本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土及制備方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)建筑行業(yè)正處于快速發(fā)展時(shí)期，大面積的舊城改造和新建筑的開發(fā)，帶來了建筑材料資源不足的難題。長期以來，我國建筑細(xì)骨料以河砂為主，我國大部分地區(qū)河砂短缺，不僅在用砂高峰時(shí)砂的價(jià)格偏高，甚至沒有天然砂提供，在用砂缺口巨大的情況下，影響了城鎮(zhèn)化建設(shè)的進(jìn)程，甚至有些沿海地區(qū)使用海砂，從而嚴(yán)重的影響了建筑的質(zhì)量安全。
目前國內(nèi)外針對(duì)用其他細(xì)骨料取代河砂做了大量的研究，主要為機(jī)制砂，再生細(xì)骨料，以及石屑。石屑是生產(chǎn)碎石過程中篩出的副產(chǎn)品，每生產(chǎn)100噸碎石，大約產(chǎn)生20～30噸石屑。它作為采石場的廢棄物，既占用場地又污染環(huán)境，將石屑用于混凝土中取代河砂，既可充分利用社會(huì)資源，也可減少對(duì)河砂的需求量，減少過度采砂對(duì)河道的危害，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
而一般的石屑級(jí)配較差，含有一部分大于4.75mm的碎石，而且石屑中含有大量石粉，造成石屑混凝土工作性能差，因此石屑混凝土的推廣應(yīng)用困難。
而通過對(duì)石屑進(jìn)行加工，將大于4.75mm以上的碎石制成小于4.75mm以下的細(xì)骨料與原來小于4.75mm以下的石屑混合。這樣一方面能夠改善石屑的級(jí)配，另一方面將小石制備成石屑，使石屑中的骨料增加，粉體相對(duì)原來4.75mm以下的石屑減少，壓碎指標(biāo)變小。使石屑的性能變好，有利于石屑的推廣使用。
但這種處理方法雖然使得石屑的級(jí)配變好,但仍存在石粉含量過高的問題，其石粉含量通常超過10.0％，不符合現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，而難以應(yīng)用。
雖然高石粉含量石屑的骨料性能得到了改善，但目前混凝土配合比設(shè)計(jì)一般還是采用《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》，而該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)普通細(xì)骨料，對(duì)于高石粉含量石屑還是有很多不適應(yīng)的地方，粉多，吸水率高，導(dǎo)致?lián)饺氲乃?，?qiáng)度低，或者摻的外加劑多，成本高等難題，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的配合比。同時(shí)，對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土強(qiáng)度要求較高，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)使用較多的膠凝材料特別是水泥用量來保證質(zhì)量，這樣生產(chǎn)的高強(qiáng)度混凝土不僅費(fèi)用高、體積穩(wěn)定性差，而且達(dá)不到保護(hù)環(huán)境的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土及其制備方法，旨在解決高石粉含量石屑配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土?xí)r膠凝材料用量多、體積穩(wěn)定性差，成本高等難題，同時(shí)使其具有良好的工作性能和符合要求的強(qiáng)度指標(biāo)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土,所述c80高性能混凝土包括膠凝材料、石屑、石子、減水劑和水，其中，膠凝材料的用量為490～530kg/m3，水膠比為0.23～0.25，砂率為38％～40％，石子和石屑的用量根據(jù)體積法計(jì)算得到，并摻加適量減水劑使混凝土工作性能滿足要求。
優(yōu)選地，所述膠凝材料包括以下按重量比計(jì)的原料：
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述礦渣粉、粉煤灰和硅灰的總用量不超過膠凝材料質(zhì)量的45％。
更優(yōu)選地，所述膠凝材料包括以下按重量比計(jì)的原料：
優(yōu)選地，所述石子為碎石，碎石的最大粒徑不超過25mm。
優(yōu)選地，所述石屑的粒徑小于4.75mm。
