水泥生料組分混凝土設(shè)計(jì)理論分析

摘要：針對(duì)水泥生料組分混凝土概念分析，結(jié)合水泥生料組分混凝土設(shè)計(jì)理論的相關(guān)性內(nèi)容，包括設(shè)計(jì)原理分析、總砂率的選擇、硅砂率的計(jì)算、鈣砂率的計(jì)算等，通過(guò)研究試驗(yàn)原料的選擇、工作性試驗(yàn)結(jié)果分析、抗壓強(qiáng)度分析、混凝土抗折與劈裂性能分析等內(nèi)容，提高水泥生料組分混凝土設(shè)計(jì)內(nèi)容的合理性及其應(yīng)用價(jià)值。

1水泥生料組分混凝土概念

水泥生料組分混凝土是以水泥為膠凝材料，以石灰石為粗骨料，以天然砂和石灰石質(zhì)人工砂為細(xì)骨料，按照水泥生料的氧化物比例進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的混凝土，因其主要氧化物與水泥生料組分相同，因而稱其為水泥生料組分混凝土。其主要特征是混凝土中的主要氧化物氧化鈣和二氧化硅含量比例符合水泥生料要求，在混凝土廢棄后不需或只需添加少量校正原料即可作為水泥生料使用。

2水泥生料組分混凝土設(shè)計(jì)理論分析

2.1設(shè)計(jì)原理分析

目前所使用到水泥熟料基本上都是多種礦物的集合體，對(duì)其成分進(jìn)行細(xì)致分析可以了解到：在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，主要用到的材料為氧化物（如氧化鈣、二氧化硅等），現(xiàn)階段在評(píng)價(jià)水泥生產(chǎn)質(zhì)量的重要參數(shù)指標(biāo)，包括石灰飽和系數(shù)、硅率和鋁率。在對(duì)水泥生料組分混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要在確保混凝土工作特性的基礎(chǔ)上，提升混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，也需要對(duì)水泥材料中的氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵的比例進(jìn)行調(diào)整，并且將廢棄材料投放到700℃下進(jìn)行加熱，同時(shí)向其中添加一些其他材料，實(shí)現(xiàn)氧化鈣、二氧化硅產(chǎn)值比例的優(yōu)化調(diào)整，使廢棄水泥材料可以重新投入到建筑市場(chǎng)當(dāng)中，提高資源本身的利用效率。

2.2總砂率的選擇

在水泥生料組分混凝土的設(shè)計(jì)過(guò)程中，將砂子作為骨料，主要的作用便是改善混凝土材料的易性和黏聚性，因此，在對(duì)該環(huán)節(jié)展開(kāi)設(shè)計(jì)時(shí)，含砂率屬于非常基礎(chǔ)的計(jì)算內(nèi)容，在實(shí)際應(yīng)用中，需要先對(duì)總砂率展開(kāi)計(jì)算。一般情況下，在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)參考建筑規(guī)范中的相關(guān)性內(nèi)容展開(kāi)設(shè)計(jì)，從而確定**砂率?，F(xiàn)階段常用的總砂率配比方法以試配法為主，利用各項(xiàng)可參考指標(biāo)（如坍落度、強(qiáng)度、流動(dòng)性）不斷優(yōu)化總砂率的配比情況，直到達(dá)到了既定要求，以此為基礎(chǔ)卻定**總砂率，記作Sp。

2.3硅砂率的計(jì)算

確定完總砂率相應(yīng)數(shù)值后，還需要對(duì)硅砂率進(jìn)行確定，具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要以水灰比與粒徑兩種指標(biāo)來(lái)判斷?？紤]到水泥生料需要滿足氧化物的基本組成要求，因此在實(shí)際應(yīng)用中，還需要對(duì)細(xì)骨料所占比例進(jìn)行科學(xué)性調(diào)整。在實(shí)際計(jì)算的過(guò)程中，可以借助于金德率值中的相關(guān)內(nèi)容展開(kāi)計(jì)算，排除二氧化硫所帶來(lái)的負(fù)面影響，可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：KH=（m1-（1.65m2+0.35m3））/2.8m4（1）式中：KH——石灰飽和系數(shù)；m1——氧化鈣摩爾質(zhì)量；m2——氧化鋁摩爾質(zhì)量；m3——氧化鐵摩爾質(zhì)量；m4——二氧化硅摩爾質(zhì)量。根據(jù)公式（1）得出恰當(dāng)?shù)墓枭奥省?/span>

