一种胶凝人工砂石材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于胶凝砂烁石巧技术领域，特别涉及一种介于碼压混凝±与常规胶凝砂 烁石之间的新型筑巧材料。本发明还提供所述胶凝人工砂石材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 为简化施工，加快建设速度，同时降低成本，人们已在传统重力巧和堆石巧建设的 基础上提出了采用碼压混凝±和胶凝砂烁石筑巧等。
[0003] 碼压混凝±对料场和骨料制备有严格要求，从料场开采的石料需要经过复杂的骨 料破碎和筛分，并严格控制骨料级配和配合比。另外，单方（即单位方量，一般指；1立方米） 碼压混凝±中胶凝材料的含量相对较多，绝热温升高，温控难度大。
[0004] 常规胶凝砂烁石采用天然的砂、烁石、卵石等，级配波动较大，配置强度一般较低。 对缺乏天然河床砂、烁石、卵石等材料，或对材料配置强度要求较高的巧址，缺少适应性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于拓宽现有技术中胶凝砂烁石的适用范围，提供一种胶凝人工砂 石材料，该凝胶人工砂石材料具有绝热温升低、可满足强度要求、具有一定抗渗、抗冻性能 的特点，可在缺乏天然河床砂、烁石、卵石等材料，或对材料配置强度要求较高的巧址应用。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供所述胶凝人工砂石材料的制备方法，该制备方法具 有制作工序简单，可加快施工速度和降低成本的特点。
[0007] 本发明的目的是送样实现的：
[0008] -种胶凝人工砂石材料，其原料中的骨料，为经过破碎的工程现场的开挖料和弃 料中的至少一种，该骨料的最大允许粒径为150mm;该胶凝人工砂石的级配标准差〇s小于 3%，其配合比要求：所述骨料级配的波动大，即在所述级配标准差σS大于1 %时，胶凝人 工砂石强度满足"双级配双强度规定"的原则；或者，所述骨料级配的波动小，即在级配标准 差σS小于1%时，胶凝人工砂石满足"单级配单强度规定"的原则。
[0009] 该胶凝人工砂石材料的胶凝材料的加入量为80~130kg/m3,其中水泥用量为 40~60kg/m3,其余为粉煤灰。
[0010] 所述骨料中的含泥量小于5%。
[0011] 所述胶凝人工砂石材料的制备方法，其中：
[0012] 骨料加工步骤为：
[0013] 对于工程现场的开挖料和/或弃料进行破碎，通过筛除或人工挑栋而保证骨料最 大允许粒径为150mm;
[0014] 对于所述骨料级配波动程度，采用"级配标准差"的方法进行评价，包括进行砂率 调整的步骤；
[0015] 在进行配合比设计时，择一地采用下面两种方法进行配合比设计：
[001引 （1)若所述骨料级配的波动大，即在所述级配标准差0S在1% -3 %时，W骨料为 最细级配和平均级配时的胶凝人工砂石强度满足"双级配双强度规定"的原则进行配合比 设计；
[0017] (2)若所述骨料级配的波动小，即在级配标准差σS小于1 %时，则W平均级配时 的胶凝人工砂石强度满足"单级配单强度规定"的原则进行配合比设计。
[001引进一步地，在所述制备方法中，胶凝材料的加入量为80~130kg/m3,其中水泥用 量为40~60kg/m3,其余为粉煤灰。
[0019] 在所述制备方法中，对于工程现场的开挖料和/或弃料进行破碎，具体地可W是 经过一道或二道飄式破碎机破碎。
[0020] 在砂率调整中，根据和易性好，经济性优的标准进行砂率调整。
[0021] 砂率调整为；在砂率低于18%的人工破碎骨料中，通过外渗砂来调整砂率，将砂 率调至18%左右，W满足碼压施工中的泛浆、密实的要求。
[0022] 当破碎骨料中砂率低于18%左右时，由于砂率过低，将影响人工胶凝砂烁石的可 碼性和密实性，导致强度降低，因此，需通过额外渗砂调整砂率。考虑到经济性，该砂率一般 调整至18%左右，能满足碼压施工中的泛浆、密实要求即可。
[0023] 本发明提供的所述胶凝人工砂石材料是一种新型的筑巧材料，与现有技术相比 较，其具备下述6个特点：
[0024] 1、对骨料的来源要求宽松、处理简单，例如可充分利用工程现场的开挖料、各种弃 料等，只需要经简单的破碎来制备骨料，并且骨料不需要筛分即调整级配，只需剔除大粒径 的骨料，W保证骨料最大允许粒径为150mm;
[00巧]具体的，简单的破碎是指，例如将石料经过一道或二道飄式破碎机进行破碎；剔除 大粒径的骨料，破碎石料之后是采用筛除的方法，或者大粒径的骨料占比少时可人工栋选 来保证骨料最大允许粒径150mm。而例如碼压混凝±，在骨料处理中要经过四道W上破碎和 筛分，骨料最大允许粒径80mm。
