高的砂率作为最佳风积沙率；
本发明未述及之处应用现有设计方法。
本发明提出了风积沙与机制砂掺配作为细集料，路面水泥混凝土的组成设计方法。具体为：
(1)提出了按照细度模数划分风积沙粗细的指标，根据粗集料、机制砂、风积沙的粗细和风积沙率按照单位体积混凝土各种集料比表面积相等的原则，得出了路面用混凝土的砂率建议表。
(2)一般天然砂的细度模数的计算公式，没有计算小于0.15mm的颗粒，而风积沙中小于0.15mm颗粒较多，因此，不能用该公式计算结果评价风积沙的粗细。提出了风积沙细度模数的计算方法，用于评价风积沙的粗细。
(3)对行业标准中以天然砂为细集料得出的路面用水泥混凝土水灰比和单位用水量的经验公式进行修正，提出根据风积沙率计算风积沙和机制砂混合的路面用水泥混凝土水灰比和单位用水量的经验公式。
(4)提出一种适用于风积沙和机制砂混合作为细集料的路面用水泥混凝土组成设计的方法。
具体实施方式
具体以河北省承德市围场满族蒙古族自治县坝上地区风积沙说明如下：
粗集料为碎石16～31.5mm，10～20mm，5～10mm，细集料选用机制砂和风积沙，机制砂的细度模数为 3.17，属于粗砂，本试验的风积沙来源于河北省承德市围场满族蒙古族自治县坝上地区。水泥为普通硅酸盐42.5MPa强度等级。路面设计抗弯拉强度4.5MPa。
具体方法如下：
1、计算粗集料各种碎石的掺配比例
粗集料的筛分及比表面积计算结果见表2,机制砂筛分及比表面积计算结果见表3，对风积沙进行颗粒筛分，按照本发明提出的风积沙粗细划分的指标，计算得风积沙细度模数Ma＝2.69，属于中等细度风积沙，计算比表面积见表4。计算集料比表面积时，计算粒径按照本号筛孔径和大一级筛孔孔径的平均值计算，把集料当成球体，计算单位质量的表面积。
粗集料的筛分结果和比表面积 表2
Figure BDA0002899987880000051
机制砂的筛分结果和比表面积 表3
Figure BDA0002899987880000052
Figure BDA0002899987880000061
收集各地风积沙的颗粒组成情况，掺配成不同粗细风积沙，筛分结果见表4。
风积沙的筛分结果和比表面积 表4
Figure BDA0002899987880000062
碎石的级配范围见表5。
碎石或卵石的颗粒级配范围(建筑用卵石、碎石GB/T 14685-2011) 表5
Figure BDA0002899987880000063
粗集料筛分结果和混合料级配计算见表5。
粗集料的分计筛余和混合料要求级配范 表6
Figure BDA0002899987880000064
最后确定碎石配合比例为5～10mm占35％，10～20mm占45％，16～31.5mm占20％。
2、计算初步配合比
(1)确定配制强度
混凝土配制弯拉强度的均值(fc)按式(9)计算：
Figure BDA0002899987880000065
fr＝4.5MPa，CV＝0.15 t＝0.24 S＝4.5×0.15＝0.675MPa
fc＝4.5/(1-1.04×0.15)+0.24×0.675＝5.49MPa
(2)计算水灰比(W/C)
根据本发明提供的砂的细度模数与最优砂率关系表1，选择以往同强度混凝土Sa＝0时的配合比，选取3个不同风积沙率，Sa＝0，Sa＝15％，Sa＝20％，分别选择砂率SP＝38％、26％、24％制备混凝土进行坍落度试验，按照掺加风积沙混凝土和不掺加风积沙混凝土坍落度相等的原则，得出水灰比提高系数，平均值ka＝1.05
根据本发明提出的ka——风积沙混凝土水灰比提高系数，根据风积沙和机制砂的粗细和掺量，按照风积沙混凝土与不掺加风积沙的混凝土坍落度相等的原则，ka为1.05，由试验确定的水灰比计算式，水灰比计算如下式(10)：
Figure BDA0002899987880000071
水泥28天抗弯拉强度，取强度富余系数1.13，6.5MPa×1.13＝7.345MPa，代入式(10)，计算得W/C＝0.426，满足有抗冻要求的最大水灰比。
(3)计算单位用水量(mw0)
根据《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014)，地方道路一般采用三辊轴机组施工方法，其对混凝土坍落度的要求，取混凝土拌合物坍落度SL＝60mm，根据本发明提出的kb——风积沙机制砂混凝土用水量提高系数，根据风积沙和机制砂的粗细和掺量，按照上述3种风积沙率，Sa＝0，Sa＝15％，Sa＝20％，分别选择砂率SP＝38％、26％、24％制备混凝土进行坍落度试验，与将机制砂换为天然河砂制备的混凝土进行坍落度对比试验，按照风积沙机制砂混凝土和天然河砂混凝土坍落度相等的原则得出风积沙机制砂混凝土用水量提高系数，平均值kb＝0.5。根据本发明提出的混凝土单位用水量计算式计算mw0。
当掺外加剂时，混凝土单位用水量按式(11)计算；
mw,ad＝mw0(1-βad) (11)
mw,ad——掺外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3；
mw0——未掺外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3；
βad——外加剂的减水率，％，经试验确定。
掺加聚羧酸系减水剂，掺量为水泥质量的1％，减水率为25％，计算结果见表7。
各种材料用量计算表 表7
Figure BDA0002899987880000072
(4)计算单位水泥用量(mc0)混凝土拌和物每lm3水泥用量(kg)，按式(12)计算
mc0＝mw0/(W/C) (12)
计算结果见表7。满足按耐久性要求的最小水泥用量。
(5)计算砂石材料单位用量(mm0,ma0，mg0)砂石材料单位用量按质量法确定，计算式(13)。
Figure BDA0002899987880000073
ρcp——每立方米混凝土拌和物的湿表观密度(kg/m3)，可取2400kg/m3。
3、计算风积沙和机制砂的最优掺配比例
选择上述3个风积沙率所对应的砂率分别计算不同的配合比，制备混凝土，测定混凝土的坍落度和抗弯拉强度，见表7。选择混凝土坍落度和抗弯拉强度都较高的砂率作为最佳风积沙率。
细集料级配对坍落度、抗弯拉强度都表现出相同的规律，会随着细集料中风积沙的增加会出现先增加后减小的现象；在风积沙与机制砂质量比为1:4这一水平下，风积沙混凝土的工作性(用坍落度指标表示) 达到最佳，抗弯拉强度达到最大值。
