本发明的实施例中的某工程胶凝人工砂石材料的配合比设计，即单级配单 强度规定原则；
[0049] 图2胶凝人工砂石材料的配合比设计，即双级配双强度规定原则。
【具体实施方式】
[0050] 某大巧工程，采用胶凝人工砂石材料修建，其筑巧材料的制备具有如下步骤：
[0051] 1、对工程现场的料源进行勘探和取样试验；
[0052] 2、根据勘探和试验结果，确定胶凝人工砂石的骨料破碎工艺，为一道飄式破碎机 破碎。一般的，胶凝人工砂石的骨料破碎工艺可采用一道或两道飄式破碎机。破碎而得的 骨料不需要筛分，仅将其中粒径大于150mm的颗粒，采用过一次筛的方法剔除。
[0053] 3、工程现场根据步骤2中确定的骨料生产工艺，开始生产人工砂石骨料。
[0054] 在堆料场（即堆放已经生产好的骨料的场地）的空间上，在制备好的骨料堆中均 匀选取10个W上位置取样，得到10组W上骨料。分别测量各组骨料的级配和砂率，据此 得到最粗级配、最细级配和平均级配。计算10组W上级配数据的标准差，评价级配的波动 大小。
[00巧]本例中，10个级配粒径分布见下表1。
[0056] 表1某工程现场人工砂石骨料的粒径分布
[0057]
[0058] 平均级配见下表2。
[0059] 表2某工程现场人工砂石骨料的平均级配
[0060]
[0061] 接下来计算10组骨料级配的标准差，用于评价骨料级配的波动大小，计算式如 下：
[0062]
[0063] 式中〇s为级配标准差，％。京为第i组级配，％。η为分组数。
[0064] 上述10组骨料的级配标准差σ S=2. 9%。在胶凝人工砂石的骨料中属于级配波 动较大的情况。（注；σS《1%时属于级配波动较小，0S时属于级配波动较大）
[0065] 4、进行砂率调整；对于该工程中得到的人工砂石骨料，根据和易性好、经济性优的 原则，选定合适砂率。根据合适砂率，向骨料中外渗不同比例的砂。本工程给出的合适砂率 为20%左右，根据步骤3得到的砂率情况为4. 9%~17. 9%。因此本工程生产的骨料，采用 向骨料中增补2. 1%~15. 1%砂的方法来优化砂率。具体的，2. 1%+17. 9%=20%;15. 1% +4. 9% = 20%，即将实际的砂率调整至20%即可。
[0066] 5、步骤3中，已计算得出本工程的骨料级配波动较大。因此按照"双级配双强度规 定"的原则进行配合比设计。
[0067]具体的"双级配双强度规定"的原则是指，只针对步骤3中得到的骨料平均级配进 行配合比设计，而忽略骨料级配的波动。本工程进行配合比设计后得到如图2所示的曲线。 [006引"双级配双强度规定"原则的含义是指，首先根据施工和易性要求，通过室内试验， 对不同砂率的材料按照VC值为2s和25s控制，测出最大、最小用水量，由此确定适宜用水 量范围为图2中的D~E范围。另外，按照骨料平均级配配制出的胶凝人工砂石材料，其强 度最小值应不小于"配置强度"，即图2中A点，并且按照骨料最细级配配制出的胶凝人工砂 石材料，其强度最小值应不小于"设计强度"，即图2中B点（注；"配置强度"、"设计强度" 也是是常规术语，为规范中规定的一个特征值，通过综合考虑工程设计和材料性能给出）。
[0069] 1)配制强度按下式计算：
[0070] feu.〇 =feu.k+tσ
[0071] 式中：f。。,。一胶凝人工砂石的配制强度，MPa;
[0072]f。。,,一胶凝人工砂石设计龄期的强度标准值，MPa;
[0073]t--概率度系数，依据保证率P选定，本例中P为80%，其值为0. 84;
[0074] σ-胶凝人工砂石抗压强度标准差，MPa。
[00巧]2)设计强度指按照标准方法制作和养护的边长为的立方体试件，在180d设计龄 期用标准试验方法测得的具有80%设计保证率的抗压强度标准值。
[0076] 3)双级配双强度中，双级配是指平均级配和最细级配；双强度是指配置强度和设 计强度。具体配合比控制原则为；平均级配的强度不低于配置强度，最细级配的强度不低于 设计强度。
[0077]具体的"双级配双强度规定"的原则不仅对骨料平均级配进行配合比设计，而且还 要考虑步骤3中骨料最粗、最细级配。进行配合比设计后得到如图2所示的曲线。
[0078] 至此，确定出了胶凝人工砂石材料配合比中的重要参数一单位用水量。再确定 配合比中的其他参数，例如确定胶凝材料用量、外加剂渗量等，完成配合比的设计。（注：胶 凝材料用量、外加剂渗量确定为常规方法。）
[0079] 6、如果步骤3中计算得出的骨料级配波动较大，即σS《1 %时，应按照"单级配单 强度规定"的原则进行配合比设计。
[0080] "单级配单强度规定"原则的含义是指，按照骨料平均级配配制出的胶凝人工砂石 材料，其满足施工和易性（施工和易性是专有名词，行业内普遍已知）要求的适宜用水量范 围为图1中的C~D，其强度最小值应满足"配置强度"的要求，即图1中A点。（注：前文 已对"施工和易性"、"配置强度"给出说明，此处部重复说明）
[0081] 7、根据上述设计过程，制备胶凝人工砂石材料。
