高鈦重礦渣混凝土及其配合比的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法以及用該方法設(shè)計(jì)配比得到的混凝土，屬于混凝土領(lǐng)域。該方法主要考慮了高鈦重礦渣砂石骨料與天然骨料差異較大的特殊情況，基于砂粒填充碎石空隙、水泥漿體填充砂粒空隙的設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土各物料最大緊密堆積，有利于提高混凝土強(qiáng)度，同時(shí)也有利于通過(guò)調(diào)整水泥漿體的流動(dòng)性來(lái)調(diào)整整個(gè)混凝土拌合物的流動(dòng)性，有利于控制混凝土的流動(dòng)性。因此，本發(fā)明能夠使高鈦重礦渣混凝土具有良好流動(dòng)性基礎(chǔ)上還具有較好的強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】高鈦重礦渣混凝土及其配合比的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混凝土領(lǐng)域，具體涉及一種適用于高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法以及用該方法設(shè)計(jì)配比得到的混凝土。
【背景技術(shù)】
[0002]高鈦重礦渣是釩鈦磁鐵礦冶煉產(chǎn)生的固體廢棄物經(jīng)自然冷卻或熱潑冷卻后形成的一種具有強(qiáng)度的石質(zhì)材料。其TiO2含量比普通的高爐渣高出20%左右，渣中含有50~65%的鈦輝石、10~25%的鈣鈦礦等多種穩(wěn)定性優(yōu)良的礦物。
[0003]本 申請(qǐng)人:申請(qǐng)的CN1880258A《高鈦重礦渣混凝土》專利公開(kāi)了一種用高鈦重礦渣碎石、重礦渣砂、水泥、礦物摻合料配制的高鈦重礦渣混凝土及配制方法。并提出了提高砂率3~6%，采用礦物摻合料等要求。
[0004]但由于高鈦重礦渣集料的多孔特性，與普通碎石有較大差別，渣砂粉塵含量較高，采用普通高性能混凝土設(shè)計(jì)方法不能充分利用集料特性，且配制的混凝土流動(dòng)性較差，尤其是在配制流動(dòng)性較大的泵送混凝土?xí)r，常常出現(xiàn)混凝土流動(dòng)性差，泵送困難，僅靠加水提高混凝土流動(dòng)性又不利于混凝土強(qiáng)度發(fā)展，因此在使用時(shí)常常出現(xiàn)問(wèn)題。
[0005]在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明人提出了一種高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，采用松散體積法，固定砂、碎石體積，首先考慮高鈦重礦渣混凝土的工作性能，兼顧高鈦重礦渣混凝土的強(qiáng)度，確定高鈦重礦渣混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在具有良好流動(dòng)性基礎(chǔ)上使混泥土具有高強(qiáng)度的高鈦重礦渣混凝土及其配合比的設(shè)計(jì)方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，高鈦重礦渣混凝土包括原料高鈦重礦渣碎石、高鈦重礦渣砂、水泥、摻合料和水，包括如下步驟:
[0008]a、測(cè)定高鈦重礦渣碎石的松散堆積密度P g0和表觀密度P g，測(cè)定高鈦重礦渣砂的表觀密度P so ;
[0009]b、設(shè)定每方混凝土中高鈦重礦渣碎石的松散堆積體積\，根據(jù)高鈦重礦渣碎石的松堆密度P g0計(jì)算每m3混凝土中高鈦重礦渣碎石用量:
[0010]Gg=PgoXag
[0011]C、根據(jù)高鈦重礦渣碎石用量Gg和密度P g計(jì)算出每m3混凝土中高鈦重礦渣碎石的密實(shí)體積Vg:
[0012]Vg=Gg/ P g
[0013]d、高鈦重礦渣砂漿體積Vsj:
[0014]Vsj=1-Vg
[0015]e、設(shè)定高鈦重礦渣砂漿中渣砂體積含量as， 根據(jù)高鈦重礦渣砂漿密實(shí)體積Vsj和渣砂體積含量as計(jì)算出渣砂的密實(shí)體積Vs。和水泥凈漿的密實(shí)體積Vj:
