[发明专利]C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比设计方法

权利要求书

1.C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：

(1)确定自燃煤矸石骨料混凝土的原材料种类，所述自燃煤矸石骨料混凝土的原材料由胶凝材料、骨料、外加剂和水组成，所述胶凝材料由水泥、矿物掺合料组成，所述矿物掺合料由粉煤灰、矿粉和硅灰中的一种、两种或三种组成；所述骨料由天然砂、天然碎石、自燃煤矸砂、自燃煤矸石中的两种组成，所述外加剂由减水剂、引气剂中的一种或两种组成，所述水由拌合水和骨料预湿附加水组成；

(2)检测除外加剂、硅灰以外的各原材料的技术性质指标；

(3)确定混凝土的配制强度。根据JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中规定，计算配制强度，计算方法如式(1)；

f_cu,0＝f_cu,k+1.645σ (1)

式中：f_cu,0——自燃煤矸石骨料混凝土的配制强度，MPa；

f_cu,k——自燃煤矸石骨料混凝土的设计强度，MPa；

σ——混凝土强度标准差，MPa。

(4)确定水胶比。自燃煤矸石粗骨料混凝土(简称SNC)水胶比计算公式如式(2)，自燃煤矸石细骨料混凝土(简称NSC)水胶比计算公式如式(3)，自燃煤矸石粗、细骨料混凝土(简称SSC)水胶比计算公式如式(4)；

式中：f_b——胶凝材料28d胶砂抗压强度实测值。

(5)确定单位用水量m_w。根据所用粗骨料的种类、最大粒径及施工要求的坍落度值，参考普通混凝土配合比设计规范，在充分考虑了自燃煤矸石骨料粒形差和孔隙率大的基础上，依据前期大量试验的统计资料，修正了自燃煤矸石骨料混凝土单位用水量m_w0，详见表1所示。掺外加剂，若混凝土减水率为β，1m³混凝土用水量可按(5)式计算：

m_w＝m_w0(1-β) (5)

式中：m_w——单位用水量；β——减水率。

表1 自燃煤矸石骨料混凝土的单位用水量m_w0/(kg·m^-3)

(6)计算胶凝材料用量。计算公式如式(6)；

若计算所得胶凝材料用量不能满足工作性和耐久性要求，参考《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)的规定调整为m_b1；

(7)计算矿物掺合料用量及水泥用量。计算公式分别如式(7)、(8)；

m_f0＝m_b1β_f (7)

m_c0＝m_b1-m_f0 (8)

其中，β_f为矿物掺合料取代率(一般粉煤灰掺量≥20％，硅灰掺量≤3.5％，矿粉掺量≥10％)；

(8)确定外加剂掺量。计算公式如式(9)；

m_a0＝m_b1β_a (9)

其中，β_a为减水剂掺量，对于高效减水剂，掺量一般控制在1.5％～2.5％；

(9)确定合理砂率值β_s。当所述骨料为天然砂石时，最终砂率即为所述初始砂率；当所述骨料是自燃煤矸石骨料时，为满足施工的工作性要求，需要根据水胶比、自燃煤矸石细骨料粗细程度、自燃煤矸石粗骨料针片状含量等，调整砂率为最终砂率，可参考表2选取。

表2 自燃煤矸石骨料混凝土砂率/％

(10)按假定容重法确定粗、细骨料用量。混凝土的表观密度ρ_0c，粗骨料用量m_g0、细骨料用量m_s0，按计算公式如式(10)计算粗、细骨料用量；

其中，ρ_0c可根据骨料品种的表观密度以及混凝土的强度等级，以及当地的统计资料在2100～2400kg范围内合理选定；

(11)计算自燃煤矸石骨料混凝土的附加用水量；自燃煤矸石粗骨料的附加用量为W₁，计算公式如式(11)，自燃煤矸石细骨料砂的附加用水量为W₂，计算公式如式(12)；

W₁＝m_g×W_mg×k₁ (11)

W₂＝m_s×W_ms×k₂ (12)

式中，W_mg——自燃煤矸石粗骨料1h的质量吸水率，％；

W_ms——自燃煤矸石细骨料1h的质量吸水率，％；

k₁——自燃煤矸石粗骨料吸附水系数，取值0.8；

k₂——自燃煤矸石细骨料吸附水系数，取值0.6。