一種低強(qiáng)度回填材料配合比的控制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及程混凝土工程領(lǐng)域，特別是涉及一種低強(qiáng)度回填材料配合比的控制方法。本發(fā)明專利技術(shù)提供的控制方法，包括如下步驟：1）粉煤灰和砂石混合流動(dòng)曲線的繪制：流動(dòng)曲線的橫坐標(biāo)是粉煤灰取代砂石的比例K1，縱坐標(biāo)是水固比K2，根據(jù)確定的坍落擴(kuò)展度，繪制流動(dòng)曲線；其中水固比K2=水的質(zhì)量：水泥、粉煤灰和沙石質(zhì)量之和，粉煤灰取代砂石的比例K1=沙石質(zhì)量：沙石和粉煤灰質(zhì)量之和；2）確定最佳用水量：得出最佳用水量點(diǎn)，并確定沙石和粉煤灰的摻量；3）確定水泥摻量：根據(jù)實(shí)際需要的抗壓強(qiáng)度確定水泥和水的摻量。通過本發(fā)明專利技術(shù)所提供的控制方法配制出的CLSM是一種密實(shí)，少空隙的材料，施工時(shí)便易，混合料均勻，不發(fā)生過離析。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及市政工程和公路工程混凝土工程領(lǐng)域，特別是涉及，用于三背(橋臺(tái)背、涵臺(tái)背、擋墻背)等與結(jié)構(gòu)物界面存在死角、難以碾壓夯實(shí)的特殊部位。
技術(shù)介紹
市政工程中的管溝開挖回填或者公路工程中的三背(橋臺(tái)背、涵臺(tái)背、擋墻背)回填,往往由于施工操作空間狹小,傳統(tǒng)回填材料(土質(zhì)填料、級(jí)配砂石填料等)與結(jié)構(gòu)物界面存在死角，導(dǎo)致碾壓夯實(shí)質(zhì)量難以保證，常常誘發(fā)工程病害發(fā)生。控制性低強(qiáng)度回填材料(ControlledLow-Strength Materials, CLSM)是一種新穎的水泥質(zhì)材料，其在新拌階段具有良好的流動(dòng)性、自充填、自密實(shí)性，硬固強(qiáng)度可控以便于再開挖，能有效地取代傳統(tǒng)的回填夯實(shí)材料，可以廣泛應(yīng)用于道路回填工程中。控制性低強(qiáng)度回填材料的組成為水、水泥、粉煤灰及粗細(xì)骨料等。相對(duì)混凝土而言，CLSM是一種新型材料與技術(shù)，大家對(duì)它的認(rèn)識(shí)與研究還處在發(fā)展階段，遠(yuǎn)不如對(duì)混凝土認(rèn)識(shí)的深刻與全面。目前為止，僅僅只有某些機(jī)構(gòu)或者組織提供出一些推薦配合比，還沒有一套可供實(shí)際工程設(shè)計(jì)選用的簡便易行的CLSM混合料配合比設(shè)計(jì)方法。另外，粉煤灰是我國當(dāng)前排放量最大的工業(yè)廢渣之一，大量的粉煤灰若不加處理，會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵污染大氣，而其中的有毒化學(xué)成分(砷、鉛、錳、鉻等)還會(huì)對(duì)人體和生物造成危害。粉煤灰在可控性低強(qiáng)度材料中的運(yùn)用，不僅起到了改善流動(dòng)性、防止骨料離析、減少泌水、干縮等作用，還提高了粉煤灰自身的經(jīng)濟(jì)附加值，起到了節(jié)能減排和低碳化的作用，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本專利技術(shù)的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡便易行的適合于低強(qiáng)度回填材料的配合比控制方法，以提供具有較好的經(jīng)濟(jì)性及較好的工程表現(xiàn)的材料，用于三背(橋臺(tái)背、涵臺(tái)背、擋墻背)等與結(jié)構(gòu)物界面存在死角、難以碾壓夯實(shí)的特殊部位。