[0016]Vso=VsjXas_7] Vj=Vsj-Vso
[0018]f、根據(jù)高鈦重礦渣砂密實(shí)體積Vs。和高鈦重礦渣砂的表觀密度P so計(jì)算出每m3混凝土中高鈦重礦渣砂的用量: [0019]Gs=PsoXVso
[0020]g、根據(jù)高鈦重礦渣混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和摻合料類型、用量，測(cè)定摻合料表觀密度P f和水泥表觀密度P。，確定水膠比w/b、摻合料體積替代水泥量k，確定復(fù)合膠凝材料的表觀密度P b:
[0021]pb=pfXk+PcX (1-k)
[0022]h、由復(fù)合膠凝材料的表觀密度Pb、水膠比w/計(jì)算水和總膠凝材料的體積比，再根據(jù)總漿體體積分別求出總膠凝材料和水的體積，計(jì)算出每Hl3混凝土總膠凝材料總量Gb:
G wAy-Gb
[0023]^L + ZA_b— = V
ph 1000 '
[0024]1、根據(jù)水膠比和總膠凝材料用量計(jì)算出每m3混凝土用水量:
[0025]Gw=Gb X w/b
[0026]j、根據(jù)總膠凝材料體積Vb和礦物摻合料替代率k及各自的表觀密度，分別求出每Hi3混凝土中的礦物摻合料用量Gfa和水泥用量G。；
[0027]Vb=Gb/ P b
[0028]Vf=VbX k
[0029]Gfa=PfaXVfa
[0030]Vc=VbX (1-k)
[0031]Gc=P CXVc
[0032]本發(fā)明所述的渣砂即是高鈦重礦渣砂。
[0033]其中，上述方法步驟b中，設(shè)定高鈦重礦渣碎石的松散堆積體積ag為0.7~0.75。
[0034]其中，上述方法步驟e中，設(shè)定高鈦重礦渣砂漿中渣砂體積含量as為0.4~0.5。
[0035]其中，上述方法步驟g中，確定水膠比w/b為0.4~0.7。
[0036]其中，上述方法步驟g中，確定摻合料體積替代水泥量k為0.2~0.4。
[0037]其中，上述方法中，當(dāng)高鈦重礦渣混凝土還包括原料減水劑時(shí)，根據(jù)減水劑的減水率額外降低用水量。
[0038]其中，上述方法中，當(dāng)所述高鈦重礦渣混凝土為C30及C30以下等級(jí)混凝土?xí)r選用32.5R水泥，為C35及C35以上等級(jí)混凝土?xí)r選用42.5R水泥。
[0039]本發(fā)明還提供一種高鈦重礦渣混凝土，由原料混合制得，原料包括高鈦重礦渣碎石、高鈦重礦渣砂、水泥、摻合料和水，原料配比由上述任一項(xiàng)所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法計(jì)算得到。
[0040]本發(fā)明的有益效果是:高鈦重礦渣顆粒內(nèi)部多孔，篩分出的碎石和砂表觀密度相近，但堆積密度差距較大，高鈦重礦渣碎石堆積密度一般為1200~1350kg/m3，而高鈦重礦渣砂堆積密度一般為1600~1700kg/cm3，同時(shí)與通常的天然砂石骨料的差別也較大；因此，本發(fā)明是基于砂粒填充碎石空隙、水泥漿體填充砂粒空隙的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)混凝土各物料最大緊密堆積，有利于提高混凝土強(qiáng)度，同時(shí)也有利于通過(guò)調(diào)整水泥漿體的流動(dòng)性來(lái)調(diào)整整個(gè)混凝土拌合物的流動(dòng)性，有利于控制混凝土的流動(dòng)性。本發(fā)明方法既可以兼顧高鈦重礦渣混凝土的工作性能，又可以保證高鈦重礦渣混凝土的強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0042]本發(fā)明高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，高鈦重礦渣混凝土包括原料高鈦重礦渣碎石、高鈦重礦渣砂、水泥、摻合料和水，包括如下步驟:
