用于小粒径堆石混凝土的原料及小粒径堆石混凝土的制备方法与流程

本技术涉及水利工程，特别涉及用于小粒径堆石混凝土的原料及小粒径堆石混凝土的制备方法。

背景技术：

1、现有规范中要求用于堆石混凝土的堆石料的最小粒径不小于150mm，并且为保证密实度，要求堆石料最小粒径不应小于自密实混凝土粗骨料最大粒径15倍。这样小于150mm的石料不能使用，需要额外开采大粒径的石料作为堆石料，不但增加了开采成本而且浪费资源。

2、受限于机械设备及作业面限制，普通堆石混凝土的堆石料粒径一般处于300mm～1200mm范围内，粒径最大值与最小值的比值约为4。这样堆石料的粒径分布范围小，堆石料的粒径大，堆叠成堆石体时的空隙率大，需要使用大量的自密实混凝土，不但增加了材料成本还有降低混凝土耐久性的风险。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本技术提出了一种用于小粒径堆石混凝土的原料，粒径控制值降低至50mm，将自密实混凝土粗骨料最大粒径与堆石料粒径控制值之比提高至1/5，扩大了堆石料的选材范围，提高了材料的利用率。

2、本技术提出的用于小粒径堆石混凝土的原料，包括堆石料和自密实混凝土，其中：所述自密实混凝土各组分以体积份数计至少包括：

3、水：160-240份、水泥：31-280份、掺合料：0-220份、粗骨料：0-280份、细骨料：200-500份、外加剂：0-20份和纤维：0-40份；

4、所述自密实混凝土的坍落扩展度为700mm～1000mm，或所述自密实混凝土的相对扩展面积为11～25，混凝土v漏斗通过时间为3s～18s，小粒径堆石混凝土所使用的堆石料中150mm以下颗粒含量不小于5％，且所述堆石料中小于50mm的颗粒含量不多于5％。

5、可选的，所述自密实混凝土的流动性通过坍落扩展度试验或相对扩展面积试验进行检测。

6、可选的，相对扩展面积试验具体包括：采用圆柱体或平截圆锥体试模，将装满混凝土的试模匀速垂直提起，当混凝土停止流动后测量混凝土的扩展面积，按照式(1)计算相对扩展面积：

7、

8、其中，r为相对扩展面积，s1为混凝土扩展面积，s0为圆柱体或平截圆锥体试模底面积。

9、可选的，对所述堆石料进行颗粒分级，具体包括：依据其颗粒集配计算累计筛余量为65％所对应的粒径为d35与累计筛余量为95％所对应的粒径为d5，按照d35和d5的大小对所述堆石料进行颗粒分级：

10、当所述堆石料的d35的粒径不小于150mm，d5的粒径不小于100mm时，其级别为1级；

11、当所述堆石料d35的粒径不小于100mm，d5的粒径不小于50mm时，其级别为2级；

12、当所述堆石料d35的粒径小于100mm，d5的粒径不小于50mm时，级别为3级。

13、可选的，当所述堆石料的粒级为1级时，所述自密实混凝土的粗骨料的最大粒径不大于d5粒径的五分之一，且不大于25mm，所述自密实混凝土的细骨料的细度模数为1.6～3.4。

14、可选的，当所述堆石料的粒级为2级时，所述自密实混凝土的粗骨料的最大粒径不大于d5粒径的五分之一，所述自密实混凝土的细骨料的细度模数为1.2～3.0。

15、可选的，当所述堆石料的粒级为3级时，所述自密实混凝土的粗骨料的最大粒径不大于10mm，所述自密实混凝土的细骨料的细度模数为0.8～2.6。

16、可选的，所述堆石料的粒径与自密实混凝土的坍落扩展度和相对扩展面积成反比、与v形漏斗通过时间成正比。

17、可选的，当所述堆石料的粒级为1级时，所述自密实混凝土的坍落扩展度为700mm～800mm，或相对扩展面积为11～15；所述自密实混凝土的混凝土v形漏斗通过时间为5s～18s。

18、可选的，当所述堆石料的粒级为2级时，所述自密实混凝土的坍落扩展度为750mm～850mm，或相对扩展面积为13～17；所述自密实混凝土的混凝土v形漏斗通过时间为4s～15s。

