石屑全代砂高性能混凝土配合比简易设计法

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发布时间：2021-10-18

资料介绍

石屑是石场在生产碎石时产生的一种附属
品，目前只用于基础垫层或平整场地等用途。但
石屑的颗粒级配和物理性质与河砂接近，能够起
到作为细集料填充粗集料空隙的作用，是一种非
常适用于代替河砂配制混凝土的材料。在国内，
有部分学者研究过石屑代替河砂配制混凝土的可
行性，且证明是可行的，但对于石屑混凝土的配制
方法研究较少，石屑高性能混凝土的配制方法研
究更为罕见。由于石屑较河砂颗粒要粗、棱角性
较多，导致用石屑配制混凝土时砂率的确定有别
于河砂。又由于石屑中含有小于 0．075mm的石粉
颗粒含量一般都超过 10％，而河砂中小于
0．075mm的粉状颗粒含量一般都小于 5％，这样也
导致用石屑配制混凝土时用水量确定有别于河
砂。因此，采用普通混凝土配合比设计规范来设
计石屑混凝土配合比并不适用。
为探索适用于石屑全代砂高性能混凝土的配
合比设计法，本文尝试采用混凝土配合比简易设
计法配制石屑高性能混凝土，并通过实验对设计
思路进行验证，实验证明该方法是可行的。采用
该方法配制的石屑高性能混凝土和易性好，混凝
土密实度高，混凝土抗压强度和耐久性能均表现
良好。
1 设计原理与方法
吴中伟院士提出的简易配合比设计法，遵
循绝对体积设计原理，以试拌调整法为主。核心
思路是确定石屑与碎石最小空隙率，即混凝土中
的粗细骨料为一体系，水和水泥为另一体系。根
据两者的互补关系，在充分考虑工作性能的基础
上，确定合理的水泥浆富余系数。通过确定最小
骨料空隙率 (即最佳砂率)，最小水泥浆量等参数，
配制出符合性能要求而又经济合理的混凝土 J。
配合比具体设计步骤如下：
(1)确定石屑高性能混凝土性能指标。高性
能混凝土首先要有高工作性能，坍落度指标能达
到 180mm以上，而且还要具有高耐久性能。
(2)测定石屑与碎石混合空隙率，确定最佳
砂率。采用紧密堆积密度的试验方法，检测不同
砂率下石屑与碎石的混合容重，根据容重计算出
混合料的空隙率，空隙率最小的即为石屑与碎石
最佳掺合比例，对应的砂率确定为最佳砂率。
(3)确定胶凝材料浆量。根据上一步得出的
骨料最小空隙率，采用水泥浆填充骨料空隙，再加
入合理的富余浆量，作为混凝土用浆量。富余系
数取决于原材料性能及工作性能要求，如外加剂
的品种和掺量对浆体富余系数影响较大，要通过
试拌来确定。
(4)计算各组分材料用量。根据浆体体积、
水胶比、砂率及原材密度等参数，通过配合比体积
计算法，算出 lm。混凝土各组分的材料用量。