2.4鈣砂率的計(jì)算

與硅砂率計(jì)算相對(duì)應(yīng)的便是進(jìn)行鈣砂率的計(jì)算，這也是后續(xù)進(jìn)行水泥生料添加比例調(diào)整的重要依據(jù)。在對(duì)混凝土骨料進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可以根據(jù)兩組數(shù)值來(lái)調(diào)整粗細(xì)骨料的具體分配情況，而且在設(shè)計(jì)應(yīng)用管理過(guò)程中，也可以將部分石灰石轉(zhuǎn)換成細(xì)骨料，從而提高混凝土材料的應(yīng)用質(zhì)量。具體的計(jì)算公式與式（1）相似，根據(jù)公式來(lái)確定**的鈣砂率。由此可見(jiàn)，水泥生料組分混凝土在具體的組成應(yīng)用中，主要由水泥材料、硅砂、鈣砂、石灰石、水等材料構(gòu)成，并且在具體的組成中，如何控制好各種材料之間的相互配比，也成為實(shí)際應(yīng)用中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，從而有效地提升材料的應(yīng)用質(zhì)量，提升材料本身的實(shí)用價(jià)值[1]。

3水泥生料組分混凝土力學(xué)性質(zhì)分析

3.1試驗(yàn)原料的選擇

為了驗(yàn)證水泥生料組分混凝土的基礎(chǔ)力學(xué)性質(zhì)，在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)擬建參照組試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行分析。所設(shè)置的試驗(yàn)原料參數(shù)如下：水泥材料選擇普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度為42.5R與52.5R，砂子材料選擇了河砂，石子則選擇石灰石碎石，而人工砂則使用石灰石場(chǎng)廢棄原料制作。拌和水選擇了常規(guī)的自來(lái)水。實(shí)驗(yàn)組選擇水泥生料組分的方式進(jìn)行拌和，對(duì)照組則使用常規(guī)的拌和方法，從而評(píng)價(jià)出兩種操作方式相互間的差異性[2]。

3.2工作性試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)其進(jìn)行工作性試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)便是流動(dòng)性能分析，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果可以得知，在相同拌和比例情況下，利用水泥生料組分拌和出的混凝土坍落度，要低于常規(guī)拌和情況混凝土材料的坍落度，而整體的降低幅度存在著一些差異性，其相差幅度基本上不超過(guò)20mm[3]。分析此類情況出現(xiàn)的主要原因可以得知，人工砂是由廢棄料組成，其中還含有少量的石粉，而石粉本身具備良好的保水性，這也會(huì)造拌和后的水灰比有所下降，并且人工砂的棱角明確，相互間的摩擦力相對(duì)較高，這也造成了混凝土流動(dòng)性的下降，但是根據(jù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容可以得出：該拌和材料依舊滿足于建筑工程的施工要求，可以在建筑工程中進(jìn)行應(yīng)用。

3.3抗壓強(qiáng)度分析

在建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)一直都是主要的承重結(jié)構(gòu)，對(duì)此，在對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，抗壓強(qiáng)度也屬于重要的判斷指標(biāo)。結(jié)合試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，水泥生料組分混凝土的抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加而不斷提升，這也和普通混凝土材料強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律相一致。從不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土應(yīng)用情況進(jìn)行分析，C30強(qiáng)度的水泥生料組分混凝土，其抗壓強(qiáng)度要比普通混凝土強(qiáng)上許多，結(jié)合幾組試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：其強(qiáng)度的改善幅度在20%~40%之間，表明在選擇C30混凝土材料時(shí)，水泥生料組分混凝土有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；在分析C40和C50混凝土材料強(qiáng)度時(shí)，如果養(yǎng)護(hù)周期在3d以內(nèi)，那么水泥生料組分混凝土具備較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如果超出了7d，兩種類型混凝土抗壓強(qiáng)度相差不大，可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3.4混凝土抗折與劈裂性能分析

混凝土的抗拉伸能力相對(duì)較差，在受到外界較大應(yīng)力時(shí)也會(huì)更容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的問(wèn)題，對(duì)此為確?；炷敛牧鲜褂玫目煽啃裕残枰獙?duì)材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行分析，與3.3中分析的方式相類似，將材料劃分為了三個(gè)評(píng)定等級(jí)。對(duì)其進(jìn)行分析可以得出，相較于普通的混凝土材料，水泥生料組分混凝土在實(shí)際應(yīng)用中，其抗折和劈裂性能要明顯高于其他的混凝土材料，而且這一程度的提升隨著混凝土強(qiáng)度的增加而增加。由此可見(jiàn)，水泥生料組分混凝土具備較高的實(shí)用價(jià)值。

4結(jié)語(yǔ)

在相同配合比條件下，水泥生料組分混凝土工作性要劣于普通的河砂混凝土，但強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)與普通河砂混凝土相似，早期強(qiáng)度高于普通河砂混凝土。C30水泥生料組分混凝土后期強(qiáng)度明顯高于普通河砂混凝土，而C40和C50的水泥生料組分混凝土的后期強(qiáng)度分別與同等級(jí)的普通河砂混凝土相似。由此可見(jiàn)，水泥生料組分混凝土的應(yīng)用，對(duì)于提高資源利用效率有著積極意義。