[0043]a、測(cè)定高鈦重礦渣碎石的松散堆積密度P g0和表觀密度P g，測(cè)定高鈦重礦渣砂的表觀密度P so ; [0044]b、設(shè)定每方混凝土中高鈦重礦渣碎石的松散堆積體積\，根據(jù)高鈦重礦渣碎石的松堆密度P g0計(jì)算每m3混凝土中高鈦重礦渣碎石用量:
[0045]Gg=PgoXag
[0046]C、根據(jù)高鈦重礦渣碎石用量Gg和密度P g計(jì)算出每m3混凝土中高鈦重礦渣碎石的密實(shí)體積Vg:
[0047]Vg=Gg/ P g
[0048]d、高鈦重礦渣砂漿體積Vsj:
[0049]Vsj=1-Vg
[0050]e、設(shè)定高鈦重礦渣砂漿中渣砂體積含量as，根據(jù)高鈦重礦渣砂漿密實(shí)體積Vsj和渣砂體積含量as計(jì)算出渣砂的密實(shí)體積Nso和水泥凈漿的密實(shí)體積Vj:
[0051]Vso=VsjXas
[0052]Vj=Vsj-Vso
[0053]f、根據(jù)高鈦重礦渣砂密實(shí)體積Vs。和高鈦重礦渣砂的表觀密度P so計(jì)算出每m3混凝土中高鈦重礦渣砂的用量:
[0054]Gs=PsoXVso
[0055]g、根據(jù)高鈦重礦渣混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和摻合料類型、用量，測(cè)定摻合料表觀密度P f和水泥表觀密度P。，確定水膠比w/b、摻合料體積替代水泥量k，確定復(fù)合膠凝材料的表觀密度P b:
[0056]pb= pfXk+PcX (1-k)
[0057]h、由復(fù)合膠凝材料的表觀密度P b、水膠比w/b計(jì)算水和總膠凝材料的體積比，再根據(jù)總漿體體積分別求出總膠凝材料和水的體積，計(jì)算出每Hl3混凝土總膠凝材料總量Gb:
G wA^Gb
[0058]+ _= y
pb 1000 J
[0059]1、根據(jù)水膠比和總膠凝材料用量計(jì)算出每m3混凝土用水量:
[0060]Gw=Gb X w/b
[0061]j、根據(jù)總膠凝材料體積Vb和礦物摻合料替代率k及各自的表觀密度，分別求出每Hi3混凝土中的礦物摻合料用量Gfa和水泥用量G。；[0062]Vb=Gb/ P b
[0063]Vf=VbXk
[0064]Gfa=PfaXVfa
[0065]Vc=VbX (1-k)
[0066]Gc=P CXVc
[0067]本發(fā)明所述的摻合料可以是粉煤灰、?；郀t礦渣粉、磷渣微粉等常規(guī)使用的摻合料。
[0068]優(yōu)選的，上述方法步驟b中，設(shè)定高鈦重礦渣碎石的松散堆積體積ag為0.7~
0.75。
[0069]優(yōu)選的，上述方法步驟e中，設(shè)定高鈦重礦渣砂漿中渣砂體積含量\為0.4~0.5。
[0070]水膠比按照普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程根據(jù)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度、水泥強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)選的，上述方法步驟g中，確定水膠比w/b為0.4~0.7。
[0071 ] 其中，上述方法步驟g中，確定摻合料體積替代水泥量k為0.2~0.4。
[0072]其中，上述方法中，當(dāng)高鈦重礦渣混凝土還包括原料減水劑時(shí)，根據(jù)減水劑的減水率額外降低用水量。當(dāng)混凝土坍落度要求大于80_時(shí)，需使用減水劑，減水劑的用量可根據(jù)減水劑廠家推薦摻量進(jìn)行調(diào)整。
[0073]優(yōu)選的，上述方法中，當(dāng)所述高鈦重礦渣混凝土為C30及C30以下等級(jí)混凝土?xí)r選用32.5R水泥，為C35及C35以上等級(jí)混凝土?xí)r選用42.5R水泥。 [0074]本發(fā)明還提供一種高鈦重礦渣混凝土，由原料混合制得，原料包括高鈦重礦渣碎石、高鈦重礦渣砂、水泥、摻合料和水，原料配比由上述任一項(xiàng)所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法計(jì)算得到。
[0075]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不因此將本發(fā)明的保護(hù)范圍限制在實(shí)施例之中。
