CN102887679A - 高强全再生粗骨料混凝土制备方法 - Google Patents

Abstract

高强全再生粗骨料混凝土制备方法，属于再生粗骨料混凝土技术领域。本发明通过加入适量的高效减水剂、一级粉煤灰与矿粉，在水胶比0.36-0.44，可配制出工作性良好，早期强度高，后期强度发展良好的高性能全再生粗骨料混凝土。现有的全再生粗骨料混凝土强度较低，本发明的全再生粗骨料混凝土28天实测抗压强度超过50Mpa。

Description

高强全再生粗骨料混凝土制备方法

技术领域

本发明涉及高强度全再生粗骨料混凝土制备方法，尤其涉及在高效减水剂下，采用掺加一级粉煤灰与矿粉的复合双掺技术，属于再生粗骨料混凝土技术领域。 

技术背景

全再生粗骨料混凝土是用再生粗骨料取代普通混凝土中80%以上天然骨料所制备的一种再生混凝土。把从建筑物拆除的混凝土经人工分类、破碎、清洗、分级，形成连续级配的再生骨料，取代天然骨料，不仅处理了大量建筑垃圾，减少了其对环境的污染与土地资源的浪费，而且将垃圾重新利用实际工程，节约了天然砂石用量。因此再生混凝土是一种可高效循环利用的绿色建筑产品。对再生混凝土的研究与应用越来越受到国内外学者的关注。 

然而，由于再生骨料本身具有不同于天然骨料的特性，如再生骨料在破碎过程中产生的裂缝，使再生骨料的压碎指标低；再生骨料表面附着原有的老水泥浆，使再生骨料的孔隙率比天然骨料高；再生骨料中含有较多泥砂等杂质。这些特性对再生混凝土的强度产生不利的影响，在相同的配比下，再生混凝土的强度一般低于普通混凝土。目前对再生混凝土配合比设计，一般参照普通混凝土的设计方法，有的学者提出采用嵌挤骨架密实法，本发明参照普通混凝土胶材用量基础上采用绝对体积法制备再生混凝土。现有国内学者制备出的再生粗骨料混凝土的强度一般在C40以下，对高强度的再生粗骨料混凝土制备很少，目前美国学者通过加入硅灰制备出C60以上的再生粗骨料混凝土。针对现在高强度再生粗骨料混凝土的配比研究不足，本发明通过加入适量一级粉煤灰与矿粉（>=S95），制备出工作性能良好，早期强度高，后期强度发展快，抗压强度在50Mpa以上的高强全再生粗骨料混凝土。 

发明内容

本发明的目的在于解决现有全再生粗骨料混凝土强度低，不能满足实际工程需要的问题，基于绝对体积法的双掺技术，制备出工作性能良好，早期强度高，后期强度发展快，坍落度符合可泵送要求的大流动性高强度全再生粗骨料 混凝土。 

本发明采用在配合比中加入高效减水剂（减水率>=25%）的同时掺入适量的一级粉煤灰和矿粉（>=S95），一级粉煤灰可起到“滚珠效应”和“微集料效应”均有助于提高混凝土的流动性。矿粉（>=S95）可以激发水泥水化物的活性，优化了水泥浆体的界面，提高界面粘结强度。在低水胶比的条件下，加入一级粉煤灰和矿粉（>=S95）可以改善混凝土的和易性和提高抗压强度。 

本发明的高强全再生粗骨料混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

（1）首先确定各物质用量关系 

首先确定水泥用量；一级粉煤灰掺量参照普通混凝土，采用超量系数取代法，一级粉煤灰取代水泥量10%-30%，并且一级粉煤灰超量系数取1.1～1.2；矿粉（>=S95）掺量占水泥质量10%-15%；为了提高流动性，使其符合泵送要求，适当提高高效减水剂（减水率>=25%）用量，占粉煤灰、矿粉、水泥总质量1.8%-3%；C50全再生粗骨料混凝土水胶比控制性在0.40-0.44之间，每立方米混凝土水泥用量在350kg-400kg之间；C55全再生粗骨料混凝土水胶比控制性在0.36-0.40之间，每立方米混凝土水泥用量在400kg-500kg之间；砂率为普通混凝土的砂率（按历史经验确定，无历史经验砂率按《普通混凝土设计规程》（JGJ55-2011）中确定），也可按砂子填充粗骨料空隙，并稍有剩余，按1-1式计算；然后根据1-2和1-3及再生粗骨料占总骨料的量为80%以上计算各种物质的用量关系； 

${\mathrm{\β}}_s=\mathrm{\α}\frac{P_g{\mathrm{\ρ}}_s}{P_g{\mathrm{\ρ}}_s+{\mathrm{\ρ}}_g}---1-1$

β_s-砂率 

ρ_s-砂表观密度 

ρ_g-粗骨料表观密度 

P_g-粗骨料孔隙率 

α-拨开系数，采用机械振捣取1.1-1.2，人工振捣取1.2-1.4; 

$\frac{m_{\mathrm{co}}}{{\mathrm{\ρ}}_c}+\frac{m_{\mathrm{go}1}}{{\mathrm{\ρ}}_{g1}}+\frac{m_{\mathrm{go}2}}{{\mathrm{\ρ}}_{g2}}+\frac{m_{\mathrm{so}}}{{\mathrm{\ρ}}_s}+\frac{m_{\mathrm{fo}}}{{\mathrm{\ρ}}_f}+\frac{m_{\mathrm{ko}}}{{\mathrm{\ρ}}_l}+\frac{m_{\mathrm{wo}}}{{\mathrm{\ρ}}_w}+10a=1000---1-2$

${\mathrm{\β}}_s=\frac{m_{\mathrm{so}}}{m_{\mathrm{so}}+m_{\mathrm{go}1}+m_{\mathrm{go}2}}---1-3$

ｍ_co，m_go1，m_go2，m_so，m_fo，m_ko，m_wo-分别为每立方米混凝土水泥，粗骨料，再生粗骨料，砂，粉煤灰，矿粉，水的质量, 

ρ_c，ρ_g1，ρ_g2，ρ_s，ρ_f，ρ_k，ρ_w-分别为水泥，粗骨料，再生粗骨料，砂，粉煤灰，矿粉，水的密度, 

a-混凝土中含气量体积百分数，不加引气剂a=1, 

β_s-砂率； 

（2）然后根据实测砂石的含水率计算实际试配的配合比，称取各原料的质量。 

（3）先将搅拌机内表面润湿，然后将再生粗骨料加入搅拌机中，开启搅拌机并将一部分的水均匀加入搅拌机中搅拌2-3分钟。 

（4）再生粗骨料吸水后，然后将粗骨料、砂、粉煤灰、矿粉、水泥加入搅拌机中，开启搅拌机，将高效减水剂（减水率>=25%）加入水中混合均匀，然后将水缓慢加入搅拌机中搅拌。 

根据实际情况，上述搅拌5-10分钟后，观察拌合物的流动性和保水性。如果流动性太差，不符合使用要求，还包括以下步骤：（5）添加粉煤灰、矿粉、水泥总质量0.1%-0.2%的高效减水剂搅拌，加入减水剂后还不满足要求，添加粉煤灰、矿粉、水泥总质量1%-3%的水调节其流动性。将全再生粗骨料混凝土的拌合物静置20分左右，观察其坍落度的损失。如果坍落度满足使用要求，将拌合物振捣成型；如果坍落度不满足使用要求，重复步骤（5）。 

一级粉煤灰技术指标要求如表1-1 

细度	需水量比	烧失量	含水率	三氧化硫含量
					<=12%	<=95	<=5%	<=11%	<=3%

[0027] 与现有的方法制备全再生粗骨料混凝土相比，本发明具有如下特点： 

1在高效减少剂（减水率>=25%）下，采用加入一级粉煤灰和矿粉（>=S95）复合双掺技术。加入高效减少剂（减水率>=25%），有效的降低了水胶比，这是获得高强度混凝土必要条件；加入一级粉煤灰改善混凝土的和易性；加入矿粉（>=S95），激发水泥水化物活性，提高混凝土强度。加入高效减水剂（减水率>=25%），可在低水胶比的条件下，获得大流动的混凝土，克服了全再生粗骨料混凝土的强度低的缺点。 

2在胶材总量与普通混凝土略微提高的条件下，提高了全再生粗骨料混凝土的强度，使高强度再生混凝土更容易的被工程所应用。 

3、除粒径连续级配外，对再生骨料没有特别严格的要求，本发明适用性更为广泛。

本发明制备出工作性能良好，早期强度高，后期强度发展快，抗压强度在50Mpa以上的高强全再生粗骨料混凝土。 

具体实施方式

基于以上方法步骤，制备了两组全再生粗骨料混凝土，测出全再生粗骨料混凝土的3d、7d、28d的抗压强度。3天强度达28天强度的50%，7天强度达28天强度70%，满足工程对混凝土早期强度的要求，28天全再生粗骨料混凝土抗压强度均在50Mpa以上，强度最高达到71.9Mpa，大幅度的提高现有全再生粗骨料混凝土的强度。 

实施例1 

1材料的选取 

优先选取粒径范围5-25mm连续级配的再生粗骨料，吸水率3.23%，含水率1%，压碎指标12.51%，表观密度2290kg/m³。兴达一级粉煤灰等级，密度2300kg/m³。砂为天然中砂，含水率5%-9%，含石率15%-25%，表观密度2670kg/m³。银水超细矿粉（>=S95）表观密度1227kg/m³。42.5级北水水泥，表观密度3100kg/m³。聚羧酸高效减水剂（减水率28%）密度1130kg/m³，含 固量10%。水为自来水，密度1000kg/m³。 

