本發(fā)明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土及制備方法。
背景技術：
目前國內建筑行業(yè)正處于快速發(fā)展時期，大面積的舊城改造和新建筑的開發(fā)，帶來了建筑材料資源不足的難題。長期以來，我國建筑細骨料以河砂為主，我國大部分地區(qū)河砂短缺，不僅在用砂高峰時砂的價格偏高，甚至沒有天然砂提供，在用砂缺口巨大的情況下，影響了城鎮(zhèn)化建設的進程，甚至有些沿海地區(qū)使用海砂，從而嚴重的影響了建筑的質量安全。
目前國內外針對用其他細骨料取代河砂做了大量的研究，主要為機制砂，再生細骨料，以及石屑。石屑是生產(chǎn)碎石過程中篩出的副產(chǎn)品，每生產(chǎn)100噸碎石，大約產(chǎn)生20～30噸石屑。它作為采石場的廢棄物，既占用場地又污染環(huán)境，將石屑用于混凝土中取代河砂，既可充分利用社會資源，也可減少對河砂的需求量，減少過度采砂對河道的危害，具有很高的經(jīng)濟和社會效益。
而一般的石屑級配較差，含有一部分大于4.75mm的碎石，而且石屑中含有大量石粉，造成石屑混凝土工作性能差，因此石屑混凝土的推廣應用困難。
而通過對石屑進行加工，將大于4.75mm以上的碎石制成小于4.75mm以下的細骨料與原來小于4.75mm以下的石屑混合。這樣一方面能夠改善石屑的級配，另一方面將小石制備成石屑，使石屑中的骨料增加，粉體相對原來4.75mm以下的石屑減少，壓碎指標變小。使石屑的性能變好，有利于石屑的推廣使用。
但這種處理方法雖然使得石屑的級配變好,但仍存在石粉含量過高的問題，其石粉含量通常超過10.0％，不符合現(xiàn)有國家標準的規(guī)定，而難以應用。
雖然高石粉含量石屑的骨料性能得到了改善，但目前混凝土配合比設計一般還是采用《普通混凝土配合比設計規(guī)程》，而該標準主要針對普通細骨料，對于高石粉含量石屑還是有很多不適應的地方，粉多，吸水率高，導致?lián)饺氲乃?，強度低，或者摻的外加劑多，成本高等難題，很難設計出一個合理的配合比。同時，對于高強度等級的混凝土強度要求較高，在進行配合比設計時會使用較多的膠凝材料特別是水泥用量來保證質量，這樣生產(chǎn)的高強度混凝土不僅費用高、體積穩(wěn)定性差，而且達不到保護環(huán)境的要求。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土及其制備方法，旨在解決高石粉含量石屑配制高強度等級混凝土時膠凝材料用量多、體積穩(wěn)定性差，成本高等難題，同時使其具有良好的工作性能和符合要求的強度指標。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土,所述c80高性能混凝土包括膠凝材料、石屑、石子、減水劑和水，其中，膠凝材料的用量為490～530kg/m3，水膠比為0.23～0.25，砂率為38％～40％，石子和石屑的用量根據(jù)體積法計算得到，并摻加適量減水劑使混凝土工作性能滿足要求。
優(yōu)選地，所述膠凝材料包括以下按重量比計的原料：
進一步優(yōu)選地，所述礦渣粉、粉煤灰和硅灰的總用量不超過膠凝材料質量的45％。
更優(yōu)選地，所述膠凝材料包括以下按重量比計的原料：
優(yōu)選地，所述石子為碎石，碎石的最大粒徑不超過25mm。
優(yōu)選地，所述石屑的粒徑小于4.75mm。
優(yōu)選地，所述石屑為高石粉含量石屑，其中，石粉含量大于10.0％，且小于等于20.0％。
進一步優(yōu)選地，所述高石粉含量石屑需計算附加水量，附加水量等于高石粉含量石屑的質量乘以飽和面干吸水率乘以高石粉含量石屑飽和系數(shù)，附加水量不計入水膠比。高石粉含量石屑飽和系數(shù)指高石粉含量石屑含水率與飽和面干吸水率的比值，其取值范圍是0％～100％。所述高石粉含量石屑飽和系數(shù)的優(yōu)選取值范圍是10％～60％。
優(yōu)選地，所述減水劑為聚羧酸減水劑。
優(yōu)選地，所述體積法是根據(jù)混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和混凝土拌和物中所含空氣的體積總和來計算，可按下列方程組計算石子、石屑的用量：
