一种钢渣透水混凝土配合比设计方法

摘要

本发明公开了一种基于覆盖在钢渣表面的水泥浆体量化的钢渣透水混凝土配合比的设计方法。其特点在于使用钢渣作为粗骨料，节省材料成本，提供设计图作为配合比设计指南而增加了其简单性和实用性且确定了空隙率，还考虑了压实强度对混凝土性能的影响。本发明的新型钢渣透水混凝土配合比设计方法，确定足够的钢渣和水泥浆体数量，而后独特的排水试验得到水泥浆体的w/c比值，防止水泥浆体因压实或者振动引起过于的流动，保证混凝土的性能稳定，通过此方法达到合理的钢渣透水混凝土配合比。

权利要求

1.一种钢渣透水混凝土配合比设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：选择目标空隙体积VV，设总体积为1，VV/总体积≥17％；

S02：选择透水混凝土所用材料；

S03：收集集料的数据：级配、含水率b、密实度、钢渣的材料密度ρI，砂的材料密度ρS，密实度的具体测试条件是在10kPa压实压力的情况下， 其中VW/G为集料保持的水的体积，VG为集料体积；

S04：计算系数 其中VG＞80为大于80μm的集料体积，取系数k＝1.116；

S05：计算集料的总体积 其中VV为空隙体积；

S06：砂的质量mS为钢渣mI质量的7％，则mS＝0.07×mI又 联立得S07：如果计算出来的钢渣体积 大于实际测得的密实度对应的体积，则将压实压力增加到11-15kPa；如果体积小于实际测得的密实度对应的体积，则在混凝土浇筑过程中压实压力减小到6-9kPa；

S08：设定水灰比w/c初始值为0.28；

S09：称取1kg骨料， 水泥， 水，用小型搅拌机搅拌5min；

S10：将新鲜混凝土排放到金属筛子上，透水混凝土的孔径取决于集料的尺寸，孔筛直径DP＝1.44+0.36Di，其中Di为集料的平均直径；

S11：用振动台振动金属筛15s，观察筛底，如果底部无水泥浆体，则将水灰比上调0.1，重复S09-S10，直至底部开始出现浆体，选用此时的水灰比w/c；

S12： 水泥浆体的体积VP＝β×(1-VV)；

S13：根据S11中的w/c，S12中的VP，得到水泥质量 水的质量S14：按照配合比，在S07中确定的压实压力下做出混凝土；

S15：按照规范要求，测得实际空隙体积，若检验差异在±5％以内，配方设计完成；若检验差异在5％-15％，则取1.116＜k≤1.128值，重复S05-S14步骤；若检验差异在15％及以上，则取1.128＜k≤1.233值；若检验差异在-15％-5％，则取值1.100＜k＜1.116值；若检验差异在-15％及以下，则取1.064≤k≤1.100值，重复S05-S14步骤。

说明书

一种钢渣透水混凝土配合比设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢渣透水混凝土配合比设计方法，属于土木工程材料领域。

背景技术

[0002] 透水混凝土的配合比设计与常规不同。透水混凝土的配合设计采用硅酸盐水泥、均匀粗集料、等于所有集料和水的总重量7％的细集料。细集料(砂)添加使得混凝土拥有额
外的抗压强度，更好的耐久性和高的抗冻融循环次数。

[0003] 以往的许多论文研究了透水混凝土在水灰比、集料尺寸、粘结剂材料类型或压实能量影响等方面的固有特性。然而，关于透水混凝土配合比设计方法的论文非常有限。这些
设计方法并不完整；它们存在许多缺点。例如，他们没有确定如何确定w/c比值，或者没有考
虑压实对混凝土性能的影响等。因此，目前还没有确定透水混凝土配合比设计的方法，透水
混凝土配合比总是从实验研究中选择。