19、可选的，当所述堆石料的粒级为3级别时，所述自密实混凝土的坍落扩展度为800mm～1000mm，或相对扩展面积为15～25；所述自密实混凝土的混凝土v形漏斗通过时间为3s～12s。

20、可选的，对所述堆石料进行颗粒分级，具体包括：进行颗粒分级采用的自密实混凝土的坍落扩展度合理范围，或相对扩展面积合理范围，所述自密实混凝土的混凝土v形漏斗通过时间合理范围，可使用以下方法进行确定：

21、采用不同坍落扩展度或相对扩展面积以及混凝土v形漏斗通过时间的自密实混凝土分别成型纯自密实混凝土立方体试件与堆石混凝土立方体试件，立方体试件的边长不小于堆石料最大粒径的3倍，经标准养护至设计龄期后进行抗压强度检测，并计算所述堆石混凝土与所述自密实混凝土的抗压强度百分比；

22、使用水平段放置堆石料、界面为正方形且边长不小于堆石料最大粒径的3倍的l型模具，浇筑不同坍落扩展度或相对扩展面积以及混凝土v形漏斗通过时间的自密实混凝土，当自密实混凝土硬化后检测堆石混凝土缺陷率及堆石混凝土区末端粗骨料分布高度；

23、依据抗压强度百分比、堆石混凝土缺陷率以及堆石混凝土区末端粗骨料分布高度确定浇筑此种堆石料所应采用的自密实混凝土坍落扩展度或相对扩展面积以及混凝土v形漏斗通过时间。

24、可选的，当所述堆石料颗粒级配按按照非上述的d35和d5的大小对所述堆石料进行颗粒分级时，自密实混凝土的粗骨料的最大粒径不大于堆石料d5粒径的五分之一，所述自密实混凝土的细骨料的细度模数为0.8～3.4。

25、可选的，所述水泥为以下一种：硅酸盐、硫铝酸盐、铝酸盐，且水泥的强度等级为42.5以上。

26、可选的，所述掺合料为以下一种：粉煤灰、矿粉、硅灰、粉煤灰微珠、沸石粉、石灰石粉和石英粉，且所述粉煤灰的级别为二级及以上，所述矿粉为s95级或以上的矿粉，所述石灰石粉和所述石英粉的细度不小于160目。

27、可选的，所述外加剂包括：高性能减水剂或高效减水剂；

28、或者，包括：高性能减水剂或高效减水剂，同时包括：缓凝剂、早强剂、速凝剂、增稠剂、降粘剂或絮凝剂其中之一。

29、可选的，所述纤维为有机纤维、无机纤维或金属纤维其中之一，用以提高堆石混凝土的抗折强度、抗拉强度及抗裂性能。

30、本技术还提出一种小粒径堆石混凝土的制备方法，包括如下步骤：

31、步骤100：准备用于小粒径堆石混凝土的原料，使其满足原料要求；

32、步骤200：判断小粒径堆石料是否按照d35和d5的大小进行颗粒分级，如果是，则直接确定自密实混凝土配合比；否则，则通过实验确定浇筑此种堆石料所应采用的自密实混凝土坍落扩展度合理范围或相对扩展面积合格范围以及混凝土v形漏斗通过时间合格范围后，再确定自密实混凝土配合比；

33、步骤300：将步骤100中的用于自密实混凝土的原料混合，得到自密实混凝土拌合物；

34、步骤400：将满足步骤100的用于小粒径堆石混凝土的原料要求的堆石料随机堆放入一定体积的模具中形成堆石体；

35、步骤500：采用述步骤200中的自密实混凝土配合比配置自密实混凝土拌合物，将拌合物从堆石体上表面浇筑，自密实混凝土拌合物依靠自重自动将堆石体形成的空隙充填密实，待硬化后形成小粒径堆石混凝土；

36、堆石料的d5粒径为自密实混凝土的粗骨料的最大粒径的5倍或以上，且不小于50mm。

37、本技术提出的用于小粒径堆石混凝土的原料，使用50mm以上的堆石料作为小粒径堆石混凝土的原料，并把堆石料根据粒径大小划分了不同粒级，并对不同粒级的堆石料使用不同性能的自密实混凝土，这样可以确保小粒径堆石混凝土的性能达到要求。并且小粒径堆石料的使用，扩大了选材范围，提高材料的利用率，同时堆石料的粒径分布范围显著增加，降低了堆石体的空隙率，较少了自密实混凝土的用量，降低了材料成本。