優(yōu)選地，所述石屑為高石粉含量石屑，其中，石粉含量大于10.0％，且小于等于20.0％。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述高石粉含量石屑需計(jì)算附加水量，附加水量等于高石粉含量石屑的質(zhì)量乘以飽和面干吸水率乘以高石粉含量石屑飽和系數(shù)，附加水量不計(jì)入水膠比。高石粉含量石屑飽和系數(shù)指高石粉含量石屑含水率與飽和面干吸水率的比值，其取值范圍是0％～100％。所述高石粉含量石屑飽和系數(shù)的優(yōu)選取值范圍是10％～60％。
優(yōu)選地，所述減水劑為聚羧酸減水劑。
優(yōu)選地，所述體積法是根據(jù)混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積和混凝土拌和物中所含空氣的體積總和來計(jì)算，可按下列方程組計(jì)算石子、石屑的用量：
式中mco——計(jì)算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg；
mko——計(jì)算配合比每立方米混凝土的礦渣粉用量，kg；
mfo——計(jì)算配合比每立方米混凝土的粉煤灰用量，kg；
mho——計(jì)算配合比每立方米混凝土的硅灰用量，kg；
mgo——計(jì)算配合比每立方米混凝土的石子用量，kg；
mso——計(jì)算配合比每立方米混凝土的石屑用量，kg；
mjo——計(jì)算配合比每立方米混凝土的減水劑量，kg；
mwo——計(jì)算配合比每立方米混凝土的用水量，kg；
ρc——水泥密度，kg/m3；
ρk——礦渣粉密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρh——硅灰密度，kg/m3；
ρg——石子的表觀密度，kg/m3；
ρs——石屑的表觀密度，kg/m3；
ρj——減水劑的密度，kg/m33；
ρw——水的密度，kg/m3，為1000kg/m3；
α——混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)，為1.0～1.5％；
βs——砂率，％。
本發(fā)明的有益效果：
1.本發(fā)明的c80高性能混凝土以石場廢棄料作為原料，解決天然河砂短缺的問題，同時(shí)可大量減少對(duì)天然河砂的開采，保護(hù)環(huán)境，具有明顯的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)綜合效益；
2.本發(fā)明將石場廢棄石屑全部破碎為粒徑小于4.75mm的細(xì)骨料，利用其石粉含量較大的特點(diǎn)，用石粉填充粗細(xì)骨料的空隙，達(dá)到降低膠凝材料用量、節(jié)約成本、改善混凝土性能的效果；
3.與c80河砂混凝土中膠凝材料用量為560-620kg/m3相比，每方混凝土可降低膠凝材料用量30-130kg，有效降低混凝土的凝膠材料用量，從而降低混凝土的成本，突破了高石粉含量石屑混凝土體積穩(wěn)定性差的難題，達(dá)到在實(shí)際工程中利用高石粉含量石屑制成高性能混凝土的目的。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施案例僅用于解釋本發(fā)明，并不限定此發(fā)明。
實(shí)施例1
一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土，各組分及用量包括：膠凝材料、粗骨料、細(xì)骨料、聚羧酸減水劑、水，其中，
所述的粗骨料為碎石，粗骨料最大粒徑為25mm；
所述細(xì)骨料為高石粉含量石屑，其微粉含量為13.0％，飽和面干吸水率為1.4％。
所述的高石粉含量石屑的附加水量為其飽和面干吸水率的50％，附加水不計(jì)入水膠比。
所述膠凝材料用量為490kg/m3，水膠比為0.25，砂率為40％，粗骨料和高石粉含量石屑的用量根據(jù)體積法計(jì)算得到，減水劑的折固用量為膠凝材料的1.22％。
所述膠凝材料包括52.5級(jí)硅酸鹽水泥、s95級(jí)礦渣粉、硅灰，其中礦渣粉用量為膠凝材料質(zhì)量的20％，硅灰用量為膠凝材料質(zhì)量的10％。由單方混凝土中膠凝材料用量為490kg，計(jì)算得到水泥用量為343kg，礦渣粉為98kg，硅灰為49kg。
由減水劑的折固用量為膠凝材料的1.22％，計(jì)算得到減水劑的固體用量為5.98kg，按固含量為20％，計(jì)算得到減水劑液體用量為29.9kg，其中水含量為23.9kg。
由水膠比為0.25，計(jì)算得到混凝土單方用水量為122.5kg?？鄢郎p水劑的水，另外需加水
98.6kg。
測定的材料密度分別為水泥3140kg/m3，礦渣粉為2820kg/m3，粉煤灰微粉為2180kg/m3，硅灰為2080kg/m3。
減水劑的密度為1050kg/m3，高石粉含量石屑的表觀密度為2650kg/m3，石子的表觀密度為2650kg/m3。按jgj55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的體積法計(jì)算砂石用量，含氣量取1.5％。
體積法是根據(jù)混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積和混凝土拌和物中所含空氣的體積總和來計(jì)算，可按下列方程組計(jì)算粗細(xì)骨料用量：