[0004] 另外，钢渣积存占用大量土地资源，美国国家安全局证实钢渣为对人体和环境无危害的“环境友好型”建筑材料。本设计研发了钢渣透水混凝土，既满足了“海绵城市”建设
中透水路面铺设的需求，又实现了废弃钢渣的再利用，践行了国家循环经济“减量化、再利
用、再循环”的理念。

[0005] 因此本发明设计了一种钢渣透水混凝土配合比的设计方法。

发明内容

[0006] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种钢渣透水混凝土配合比设计方法，有效减少配合比设计所需实验次数，降低透水混凝土的配合比的设计难度
和复杂程度，适用范围广，可行性好。

[0007] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种钢渣透水混凝土配合比设计方法，包括以下步骤：

[0008] S01：选择目标空隙体积VV，设总体积为1，VV/总体积≥17％；

[0009] S02：选择透水混凝土所用材料；

[0010] S03：收集集料的数据：级配、含水率b、密实度(密实度的具体测试条件是在10kPa压实压力的情况下)、钢渣的材料密度ρI，砂的材料密度ρS， 其中VW/G为集料保持的
水的体积，VG为集料体积；

[0011] S04：计算系数 其中VG＞80为大于80μm的集料体积，取系数k＝1.116；

[0012] S05：计算集料的总体积 其中VV为空隙体积；

[0013] S06：砂的质量mS为钢渣mI质量的7％，则mS＝0.07×mI，且 联立得VS、VG；

[0014] S07：如果计算出来的钢渣体积 大于实际测得的密实度对应的体积，则将压实压力增加到11-15kPa；如果体积小于实际测得的密实度对应的体积，则在混凝土
浇筑过程中压实压力减小到6-9kPa；

[0015] S08：设定水灰比w/c初始值为0.28；

[0016] S09：称取1kg骨料， kg水泥， kg水，用小型搅拌机搅拌5min；

[0017] S10：将新鲜混凝土排放到金属筛子上，透水混凝土的孔径取决于集料的尺寸，孔筛直径DP＝1.44+0.36Di，其中Di为集料的平均直径；

[0018] S11：用振动台振动金属筛15s，观察筛底，如果底部无水泥浆体，则将水灰比上调0.1，重复S09-S10；直至底部开始出现浆体，选用此时的水灰比w/c；

[0019] S12： 水泥浆体的体积VP＝β×(1-VV)；

[0020] S13：根据S11中的w/c，S12中的VP，得到水泥质量 水的质量

[0021] S14：按照配合比，在S08中确定的压实压力下做出混凝土；

[0022] S15：按照规范要求，测得实际空隙体积，若检验差异在±5％以内，配方设计完成；若检验差异在5％-15％，则取1.116＜k≤1.128值，重复S05-S14步骤；若检验差异在15％及
以上，则取1.128＜k≤1.233值，重复S05-S14步骤；若检验差异在-15％-5％，则取值1.100
＜k＜1.116值，重复S05-S14步骤；若检验差异在-15％及以下，则取1.064≤k≤1.100值，重
复S05-S14步骤。

[0023] 有益效果：本发明的钢渣透水混凝土配合比设计方法，将钢渣作为透水混凝土骨料。通过提供设计图作为配合比的设计指南，能够满足一般范围内的透水混凝土强度和渗
透性要求，有效降低了透水混凝土配合比的设计难度，实用性较强。

附图说明

[0024] 图1为本发明的流程图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

[0026] 如图1所示，一种钢渣透水混凝土配合比设计方法，包括以下步骤：

[0027] S01：选择目标空隙体积VV，设总体积为1，VV/总体积≥17％；

[0028] S02：选择透水混凝土所用材料；

[0029] S03：收集集料的数据：级配、含水率b、密实度(密实度的具体测试条件是在10kPa压实压力的情况下)、钢渣的材料密度ρI，砂的材料密度ρS， 其中VW/G为集料保持的
水的体积，VG为集料体积；