[0082] 8、对本工程制得的胶凝人工砂石进行绝热温升试验，并与碼压混凝±进行对 比。28天绝热温升测试结果和拟合绝热温升结果列于表3。可见，胶凝人工砂石28d温升 11. 1(TC，拟合最终温升12. 7rC。碼压混凝± 28d温升16. 23°C，拟合最终温升19. 59°C。由 于水泥用量与碼压混凝±相比大大降低，胶凝人工砂石的绝热温升比碼压混凝±低约rc， 大大降低了施工中对温控的要求。
[0083] 表3胶凝人工砂石和碼压混凝±的绝热温升对比
[0084]
[0085] 9、对本工程制得的胶凝人工砂石进行抗渗、抗冻试验，并与胶凝砂烁石进行对比， 结果列于表4。
[0086] 表4胶凝人工砂石和胶凝砂烁石的抗渗、抗冻性能对比
[0087]
[008引天然砂烁石因为含泥量高会降低骨料界面的粘结强度，在冻融情况下，含泥膨胀 比、收缩比不一样，很大程度上影响到胶凝砂烁石的抗冻耐久性。而人工砂石级配波动范围 与天然砂烁石相比较小，且含泥量极大降低，使其强度，W及抗渗性、抗冻性能大大提高。
【主权项】
1. 一种胶凝人工砂石材料，其特征在于：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150_ ;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〇s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，胶凝人工砂石强度满足"单级配单强度规定"的原则。2. 根据权利要求1所述的胶凝人工砂石材料，其特征在于：该胶凝人工砂石材料的胶 凝材料的加入量为80~130kg/m3,其中水泥的加入量为40-60kg/m3,其余为粉煤灰。3. 根据权利要求1或2所述的胶凝人工砂石材料，其特征在于：所述骨料中的含泥量 小于5%。4. 如权利要求1至3之一所述胶凝人工砂石材料的制备方法，其特征在于： 骨料加工步骤为： 对于工程现场的开挖料和/或弃料进行破碎，通过筛除或人工挑拣而保证骨料最大允 许粒径为150mm; 包括进行砂率调整的步骤； 配合比的设计为： 确定骨料级配波动程度；所述骨料级配波动程度，采用"级配标准差"的方法进行评 价； 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： (1) 若所述骨料级配的波动大，即在所述级配标准差σs大于1 %时，以骨料为最细级 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； (2) 若所述骨料级配的波动小，即在级配标准差〇s小于1%时，则以平均级配时的胶 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。5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：砂率调整为：在砂率低于18 %的人 工破碎骨料中，通过外掺砂来调整砂率，将砂率调至18%左右，以满足碾压施工中的泛浆、 密实的要求。6. 根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：在所述制备方法中，胶凝材料的 加入量为80~130kg/m3,其中水泥的加入量为40-60kg/m3,其余为粉煤灰。7. 根据权利要求4或5或6所述的制备方法，其特征在于：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，是经过一道或二道颚式破碎机破碎。8. 根据权利要求4至7之一所述的制备方法，其特征在于：在对骨料中的砂率进行调 整中，根据和易性好，即易泛浆，也即VC值2~25s，和/或压实性好、和/或经济性优即在 满足施工和易性条件下与碾压混凝土相比材料成本降低50%以上的标准进行砂率调整。
【专利摘要】本发明提供的胶凝人工砂石材料是介于碾压混凝土和常规胶凝砂砾石材料之间的一种新型材料，这种材料在骨料加工中较常规胶凝砂砾石材料采用天然河床砂、砾石相比，处理要复杂一些，要破碎，其中含泥量较低，根据和易性好、经济性优的原则进行砂率调整；而对比碾压混凝土材料，没有复杂的骨料级配的设计，是通过对开挖料简单破碎加工、经过砂率调整得到所要的骨料，再根据该骨料级配波动的大小，通过“双级配双强度规定”或“单级配单强度规定”的原则进行配合比的设计。由此得到的筑坝材料具有足够的强度，更具有较好的防渗性能和防冻性能，而从工艺上，比碾压混凝土大大简化，降低了成本。
【IPC分类】C04B18/16
【公开号】CN105366973
【申请号】CN201410406353
【发明人】贾金生, 刘宁, 马锋玲, 郑璀莹, 翟洁, 汪洋, 冯炜, 杨会臣, 杜振坤, 徐耀
【申请人】中国水利水电科学研究院, 中国大坝协会
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年8月18日