根据上述计算，最后选择：砂率为24％，风积沙与机制砂的质量比为1∶4，即风积沙率20％，每立方米混凝土各种材料用量为：碎石mg0＝1488.4kg；风积沙ma0＝94kg；机制砂mm0＝376kg；水mw0＝131.9kg；普通硅酸盐水泥42.5MPa强度等级mc0＝309.7kg；水灰比W/C＝0.426；聚羧酸系减水剂3.1kg。该配合比在承德市围场满族蒙古族自治县修筑的试验路实测结果为：试件28d抗弯拉强度达到6.2MPa,抗压强度达到45.2MPa，应用效果良好，可以节约建设资金，保护环境。因此，最后推荐采用砂率24％，风积沙与机制砂质量比为1∶ 4，即风积沙率为20％。
本发明公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (2)

1.一种路面用风积沙水泥混凝土组成的设计方法，其特征是，砂的细度模数与砂率关系
Figure FDA0003742292130000011
表中：细集料包括风积沙和机制砂，粗集料为碎石；
Sp——砂率，为细集料占粗细集料总质量的百分率；
Sa——风积沙率，为风积沙占细集料质量的百分率；
其中，
2.7≤Ma<3.2粗风积沙；
2.2≤Ma<2.7中风积沙；
1.6≤Ma<2.2细风积沙；
其中：Ma—风积沙细度模数；考虑了0.15mm以下颗粒的含量，用于风积沙细度评价，其计算公式为如下：
Figure FDA0003742292130000012
式中：∑Ai——各号筛的累计筛余之和，％；
A1.18、……A0.075——1.18、……0.075mm各筛的累计筛余百分率，％；
A<0.075——小于0.075mm筛底的累计筛余百分率，％；
1)计算粗集料的配合比例
根据粗集料的种类，参照GB/T 14685-2011，《建筑用卵石、碎石》，计算粗集料的配合比例；
2)计算混凝土初步配合比
(1)确定配制强度
按照JTG/T F30-2014，《公路水泥混凝土路面施工技术细则》，计算混凝土配制弯拉强度的均值；
(2)计算水灰比W/C
对碎石混凝土
Figure FDA0003742292130000021
式中：fc——混凝土配制弯拉强度，MPa；
fs——水泥实测28d抗折强度，MPa；
ka——风积沙混凝土水灰比提高系数，根据风积沙和机制砂的粗细和掺量，按照风积沙混凝土与不掺加风积沙的混凝土坍落度相等的原则由坍落度试验确定；
水灰比不得超过JTG/T F30-2014，《公路水泥混凝土路面施工技术细则》，按耐久性要求的最大水灰比；
(3)选择砂率
根据所述砂的细度模数与砂率关系，选择3个不同的风积沙率；
(4)单位用水量
每1m3混凝土拌和物的用水量，将JTG/TF30-2014，《公路水泥混凝土路面施工技术细则》，的经验公式修正为式(3)，
粗集料为碎石mw0＝104.97+0.309SL+11.27C/W+0.61Sp+kbSa(3)
式中：SL——混凝土拌和物坍落度，mm；
SP——砂率，
Figure FDA0003742292130000031
％
kb——风积沙机制砂混凝土用水量提高系数，根据风积沙和机制砂的粗细和掺量，按照用风积沙机制砂拌和的混凝土与天然河砂混凝土坍落度相等的原则由试验确定；
C/W—灰水比；
掺外加剂的混凝土单位用水量根据外加剂减水率相应折减用水量，由试验确定；
(5)计算单位水泥用量
Figure FDA0003742292130000032
式中：mc0、mw0——分别表示每立方米混凝土中水泥用量和水的用量，kg；
(6)计算砂石材料单位用量mm0，ma0，mg0；
mc0+mw0+mm0+ma0+mg0＝ρcp
Figure FDA0003742292130000033
Figure FDA0003742292130000034
式中：ρcp——每立方米混凝土的湿表观密度，kg/m3；
βs——选定的砂率,％；
3)计算风积沙和机制砂的掺配比例
根据风积沙以及机制砂的粗细，选择3个风积沙率所对应的砂率分别计算不同的配合比，制备混凝土，测定混凝土的坍落度和抗弯拉强度，选择混凝土坍落度和抗弯拉强度都较高的砂率作为最佳风积沙率。
2.根据权利要求1所述混凝土设计方法所制备的混凝土，其特征在于，细集料选用机制砂和中等细度风积沙，砂率为24％，风积沙与机制砂的质量比为1∶4，每立方米混凝土各种材料用量为：碎石mg0＝1488.4kg；风积沙ma0＝94kg；机制砂mm0＝376kg；水mw0＝131.9kg；普通硅酸盐水泥42.5MPa强度等级mc0＝309.7kg；水灰比W/C＝0.426；聚羧酸系减水剂3.1kg。
CN202110053407.0A 2021-01-15 2021-01-15 一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法 Active CN112759328B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110053407.0A CN112759328B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110053407.0A CN112759328B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112759328A CN112759328A (zh) 2021-05-07
CN112759328B true CN112759328B (zh) 2022-08-30

Family

ID=75700848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110053407.0A Active CN112759328B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112759328B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115536335B (zh) * 2022-09-27 2023-06-27 保利长大工程有限公司 一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土及其配合比设计方法