式中mco——計(jì)算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg；
mko——計(jì)算配合比每立方米混凝土的礦渣粉用量，kg；
mfo——計(jì)算配合比每立方米混凝土的粉煤灰用量，kg；
mho——計(jì)算配合比每立方米混凝土的硅灰用量，kg；
mgo——計(jì)算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量，kg；
mso——計(jì)算配合比每立方米混凝土的細(xì)骨料用量，kg；
mjo——計(jì)算配合比每立方米混凝土的減水劑量，kg；
mwo——計(jì)算配合比每立方米混凝土的用水量，kg；
ρc——水泥密度，kg/m3；
ρk——礦渣粉密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρh——硅灰密度，kg/m3；
ρg——粗骨料的表觀密度，kg/m3；
ρs——細(xì)骨料的表觀密度，kg/m3；
ρj——減水劑的密度，kg/m33；
ρw——水的密度，kg/m3，可取1000kg/m3；
α——混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)，
βs——砂率，％；
計(jì)算得到高石粉含量石屑為732kg，粗骨料為1098kg。
根據(jù)高石粉含量石屑的附加水量為其飽和面干吸水率的50％，計(jì)算得到附加水為5.1kg。
實(shí)施例2
一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土，各組分及用量包括：膠凝材料、粗骨料、細(xì)骨料、減水劑、水，其中，
所述原材料種類和性能與實(shí)施例一相同。
所述膠凝材料用量為530kg/m3，水膠比為0.23，砂率為38％，粗骨料和高石粉含量石屑的用量根據(jù)體積法計(jì)算得到，減水劑的折固用量為膠凝材料的1.32％。
所述膠凝材料包括52.5級(jí)硅酸鹽水泥、s95級(jí)礦渣粉、i級(jí)粉煤灰、硅灰，其中礦渣粉用量為膠凝材料質(zhì)量的15％，粉煤灰用量為膠凝材料質(zhì)量的10％，硅灰用量為膠凝材料質(zhì)量的5％。
按實(shí)施例一的方法計(jì)算得到單方混凝土中原材料用量為：
水泥371kg，礦渣粉79.5kg，粉煤灰53kg，硅灰26.5kg，減水劑35.0kg，水93.9kg，高石粉含量石屑679kg，粗骨料1108kg。高石粉含量石屑附加水為4.8kg。
實(shí)施例3
一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土，各組分及用量包括：膠凝材料、粗骨料、細(xì)骨料、減水劑、水，其中，
所述原材料種類和性能與實(shí)施例一相同。
所述膠凝材料用量為510kg/m3，水膠比為0.24，砂率為39％，粗骨料和高石粉含量石屑的用量根據(jù)體積法計(jì)算得到，減水劑的折固用量為膠凝材料的1.26％。
所述膠凝材料包括52.5級(jí)硅酸鹽水泥、s95級(jí)礦渣粉、i級(jí)粉煤灰、硅灰，其中礦渣粉用量為膠凝材料質(zhì)量的20％，粉煤灰用量為膠凝材料質(zhì)量的5％，硅灰用量為膠凝材料質(zhì)量的5％。
按實(shí)施例一的方法計(jì)算得到單方混凝土中原材料用量為：
水泥357kg，礦渣粉102kg，粉煤灰25.5kg，硅灰25.5kg，減水劑32.1kg，水96.7kg，高石粉含量石屑707kg，粗骨料1105kg。高石粉含量石屑附加水為4.9kg。
對(duì)比例1
一種混凝土，包括以下原料：
所述原材料種類和性能與實(shí)施例一相同，河砂的表觀密度為2680kg/m3，
所述膠凝材料用量為600kg/m3，水膠比為0.24，砂率為43％，粗骨料和河砂的用量根據(jù)體積法計(jì)算得到，減水劑的折固用量為膠凝材料的0.66％。
所述膠凝材料包括52.5級(jí)硅酸鹽水泥、s95級(jí)礦渣粉、i級(jí)粉煤灰、硅灰，其中礦渣粉用量為膠凝材料質(zhì)量的15％，粉煤灰用量為膠凝材料質(zhì)量的10％，硅灰用量為膠凝材料質(zhì)量的5％。
將實(shí)施例1-3和對(duì)比例1的混凝土進(jìn)行施工后測試其性能，結(jié)果如表1所示。
表1實(shí)施例1-3和對(duì)比例1的混凝土的原料及性能
由上表可見，用高石粉含量石屑配比制的混凝土，強(qiáng)度均符合c80混凝土強(qiáng)度要求。不僅將石場廢棄石屑資源再利用，響應(yīng)國家綠色建筑的號(hào)召，而且由于利用的是廢棄物，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)后與河砂混凝土相比降低了膠凝材料，每立方米能降低膠凝材料70kg-110kg,制備混凝土的成本大大降低。
以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。