[发明专利]C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比设计方法

说明书

本发明公开C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比设计方法，属于混凝土配制技术领域及固废建材资源化利用领域。本发明利用自燃煤矸石粗骨料、细骨料或粗细骨料取代天然骨料制备混凝土，包括以下步骤：(1)检测各类原材料性能指标；(2)确定配合比设计三个参数：水胶比、单位用水量和初始砂率；(3)计算胶凝材料单位用量以及水泥和掺合料的用量，确定外加剂掺量；(4)根据拌合物稠度调整砂率；(5)计算天然砂、石，以及煤矸砂、煤矸石和预湿用水的单位用量。本发明考虑了自燃煤矸石骨料吸水率大、粒形差等特点，针对性强、可操作性好，实现了自燃煤矸石在建材领域规模化利用，缓解了作为基础建材混凝土用砂石资源短缺的问题，具有显著的社会和经济效益。

技术领域

本发明属于混凝土配制技术领域及固废建材资源化利用领域，特别涉及C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比设计方法。

背景技术

煤炭生产的伴生物煤矸石堆积量和产量巨大，不仅占用了宝贵的土地资源，对矿区 空气、水源和土地造成了严重污染，严重威胁着矿区居民的健康安全。因此，开展煤矸石固 废建材资源化研究意义重大。

自燃煤矸石骨料“质”上富含硅、铝，“量”上大宗性，与天然硅质类骨料具有双 重近似性，取代天然骨料制备混凝土是可行的。自燃煤矸石骨料以其质量较好、储量较大、 易开采、价格低廉等特点，在“固废”骨料家族中占有一席之地。开展自燃煤矸石在混凝土 中的基础和应用研究具有重要的现实意义。

利用自燃煤矸石骨料配制混凝土时，由于自燃煤矸石骨料许多性能指标介于轻骨料与普通天然骨料之间，配合比设计时若直接采用JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》或JGJ51-2002《轻骨料混凝土技术规程》中的设计方法，显然是不合理的。自燃煤矸石是大自然对其进行了脱碳处理，破碎过程中只要把控好自燃煤矸石骨料粒径、粒形和级配，控制燃烧不充分矸石含量，就可以制备出符合规范要求的自燃煤矸石粗、细骨料。但由于自燃煤矸石孔隙率大、吸水率高、压碎值偏大且粒形不好等，所以在混凝土配合比设计时直接采用传统的普通混凝土鲍罗米公式、单位用水量和砂率的选择标准，必然会产生较大的误差。建立基于自燃煤矸石材质特性(吸水率大、针片状含量偏多等)的混凝土配合比设计方法，对自燃煤矸石在混凝土中规模化利用具有重要的指导作用。

发明内容

为此，本发明采取的技术方案为C30～C40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比设计方法，包括：

(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、硅灰、矿渣中的一种、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，所述水为拌合水或由拌合水和吸附水组成；

(2)测定除减水剂、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；

混凝土标准差σ值，可参考表1取值。

(4)确定该设计强度下自燃煤矸石骨料混凝土的水胶比；SNC水胶比计算公式如式(2)，NSC水胶比计算公式如式(3)，SSC水胶比计算公式如式(4)；