式中mco——計算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg；
mko——計算配合比每立方米混凝土的礦渣粉用量，kg；
mfo——計算配合比每立方米混凝土的粉煤灰用量，kg；
mho——計算配合比每立方米混凝土的硅灰用量，kg；
mgo——計算配合比每立方米混凝土的石子用量，kg；
mso——計算配合比每立方米混凝土的石屑用量，kg；
mjo——計算配合比每立方米混凝土的減水劑量，kg；
mwo——計算配合比每立方米混凝土的用水量，kg；
ρc——水泥密度，kg/m3；
ρk——礦渣粉密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρh——硅灰密度，kg/m3；
ρg——石子的表觀密度，kg/m3；
ρs——石屑的表觀密度，kg/m3；
ρj——減水劑的密度，kg/m33；
ρw——水的密度，kg/m3，為1000kg/m3；
α——混凝土含氣量百分數(shù)，為1.0～1.5％；
βs——砂率，％。
本發(fā)明的有益效果：
1.本發(fā)明的c80高性能混凝土以石場廢棄料作為原料，解決天然河砂短缺的問題，同時可大量減少對天然河砂的開采，保護環(huán)境，具有明顯的環(huán)境、經(jīng)濟和社會綜合效益；
2.本發(fā)明將石場廢棄石屑全部破碎為粒徑小于4.75mm的細骨料，利用其石粉含量較大的特點，用石粉填充粗細骨料的空隙，達到降低膠凝材料用量、節(jié)約成本、改善混凝土性能的效果；
3.與c80河砂混凝土中膠凝材料用量為560-620kg/m3相比，每方混凝土可降低膠凝材料用量30-130kg，有效降低混凝土的凝膠材料用量，從而降低混凝土的成本，突破了高石粉含量石屑混凝土體積穩(wěn)定性差的難題，達到在實際工程中利用高石粉含量石屑制成高性能混凝土的目的。
具體實施方式
下面結合實施例對發(fā)明作進一步詳細的描述。應當理解，此處所描述的具體實施案例僅用于解釋本發(fā)明，并不限定此發(fā)明。
實施例1
一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土，各組分及用量包括：膠凝材料、粗骨料、細骨料、聚羧酸減水劑、水，其中，
所述的粗骨料為碎石，粗骨料最大粒徑為25mm；
所述細骨料為高石粉含量石屑，其微粉含量為13.0％，飽和面干吸水率為1.4％。
所述的高石粉含量石屑的附加水量為其飽和面干吸水率的50％，附加水不計入水膠比。
所述膠凝材料用量為490kg/m3，水膠比為0.25，砂率為40％，粗骨料和高石粉含量石屑的用量根據(jù)體積法計算得到，減水劑的折固用量為膠凝材料的1.22％。
所述膠凝材料包括52.5級硅酸鹽水泥、s95級礦渣粉、硅灰，其中礦渣粉用量為膠凝材料質量的20％，硅灰用量為膠凝材料質量的10％。由單方混凝土中膠凝材料用量為490kg，計算得到水泥用量為343kg，礦渣粉為98kg，硅灰為49kg。
由減水劑的折固用量為膠凝材料的1.22％，計算得到減水劑的固體用量為5.98kg，按固含量為20％，計算得到減水劑液體用量為29.9kg，其中水含量為23.9kg。
由水膠比為0.25，計算得到混凝土單方用水量為122.5kg?？鄢郎p水劑的水，另外需加水
98.6kg。
測定的材料密度分別為水泥3140kg/m3，礦渣粉為2820kg/m3，粉煤灰微粉為2180kg/m3，硅灰為2080kg/m3。
減水劑的密度為1050kg/m3，高石粉含量石屑的表觀密度為2650kg/m3，石子的表觀密度為2650kg/m3。按jgj55-2011《普通混凝土配合比設計規(guī)程》的體積法計算砂石用量，含氣量取1.5％。
體積法是根據(jù)混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和混凝土拌和物中所含空氣的體積總和來計算，可按下列方程組計算粗細骨料用量：
式中mco——計算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg；
mko——計算配合比每立方米混凝土的礦渣粉用量，kg；
mfo——計算配合比每立方米混凝土的粉煤灰用量，kg；