CN115504719B (zh) * 2022-10-20 2023-07-25 成都建工第七建筑工程有限公司 一种用于3d打印建筑的水泥基材料配合比确定方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106116340B (zh) * 2016-06-22 2017-11-10 沈阳建筑大学 一种钢管混凝土用沙漠沙全替代砂子c60混凝土
CN111533504A (zh) * 2020-04-10 2020-08-14 中铁大桥科学研究院有限公司 一种机制砂与风积沙复掺的超高性能混凝土及其制备方法
CN111485470A (zh) * 2020-05-07 2020-08-04 西安公路研究院 一种废渣利用的高速公路路面结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN112759328A (zh) 2021-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100534743C (zh) 现代混凝土配制方法及现代混凝土配合比
Panda et al. Properties of self compacting concrete using recycled coarse aggregate
Stefanidou et al. The role of aggregates on the structure and properties of lime mortars
US10882791B2 (en) High performance concretes and methods of making thereof
Li et al. Reutilizing clay brick dust as paste substitution to produce environment-friendly durable mortar
Bederina et al. Effect of limestone fillers the physic-mechanical properties of limestone concrete
Obilade Use of rice husk ash as partial replacement for cement in concrete
CN112759328B (zh) 一种路面用风积沙水泥混凝土及组成的设计方法
Nanda et al. Stone crusher dust as a fine aggregate in concrete for paving blocks
Lo et al. Comparison of workability and mechanical properties of self-compacting lightweight concrete and normal self-compacting concrete
CN107098642B (zh) 一种高强自密实混凝土
Chen et al. Adding granite polishing waste to reduce sand and cement contents and improve performance of mortar
Mamatha et al. To evaluate the mechanical & durability properties of nano sugarcane bagasse ash in cement concrete
Thomas et al. Equivalent performance with half the clinker content using PLC and SCM
Haji et al. Experimental investigation of pervious concrete with use of fly ash and silica fume as admixture
Olawuyi et al. Influence of curing age and mix composition on compressive strength of volcanic ash blended cement laterized concrete
Melais et al. Effects of coarse sand dosage on the physic-mechanical behavior of sand concrete
Kumar Characteristics of SCC with fly ash and manufactured sand
Felixkala et al. Shrinkage properties of HPC using granite powder as fine aggregate
Subhan Experimental study of light weight aggregate concrete
Akiije Characteristic and effects of a superplasticizer quantity variation in some concrete strengths optimization
Nataraja et al. Modified Bolomey equation for the design of concrete
Belachia et al. Valorization of marble waste in the manufacture of concrete
Bajad High Quality Concrete Comprising of Several Mix of ACM’s
Rajesh et al. Study on ordinary concrete with waste plastic as a fibre

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant