本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种公路工程高性能机制砂混凝土配制方法。
背景技术：
随着经济的快速发展，天然砂资源也在日趋枯竭，而我国基础建设项目与日俱增，因此机制砂的生产和应用量越来越大。机制砂是岩石或河卵石经除土开采、机械破碎、筛分制成的，粒径在4.75mm以下的岩石颗粒。机制砂与天然砂在粒形、级配和表面特性上明显不同，机制砂颗粒表面粗糙、尖锐、多棱角，细度模数大，级配不良，最明显的区别是机制砂在生产过程中不可避免地产生一些粒径小于0.075mm的石粉颗粒，约占机制砂总量的8％～12％。机制砂的这些特性对混凝土拌和物的配合比设计和水泥用量、需水量、外加剂需求量、工作性、以及硬化混凝土的强度、体积稳定性和耐久性均会产生影响。因此，我们在做机制砂高性能混凝土配合比设计时，要避免这些不利影响。
公路工程连续刚构桥梁上部结构一般采用c55混凝土，且桥梁高度一般较高，在混凝土浇筑施工中必须采用远距离泵送技术。这就要求我们在c55混凝土配合比设计时，要避免由于配合比设计不合理或机制砂变化造成的泵送混凝土工作性能差，离析严重，出现的泌水和泛砂现象，除满足混凝土强度外，也要满足混凝土弹性模量的要求。同时要求混凝土应具有一定的流动性、和易性、保水性，保证混凝土在连续浇注过程中不发生离析和泌水，防止混凝土在泵送过程中发生卡管堵塞而影响混凝土浇注质量及长期耐久性能。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种公路工程高性能机制砂混凝土配制方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的一种公路工程高性能机制砂混凝土配制方法，该方法包括以下步骤：
a.根据机制砂混凝土强度、水胶比要求，选择水泥品种；
b.根据性能需求，获取所用粉煤灰掺量；
c.根据混凝土强度和坍落度，确定砂率的大小；
d.根据对工作性和凝结时间的要求，选择外加剂；
e.根据混凝土工作性能对机制砂混凝土中的外加剂用量进行调整；
f.根据已经选择混凝土中原材料水泥品种、粉煤灰掺量、砂率，进行配合比计算；
g.根据计算配合比进行混凝土试拌，进行合理的调整，确定最终的混凝土配合比。
优选的，所述步骤a中水泥品种选择，进一步包括：选择旋窑生产的强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且水泥细度在1％以下作为机制砂混凝土水泥。
优选的，所述步骤a中机制砂混凝土强度通过下述公式获取：
fcu，0≥fcu，k+1.645σ
式中，fcu，0为混凝土立方体强度标准值，σ为混凝土强度标准差(mpa)，取6mpa。
优选的，所述步骤a中机制砂混凝土的水胶比通过下述公式获取：
w/b＝asfb/(fcu，0+asabfb)
式中，w/b为混凝土水胶比，as、ab为回归系数，fb为胶凝材料的强度(mpa)。
优选的，所述回归系数as取值0.53，所述回归系数ab取值0.2，fb为胶凝材料的28天强度(mpa)。
优选的，所述步骤b中粉煤灰掺量获取，进一步包括：选择粉煤灰掺量占机制砂混凝土总量11％～17％。
优选的，所述步骤c中确定砂率的大小，进一步包括：所述步骤c中确定砂率的大小，进一步包括：所述机制砂砂率为36％～45％。
优选的，所述步骤g中混凝土试拌时间为120s～150s。
本发明的有益效果：
(1)本发明方法步骤简单、计算量小、应用广泛；
(2)本发明采用机制砂替代传统的河砂，首先通过相关试验优选出最优水泥品种，然后根据大量室内试验得出最优砂率和最优粉煤灰掺量，再根据相关规范进行配合比的计算，避免了因相关参数选择偏差大导致的重复劳动，提高了工作效率，配置出了工作性能良好，内实外美的机制砂混凝土，在公路工程机制砂混凝土的配置中值得借鉴。
具体实施方式
一种公路工程高性能机制砂混凝土配制方法，该方法包括以下步骤：
a.根据机制砂混凝土强度、水胶比要求，选择水泥品种，根据公式fcu，0≥fcu，k+1.645σ，混凝土的设计强度(mpa)，c55，σ为混凝土强度标准差(mpa)，取6mpa。fcu，0≥fcu，k+1.645σ＝55+1.645*6＝64.87mpa；
b.根据性能需求，获取所用粉煤灰掺量，选择粉煤灰掺量占机制砂混凝土总量11％；
c.根据混凝土强度和坍落度，选择砂率的砂率为36％；
d.根据对工作性和凝结时间的要求，选择外加剂；
e.根据混凝土工作性能对机制砂混凝土中的外加剂用量进行调整；
f.根据已经选择混凝土中原材料水泥品种、粉煤灰掺量、砂率，进行配合比计算，包括以下计算步骤：
1)计算混凝土的水胶比：
w/b＝asfb/(fcu，0+asabfb)
式中，as、ab为回归系数，as取值0.53，ab取值0.2，fb为胶凝材料的28天强度(mpa)，取值49.2mpa。
经过计算可的水胶比为：w/b＝0.372。
2)计算用水量
mw0＝mw0＇*(1-β)
式中：
mw0为计算配合比每立方混凝土用水量(kg/m3)；
mw0＇为未掺外加剂满足实际塌落度的每立方混凝土用水量(kg/m3)；
β为外加剂减水量，这里取18％。
经过计算mw0＝222.5*(1-18％)＝182.45kg
3)计算单位水泥用量：
胶凝材料用量mb0＝mw0/(w/b)＝490.45kg
矿物掺合料用量mf0＝mb0*βt＝490.45*0.1＝49.045kg
水泥用量mc0＝mb0-mf0＝490.45-49.045＝441.405kg
式中：
mb0为计算配合比每立方混凝土胶凝材料用量(kg/m3)；
mf0为计算配合比每立方混凝土矿物掺合料用量(kg/m3)；
βt为矿物掺合料掺量，根据前述试验取值10％；
mc0为计算配合比每立方混凝土水泥用量(kg/m3)；
4)计算粗、细骨料用量
mf0+mc0+mg0+ms0+mw0＝mcp
βs＝ms0/(mg0+ms0)将各数值代入公式可得：
49.045+441.405+mg0+ms0+182.45＝2450，0.36＝ms0/(mg0+ms0)
计算二元一次方程可得：mg0＝1137.344kg，ms0＝639.756kg。
式中：
mg0为计算配合比每立方混凝土粗骨料用量(kg/m3)；
ms0为计算配合比每立方混凝土细骨料用量(kg/m3)；
mcp为每立方混凝土拌合物的假定质量(kg/m3)；
5)根据上述计算，混凝土的计算配合比为：
粗骨料：细骨料：水：水泥：粉煤灰：外加剂＝1137:639:182:441:49:2.45
g.根据计算配合比进行混凝土试拌，进行合理的调整，确定最终的混凝土配合比，其中混凝土试拌时间为120s。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。