[0076]實(shí)施例一按本發(fā)明方法進(jìn)行C30高鈦重礦渣混凝土配合比設(shè)計(jì)。
[0077](I)測(cè)定高鈦重礦渣碎石的松散堆積密度P g。為1280kg/m3，測(cè)定表觀密度P g為3050kg/m3，測(cè)定高鈦重礦渣砂的表觀密度P s。為3050kg/m3 ；
[0078](2)設(shè)定每方混凝土中高鈦重礦渣碎石用量的松散堆積體積ag為0.75，根據(jù)高鈦重礦渣碎石的松堆密度P g0計(jì)算Im3混凝土中高鈦重礦渣碎石用量:
[0079]Gg= P g0X ag=1280 X 0.75=960kg
[0080](3)根據(jù)高鈦重礦渣碎石用量Gg和密度P g計(jì)算出每方混凝土中高鈦重礦渣碎石的密實(shí)體積Vg:
[0081 ] Vg=Gg/ P g=960/3050=0.3 Im3
[0082](4 )高鈦重礦渣砂漿體積Vsj:
[0083]Vsj=1-Vg=1-0.31=0.69m3
[0084](5)設(shè)定高鈦重礦渣砂漿中渣砂體積含量as為0.45，根據(jù)高鈦重礦渣砂漿密實(shí)體積Vsi和渣砂體積含量as計(jì)算出渣砂的密實(shí)體積Nso和水泥凈漿的密實(shí)體積Vj:
[0085]Vso=Vsj X as=0.69X0.45=0.3 Im3
[0086]Vj=Vsj-Vso=0.69-0.31=0.38m3
[0087](6)根據(jù)高鈦重礦渣砂密實(shí)體積Nso和高鈦重礦渣砂的表觀密度P so計(jì)算出單方混凝土中高鈦重礦渣砂的用量:
[0088]Gs= P soXVso=3050X0.31=945.5kg
[0089](7)根據(jù)高鈦重礦渣混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和摻合料類型、用量確定水膠比w/b為0.50、粉煤灰(表觀密度P f為2200kg/m3)體積替代水泥(表觀密度為P c3300kg/m3)量k為0.4，確定復(fù)合膠凝材料的表觀密度P b:
[0090]P b= P f X k+ P CX (1-k) =2860kg/m3
[0091](8)由復(fù)合膠凝材料的表觀密度P b、水膠比w/b計(jì)算水和總膠凝材料的體積比，再根據(jù)總漿體體積分別求出總膠凝材料和水的體積，計(jì)算出總膠凝材料總量Gb:
G wA^Gb
[0092]-A + ZA-= y_
ph 1000 '
[0093]Gb=446kg
[0094](9)根據(jù)水膠比和總膠凝材料用量計(jì)算出用水量:
[0095]Gw=Gb X w/b=446 X 0.50=223kg
[0096](10)根據(jù)總膠凝材料體積Vb和礦物摻合料替代率k及各自的表觀密度，分別求出單方混凝土中的礦物摻合料用量Gfa和水泥用量G。；
[0097]Vb=Gb/ P b=446/2860=0.156m3
[0098]Vf=Vb X k=0.156 X 0.4=0.062m3
[0099]Gf= P fXVf=2200X0.062=136.4kg
[0100]Vc=VbX (1-k) =0.156X (1-0.4) =0.094m3
[0101]Gc= P CXVC=3300X0.094=310.2kg
[0102]經(jīng)計(jì)算每方混凝土中個(gè)組分材料的用量為水泥310.2kg，粉煤灰136.4kg，高鈦重礦渣碎石960kg，高鈦重礦渣砂945.5kg，水223kg。水泥選用32.5R水泥。當(dāng)使用減水率為15%的減水劑時(shí)，用水量為223 X (1-15%) =189.5kg。
[0103]經(jīng)試配，所得混凝土的性能指標(biāo)見(jiàn)表1。
[0104]表1高鈦重礦渣混凝土性能指標(biāo)
[0105]
【權(quán)利要求】
1.高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，高鈦重礦渣混凝土包括原料高鈦重礦渣碎石、高鈦重礦渣砂、水泥、摻合料和水，其特征在于: a、測(cè)定高鈦重礦渣碎石的松散堆積密度Pg。和表觀密度Pg，測(cè)定高鈦重礦渣砂的表觀密度P so ; b、設(shè)定每方混凝土中高鈦重礦渣碎石的松散堆積體積ag，根據(jù)高鈦重礦渣碎石的松堆密度P g0計(jì)算每m3混凝土中高鈦重礦渣碎石用量:
Gg- P go X ag C、根據(jù)高鈦重礦渣碎石用量Gg和密度P g計(jì)算出每Hl3混凝土中高鈦重礦渣碎石的密實(shí)體積\:
Vg=Gg/ P g d、高鈦重礦渣砂漿體積Vsj:
Vsj=1-Vg e、設(shè)定高鈦重礦渣砂漿中渣砂體積含量as，根據(jù)高鈦重礦渣砂漿密實(shí)體積Vsj和渣砂體積含量as計(jì)算出渣砂的密實(shí)體積Nso和水泥凈漿的密實(shí)體積Vj:
Vso=VsjXas
Vj=Vsj-Vso f、根據(jù)高鈦重礦渣砂密實(shí)體積Vs。和高鈦重礦渣砂的表觀密度Pso計(jì)算出每m3混凝土中高鈦重礦渣砂的用量:
Gs=P S0XVso g、根據(jù)高鈦重礦渣混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和摻合料類型、用量，測(cè)定摻合料表觀密度P f和水泥表觀密度P。，確定水膠比w/b、摻合料體積替代水泥量k，確定復(fù)合膠凝材料的表觀密度P b:
P b=P fXk+p CX (1-k) h、由復(fù)合膠凝材料的表觀密度Pb、水膠比w/b計(jì)算水和總膠凝材料的體積比，再根據(jù)總漿體體積分別求出總膠凝材料和水的體積，計(jì)算出每Hl3混凝土總膠凝材料總量Gb: 么廉=廠 p? 1000 ' 1、根據(jù)水膠比和總膠凝材料用量計(jì)算出每Hl3混凝土用水量:
Gw=Gb X w/b j、根據(jù)總膠凝材料體積Vb和礦物摻合料替代率k及各自的表觀密度，分別求出每m3混凝土中的礦物摻合料用量Gfa和水泥用量G。；
Vb=Gb/Pb
Vf=VbXk
Gfa- P fa X Vfa
Vc=VbX (1-k) Gc=PcXVc
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于:步驟b中，設(shè)定高鈦重礦渣碎石的松散堆積體積ag為0.7~0.75。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于:步驟e中，設(shè)定高鈦重礦渣砂漿中渣砂體積含量as為0.4~0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于:步驟g中，確定水膠比w/b為0.4~0.7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于:步驟g中，確定摻合料體積替代水泥量k為0.2~0.4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于:當(dāng)高鈦重礦渣混凝土還包括原料減水劑時(shí)，根據(jù)減水劑的減水率額外降低用水量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于:當(dāng)所述高鈦重礦渣混凝土為C30及C30以下等級(jí)混凝土?xí)r選用32.5R水泥，為C35及C35以上等級(jí)混凝土?xí)r選用42.5R水泥。
8.高鈦重礦渣混凝土，由原料混合制得，原料包括高鈦重礦渣碎石、高鈦重礦渣砂、水泥、摻合料和水，其特征在于:原料配比由權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的高鈦重礦渣混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法計(jì)算得 到。
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK103613344SQ201310655401
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】何奇, 敖進(jìn)清, 楊勝利, 楊志遠(yuǎn), 吳向前, 鄭俊林, 祝海波 申請(qǐng)人:攀枝花環(huán)業(yè)冶金渣開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司