[0030] S04：计算系数 其中VG＞80为大于80μm的集料体积，取系数k＝1.116；

[0031] S05：计算集料的总体积 其中VV为空隙体积；

[0032] S06：砂的质量mS为钢渣mI质量的7％，则mS＝0.07×mI，且 联立得VS、VG；

[0033] S07：如果计算出来的钢渣体积 大于实际测得的密实度对应的体积，则将压实压力增加到11-15kPa；如果体积小于实际测得的密实度对应的体积，则在混凝土
浇筑过程中压实压力减小到6-9kPa；

[0034] S08：设定水灰比w/c初始值为0.28；

[0035] S09：称取1kg骨料， kg水泥， kg水，用小型搅拌机搅拌5min；

[0036] S10：将新鲜混凝土排放到金属筛子上，透水混凝土的孔径取决于集料的尺寸，孔筛直径DP＝1.44+0.36Di，其中Di为集料的平均直径；

[0037] S11：用振动台振动金属筛15s，观察筛底，如果底部无水泥浆体，则将水灰比上调0.1，重复S09-S10；直至底部开始出现浆体，选用此时的水灰比w/c；

[0038] S12： 水泥浆体的体积VP＝β×(1-VV)；

[0039] S13：根据S11中的w/c，S12中的VP，得到水泥质量 水的质量

[0040] S14：按照配合比，在S08中确定的压实压力下做出混凝土；

[0041] S15：按照规范要求，测得实际空隙体积，若检验差异在±5％以内，配方设计完成；若检验差异在5％-15％，则取1.116＜k≤1.128值，重复S05-S14(到底是S05还是S04)步骤；
若检验差异在15％及以上，则取1.128＜k≤1.233值，重复S05-S14步骤；若检验差异在-
15％-5％，则取值1.100＜k＜1.116值，重复S05-S14步骤；若检验差异在-15％及以下，则取
1.064≤k≤1.100值，重复S05-S14步骤。

[0042] 实施例：

[0043] 一种钢渣透水混凝土配合比设计方法，包括以下步骤：

[0044] S01：选择目标空隙体积VV＝0.17m3(设混凝土总体积为1)；

[0045] S02：选择透水混凝土所用材料；

[0046] S03：收集数据：集料级配、含水率b＝0.5％、粗集料的材料密度ρI＝2740kg/m3，砂的材料密度ρS＝2620kg/m3、水泥的材料密度ρc＝3131kg/m3；

[0047] S04：计算系数 其中VG为集料体积，VG＞80为大于80μm的集料体积；

[0048] S05：计算集料的总体积 其中VV为空隙体积；

[0049] S06：mS＝0.07×mI，且 联立得mS＝0.106kg、mI＝1.515kg。

[0050] S07：计算出来的钢渣体积小于实际测得的密实度对应的体积，则在混凝土浇筑过程中压实压力要小于10kPa，取7.5kPa；

[0051] S08：设定水灰比w/c初始值为0.28；

[0052] S09：称取1kg骨料，0.666kg水泥，0.186kg水，用小型搅拌机搅拌5min；

[0053] S10：将新鲜混凝土排放到金属筛子上，透水混凝土的孔径取决于集料的尺寸，Di＝5.125mm；孔筛直径DP＝1.44+0.36Di＝3mm，

[0054] S11：用振动台振动金属筛15s，观察筛底，如果底部无水泥浆体，则将水灰比上调0.1，重复S09-S10，直至底部开始出现浆体，此时水灰比w/c＝0.37；

[0055] S12： 水泥浆体的体积VP＝β×(1-VV)＝3
0.231m；

[0056] S13：根据S11中的w/c，S12中的VP，得到水泥质量 水的质量

[0057] S14：按照配合比，在S07中确定的压实压力下做出混凝土，混凝土配合比为水泥:水:钢渣填料:砂＝0.335：0.124：1.515：0.106。

[0058] S15：空隙体积差异在±5％范围内，本实验中渗透性合格；

[0059] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。