[0026] 2、对于特定的一个工程，施工现场制造出的所述骨料的级配离散型小，因此，采用 此骨料拌和的胶凝人工砂石材料的强度相对稳定，大巧设计时需要将所述强度作为巧体断 面设计的一个控制因素。具体的，传统材料筑巧，例如碼压混凝±筑巧，首先根据设计好的 大巧断面确定出碼压混凝±应当达到的强度指标，然后根据此强度指标进行骨料的级配设 计。而本发明提供的胶凝人工砂石材料经过对于原料进行简单的破碎，筛除其中较大的颗 粒即成骨料，且巧体断面根据其强度确定，不需再进行骨料级配设计，送与传统混凝±筑巧 的设计逻辑不同。
[0027] 3、对于特定的一个工程，由于开挖料具有一定离散性W及现场操作的不确定性， 因此施工现场制造出的所述骨料的级配会有一定的波动；但是，经过本发明的制备方法中 加工骨料的步骤，得到的骨料级配的波动范围较小，明显小于常规胶凝砂烁石天然河床砂、 烁石材料的骨料级配波动。
[0028] 具体的，所述骨料级配波动程度，应采用"级配标准差"的方法进行评价，该方法 为现有技术。胶凝人工砂石的级配标准差通常小于3%，常规胶凝砂烁石的级配标准差 0S通常大于3%。
[0029] 4、在制备方法中有对骨料中的砂率进行调整的步骤。
[0030] 人工砂石经简单破碎后，其中砂含量通常很低，无法满足施工及压实要求，需要额 外添加砂。经过试验可得出合适的砂率，即使得本胶凝人工砂石材料具有和易性好（易泛 浆，VC值2~25s，压实性好），经济性优（在满足施工质量及和易性条件下尽量降低材料 成本，与碼压混凝±相比降低50%W上）的优点。
[0031] 5、采用下面两种方法进行配合比设计：若所述骨料级配的波动大（通常在级配标 准差σS大于1 %时），则W骨料为最细级配和平均级配时的胶凝人工砂石强度满足"双级 配双强度规定"的原则进行配合比设计；若所述骨料级配的波动小（通常在级配标准差〇s 小于1 %时），则W平均级配时的胶凝人工砂石强度满足"单级配单强度规定"的原则进行 配合比设计。
[0032] 6、本发明提供的胶凝人工砂石材料使用所述的方法制备，其强度能达到Q~Cu， 具有一定的防渗和抗冻性能。
[0033] 本发明提供的胶凝人工砂石材料丰富了筑巧材料的种类，扩宽了筑巧材料的可选 范围，其具有W下优点和效益：
[0034]1、胶凝人工砂石材料与碼压混凝±相比：
[0035] 胶凝人工砂石材料的骨料制备，对骨料来源要求低，使得骨料的来源范围非常宽 泛，可充分利用工程现场的开挖料和各种弃料等。因此具有较好的环保效益。
[0036] 制备骨料时只需经过简单破碎，例如只经过一道或两道飄式破碎机，不筛分，只将 粒径超过一定尺寸的颗粒剔除，例如采用筛除或人工栋选的方法将粒径大于150mm的颗粒 去除，即骨料最大粒径由碼压混凝±的80mm放宽至150mm。
[0037] 骨料级配在许可的范围内波动，但不需调整级配，使得工艺简单。
[0038] 胶凝材料用量少，胶凝人工砂石的胶凝材料用量一般为80~130kg/m3,其中水泥 用量为40~60kg/m3,绝热温升低，可简化或者不进行温度控制，使得施工更加快速、简捷。 而碼压混凝±的胶凝材料用量一般大于140kg/m3,在施工中需要采用必要的温控措施。
[0039] 骨料制备过程的简化和胶凝材料用量的降低可大大降低造价。与碼压混凝±相 比，制备一立方米的材料，胶凝人工砂石的造价约降低50%。
[0040] 2、胶凝人工砂石材料与胶凝砂烁石材料相比：
[0041] 由于本发明提供的胶凝人工砂石材料采用人工砂石作为骨料，与常规胶凝砂烁石 材料采用的天然河床砂、烁石相比，骨料级配的离散度显著减小，并且砂率便于优化，因此 胶凝人工砂石的材料性能优于胶凝砂烁石，强度提高，可达到Q~而常规胶凝砂烁石， 由于其直接取天然骨料，骨料级配波动大，其强度也较低，通常为C4~Cl。。
[0042] 胶凝人工砂石材料具有较好的抗渗、抗冻性能，而胶凝砂烁石材料抗渗、抗冻性能 较低。
[0043] 胶凝人工砂石用于大巧建设时的巧体设计和施工类似于胶凝砂烁石的，但由于胶 凝人工砂石的骨料相对胶凝砂烁石的具有级配波动小，均匀性相对较好，且含泥量低，因此 胶凝人工砂石的强度优于胶凝砂烁石。相同胶凝材料用量情况下，使用本胶凝人工砂石材 料建成的大巧断面小于用胶凝砂烁石材料建成的大巧断面，从而减少了工程占地和德筑 量，提高了工程的经济效益。
[0044] 进而，用胶凝人工砂石材料，因性能高于同等胶凝材料用量的胶凝砂烁石材料， 修建的大巧具有更高的抗冲蚀能力，巧体运行期间抗渗流冲蚀和洪水漫顶的安全度大大提 商。
[0045] 胶凝人工砂石的变形模量比胶凝砂烁石显著提高，巧体变形减小，当大巧上游采 用面板进行防渗时，可W改善面板和周边缝的工作状态，有利于大巧上游防渗体系的正常 工作。
[0046] 胶凝人工砂石材料扩宽了可筑巧的范围，与胶凝砂烁石和碼压混凝±相比，它使 更多的地区适合修建大巧，对于没有天然河床砂烁石，或对材料配置强度教高、基础条件较 差情况下修建水库大巧、对水资源进行开发的需求具有重要意义。
[0047] 下面通过附图和实施例对本发明做详细说明。
【附图说明】
[0048] 图1为