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本專利技術(shù)第一方面提供一種低強(qiáng)度回填材料的配合比控制方法，包括如下步驟1、粉煤灰和砂石混合流動(dòng)曲線的繪制流動(dòng)曲線的橫坐標(biāo)是粉煤灰取代砂石的比例K1，縱坐標(biāo)是水固比K2，根據(jù)確定的坍落擴(kuò)展度，繪制流動(dòng)曲線；流動(dòng)曲線的意義是，曲線上任意一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的CLSM配合比具有相同的流動(dòng)性，流動(dòng)性用坍落擴(kuò)展度來表征，所述坍落擴(kuò)展度的測(cè)量方法是采用高度200mm,內(nèi)徑100_的金屬坍落度圓筒進(jìn)行測(cè)試；其中水固比K2為水的質(zhì)量(水泥質(zhì)量+粉煤灰質(zhì)量+沙石質(zhì)量),粉煤灰取代砂石的比例Kl為沙石質(zhì)量(沙石質(zhì)量+粉煤灰質(zhì)量)； 2、確定最佳用水量根據(jù)步驟I所得的流動(dòng)曲線，得出最佳用水量點(diǎn)，并確定沙石和粉煤灰的摻量；由于步驟I所得流動(dòng)曲線中，隨著Kl的上升，K2先下降，再上升，形成勺型，其最佳用水量點(diǎn)即最小用水量點(diǎn)，即勺型的底部； 3、確定水泥摻量根據(jù)實(shí)際工程需要的低強(qiáng)度回填材料的抗壓強(qiáng)度，確定水泥和水的摻量； 優(yōu)選的，所述步驟1中,水泥質(zhì)量占水泥、粉煤灰和沙石總質(zhì)量的0. 1-10%。 優(yōu)選的，所述步驟1中，水泥質(zhì)量占水泥、粉煤灰和沙石總質(zhì)量的5%。專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水泥摻量占水泥、粉煤灰和沙石總質(zhì)量的較低時(shí)，水泥的摻量對(duì)于最小用水量的影響不大，所以在具體步驟中，可將水泥的摻量定于5%以便于流動(dòng)曲線的繪制。優(yōu)選地，所述步驟1中，繪制流動(dòng)曲線所采用的坍落擴(kuò)展度為28cm。具體的，所述步驟1中，流動(dòng)性曲線的繪制方法為對(duì)應(yīng)每一個(gè)Kl值，制備好足量的原材料(總質(zhì)量一般取2500 土 300g)，將干料在拌合鍋內(nèi)攪拌均勻，然后逐步添加室溫自來水并攪拌，直至原材料表面完全潤濕后開始量測(cè)材料的坍落擴(kuò)展度。如果坍落擴(kuò)展度小于28cm，逐漸增加用水量(一般每次增加量為10-20mL)，直至坍落擴(kuò)展度等于28cm。此時(shí)的水固比即為流動(dòng)性曲線上該Kl所對(duì)應(yīng)的K2值。對(duì)于原材料種類確定的控制性低強(qiáng)度回填材料來說，其流動(dòng)曲線是唯一的。所述流動(dòng)曲線上，隨著Kl的上升，K2先下降，再上升，當(dāng)Kl小于最佳用水量點(diǎn)時(shí)，混合料會(huì)出現(xiàn)骨料離析(水固比高)、無流動(dòng)(水固比低)的現(xiàn)象。當(dāng)Kl逐漸高相應(yīng)的相同流動(dòng)性所需用水量逐漸降低，直到最佳用水量點(diǎn)，達(dá)到了最低用水量，粉煤灰摻量超過最佳用水量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)摻量以后，達(dá)到相同流動(dòng)性所需用水量逐漸升高，直至粉煤灰摻量100%，達(dá)到最大用水量。曲線的拐點(diǎn)即最佳用水量點(diǎn)。當(dāng)Kl小于最佳用水量點(diǎn)時(shí)，隨著Kl的升高，K2反而降低，其原因是因?yàn)榉勖夯业男螒B(tài)效應(yīng)，對(duì)材料流動(dòng)性改善有積極的作用；當(dāng)Kl大于最佳用水量點(diǎn)時(shí)，隨著Kl的升高，K2升高，是因?yàn)榉勖夯覔搅枯^高時(shí)，顆粒在靜電吸附作用下形成絮凝結(jié)構(gòu)，使得CLSM的粘滯性增加，流動(dòng)性降低。流動(dòng)性曲線描繪的就是采用同種原材料的CLSM在不同配合比下需水量的變化情況，對(duì)于采用砂石及粉煤灰的CLSM來說，均應(yīng)存在拐點(diǎn)，即最佳用水量點(diǎn)，理想流動(dòng)曲線如附圖說明圖1所示。具體的，所述步驟3中，根據(jù)實(shí)際工程需要的低強(qiáng)度回填材料的抗壓強(qiáng)度，確定水泥和水的摻量的具體方法為根據(jù)工程情況，選擇低強(qiáng)度回填材料目標(biāo)28天抗壓強(qiáng)度對(duì)于一般可開挖回填，常選擇f 目標(biāo)=0. 7Mpa。