mho——計算配合比每立方米混凝土的硅灰用量，kg；
mgo——計算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量，kg；
mso——計算配合比每立方米混凝土的細骨料用量，kg；
mjo——計算配合比每立方米混凝土的減水劑量，kg；
mwo——計算配合比每立方米混凝土的用水量，kg；
ρc——水泥密度，kg/m3；
ρk——礦渣粉密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρh——硅灰密度，kg/m3；
ρg——粗骨料的表觀密度，kg/m3；
ρs——細骨料的表觀密度，kg/m3；
ρj——減水劑的密度，kg/m33；
ρw——水的密度，kg/m3，可取1000kg/m3；
α——混凝土含氣量百分數(shù)，
βs——砂率，％；
計算得到高石粉含量石屑為732kg，粗骨料為1098kg。
根據(jù)高石粉含量石屑的附加水量為其飽和面干吸水率的50％，計算得到附加水為5.1kg。
實施例2
一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土，各組分及用量包括：膠凝材料、粗骨料、細骨料、減水劑、水，其中，
所述原材料種類和性能與實施例一相同。
所述膠凝材料用量為530kg/m3，水膠比為0.23，砂率為38％，粗骨料和高石粉含量石屑的用量根據(jù)體積法計算得到，減水劑的折固用量為膠凝材料的1.32％。
所述膠凝材料包括52.5級硅酸鹽水泥、s95級礦渣粉、i級粉煤灰、硅灰，其中礦渣粉用量為膠凝材料質量的15％，粉煤灰用量為膠凝材料質量的10％，硅灰用量為膠凝材料質量的5％。
按實施例一的方法計算得到單方混凝土中原材料用量為：
水泥371kg，礦渣粉79.5kg，粉煤灰53kg，硅灰26.5kg，減水劑35.0kg，水93.9kg，高石粉含量石屑679kg，粗骨料1108kg。高石粉含量石屑附加水為4.8kg。
實施例3
一種用高石粉含量石屑配制的c80高性能混凝土，各組分及用量包括：膠凝材料、粗骨料、細骨料、減水劑、水，其中，
所述原材料種類和性能與實施例一相同。
所述膠凝材料用量為510kg/m3，水膠比為0.24，砂率為39％，粗骨料和高石粉含量石屑的用量根據(jù)體積法計算得到，減水劑的折固用量為膠凝材料的1.26％。
所述膠凝材料包括52.5級硅酸鹽水泥、s95級礦渣粉、i級粉煤灰、硅灰，其中礦渣粉用量為膠凝材料質量的20％，粉煤灰用量為膠凝材料質量的5％，硅灰用量為膠凝材料質量的5％。
按實施例一的方法計算得到單方混凝土中原材料用量為：
水泥357kg，礦渣粉102kg，粉煤灰25.5kg，硅灰25.5kg，減水劑32.1kg，水96.7kg，高石粉含量石屑707kg，粗骨料1105kg。高石粉含量石屑附加水為4.9kg。
對比例1
一種混凝土，包括以下原料：
所述原材料種類和性能與實施例一相同，河砂的表觀密度為2680kg/m3，
所述膠凝材料用量為600kg/m3，水膠比為0.24，砂率為43％，粗骨料和河砂的用量根據(jù)體積法計算得到，減水劑的折固用量為膠凝材料的0.66％。
所述膠凝材料包括52.5級硅酸鹽水泥、s95級礦渣粉、i級粉煤灰、硅灰，其中礦渣粉用量為膠凝材料質量的15％，粉煤灰用量為膠凝材料質量的10％，硅灰用量為膠凝材料質量的5％。
將實施例1-3和對比例1的混凝土進行施工后測試其性能，結果如表1所示。
表1實施例1-3和對比例1的混凝土的原料及性能
由上表可見，用高石粉含量石屑配比制的混凝土，強度均符合c80混凝土強度要求。不僅將石場廢棄石屑資源再利用，響應國家綠色建筑的號召，而且由于利用的是廢棄物，經(jīng)過合理設計后與河砂混凝土相比降低了膠凝材料，每立方米能降低膠凝材料70kg-110kg,制備混凝土的成本大大降低。
以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實施例，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內，根據(jù)本發(fā)明專利的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護范圍。