對(duì)于不可開挖的回填工程選擇f 目標(biāo)=1.1MPa0按照步驟I得到的最少需水量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Kl、K2，確定粉煤灰的質(zhì)量和砂石的質(zhì)量比例，以及水的質(zhì)量與水泥、粉煤灰和砂石質(zhì)量之和的比例，再選取若干水泥摻量，例如2%、4%、6%、8%、10% (也可1%，3%，5%，7%，9%，只需在0-10%之間即可，無差別)，根據(jù)所選取的水泥摻量確定最終的水、砂石、水泥和粉煤灰的質(zhì)量比，并將所得材料制備成組件(直徑100mm，高200mm)、養(yǎng)護(hù)28天后測(cè)量抗壓強(qiáng)度，根據(jù)各組件所測(cè)量的抗壓強(qiáng)度，計(jì)算f 所對(duì)應(yīng)的水泥摻量，其計(jì)算方法為根據(jù)工程所需目標(biāo)材料的28天抗壓強(qiáng)度f 選取兩個(gè)抗壓強(qiáng)度最接近的組件，所述兩個(gè)抗壓強(qiáng)度最接近的組件的水泥摻量分別為Cp ，對(duì)應(yīng)抗壓強(qiáng)度分別為f￡,使用線性插值法，計(jì)算出28天強(qiáng)度f 所對(duì)應(yīng)的水泥摻量為本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低強(qiáng)度回填材料的配合比控制方法，包括如下步驟：1）粉煤灰和砂石混合流動(dòng)曲線的繪制：流動(dòng)曲線的橫坐標(biāo)是粉煤灰取代砂石的比例K1，縱坐標(biāo)是水固比K2，根據(jù)確定的坍落擴(kuò)展度，繪制流動(dòng)曲線；其中水固比K2=水的質(zhì)量：水泥、粉煤灰和沙石質(zhì)量之和，粉煤灰取代砂石的比例K1=沙石質(zhì)量：沙石和粉煤灰質(zhì)量之和；2）確定最佳用水量：根據(jù)步驟1所得的流動(dòng)曲線，得出最佳用水量點(diǎn)，并確定沙石和粉煤灰的摻量；3）確定水泥摻量：根據(jù)實(shí)際工程需要的低強(qiáng)度回填材料的抗壓強(qiáng)度，確定水泥和水的摻量。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低強(qiáng)度回填材料的配合比控制方法，包括如下步驟 1)粉煤灰和砂石混合流動(dòng)曲線的繪制流動(dòng)曲線的橫坐標(biāo)是粉煤灰取代砂石的比例K1，縱坐標(biāo)是水固比K2，根據(jù)確定的坍落擴(kuò)展度，繪制流動(dòng)曲線；其中水固比K2=水的質(zhì)量水泥、粉煤灰和沙石質(zhì)量之和，粉煤灰取代砂石的比例Kl=沙石質(zhì)量沙石和粉煤灰質(zhì)量之和； 2)確定最佳用水量根據(jù)步驟I所得的流動(dòng)曲線，得出最佳用水量點(diǎn)，并確定沙石和粉煤灰的摻量； 3)確定水泥摻量根據(jù)實(shí)際工程需要的低強(qiáng)度回填材料的抗壓強(qiáng)度，確定水泥和水的摻量。2.如權(quán)利要求1所述的一種低強(qiáng)度回填材料的配合比控制方法，其特征在于，所述步驟I中,水泥質(zhì)量占水泥、粉煤灰和沙石總質(zhì)量的O. 1-10%。3.如權(quán)利要求1所述的一種低強(qiáng)度回填材料的配合比控制方法，其特征在于，所述步驟I中，繪制流動(dòng)曲線所采用的坍落擴(kuò)展度為28cm。4.如權(quán)利要求1所述的一種低強(qiáng)度回填材料的配合比控制方法，其特征在于，所述步驟3中，根據(jù)實(shí)際工程需要的低強(qiáng)度回填材料的抗壓強(qiáng)度，確定水泥和水的摻量的具體方法為根據(jù)工程情況，選擇低強(qiáng)度回填材料目標(biāo)28天抗壓強(qiáng)度f 按照步驟I得到的最少需水量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的K1、K2，確定粉煤灰的質(zhì)量和砂石的質(zhì)量比例，以及水的質(zhì)量與水泥、粉煤灰和砂石質(zhì)量之和的比例,再選取若...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：凌建明，楊戈，錢勁松，張宏，袁秋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：同濟(jì)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：