2全再生粗骨料混凝土的配合比计算 

（1）确定砂率 

根据历史试配经验实际砂率取46.9% 

（2）确定胶材用量与水胶比 

水泥每立方米用量取356kg，一级粉煤灰取代率15%，超量系数1.13，矿粉（>=S95）加入水泥质量的13.5%，水胶比取0.44,高效减水剂（减水率28%）用量2.2%。 

（3）计算砂用量、天然粗骨料与再生粗骨料用量 

将步骤（1）、（2）得出粉煤灰、矿粉、水泥用量、用水量与高效减水剂（减水率28%）用量代人式1-2,1-3计算砂、天然粗骨料与再生粗骨料用量。 

(4)全再生粗骨料混凝土理论配合比与实际配合比 

砂实际含水率6.7%，高效减水剂（减水率28%）含固量10%。将理论配合比换算成实际配合比如表1-2 

表1-2A组全再生混凝土配合比（单位kg） 

3 15L全再生混凝土试拌过程 

1根据表1-2称取15L各原料的质量。 

2先将搅拌机内表面润湿，然后将再生粗骨料加入搅拌机中，开启搅拌机并将一部分的水均匀加入搅拌机中搅拌2-3分钟。 

3再生粗骨料吸水10分钟后，依次将粗骨料、砂、粉煤灰、矿粉、水泥加入搅拌机中，开启搅拌机，将高效减水剂（减水率28%）加入水中混合均匀，然后将水缓慢加入搅拌机中，并观察拌合物的性能。搅拌5-10分钟后，观察拌 合物的流动性和保水性。 

4如果流动性太差，添加粉煤灰、矿粉、水泥总质量的0.1%-0.2%的高效减水剂（减水率28%）搅拌，加入高效减水剂（减水率28%）后还不满足要求，添加胶材总量的1%-3%的水调节其流动性。将半再生粗骨料混凝土的拌合物静置20分左右，观察其坍落度的损失。如果坍落度满足使用要求，将拌合物振捣成型。 

5、如果坍落度不满足使用要求，重复步骤4。 

实施例2-3 

根据实施例1的步骤2，实施例2-3再生粗骨料混凝土1m³配合比如表1-3；其他步骤同实施例1。 

表1-3全再生粗骨料混凝土配合比设计（单位kg） 

表1-4全再生粗骨料混凝土抗压强度实测値 

。

Claims (5)

1.高强全再生粗骨料混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先确定各物质用量关系

首先确定水泥用量；一级粉煤灰掺量参照普通混凝土，采用超量系数取代法，一级粉煤灰取代水泥量10%-30%，并且一级粉煤灰超量系数取1.1～1.2；矿粉掺量占水泥质量10%-15%；高效减水剂用量，占粉煤灰、矿粉、水泥总质量1.8%-3%；C50全再生粗骨料混凝土水胶比控制性在0.40-0.44之间，每立方米混凝土水泥用量在350kg-400kg之间；C55全再生粗骨料混凝土水胶比控制性在0.36-0.40之间，每立方米混凝土水泥用量在400kg-500kg之间；砂率为普通混凝土的砂率，或按砂子填充粗骨料空隙，并稍有剩余，按1-1式计算；然后根据1-2和1-3及再生粗骨料占总骨料的量为80%以上计算各种物质的用量关系；

${\mathrm{\β}}_s=\mathrm{\α}\frac{P_g{\mathrm{\ρ}}_s}{P_g{\mathrm{\ρ}}_s+{\mathrm{\ρ}}_g}---1-1$

β_s-砂率

ρ_s-砂表观密度

ρ_g-粗骨料表观密度

P_g-粗骨料孔隙率

α-拨开系数，采用机械振捣取1.1-1.2，人工振捣取1.2-1.4;

$\frac{m_{\mathrm{co}}}{{\mathrm{\ρ}}_c}+\frac{m_{\mathrm{go}1}}{{\mathrm{\ρ}}_{g1}}+\frac{m_{\mathrm{go}2}}{{\mathrm{\ρ}}_{g2}}+\frac{m_{\mathrm{so}}}{{\mathrm{\ρ}}_s}+\frac{m_{\mathrm{fo}}}{{\mathrm{\ρ}}_f}+\frac{m_{\mathrm{ko}}}{{\mathrm{\ρ}}_l}+\frac{m_{\mathrm{wo}}}{{\mathrm{\ρ}}_w}+10a=1000---1-2$

${\mathrm{\β}}_s=\frac{m_{\mathrm{so}}}{m_{\mathrm{so}}+m_{\mathrm{go}1}+m_{\mathrm{go}2}}---1-3$

ｍ_co，m_go1，m_go2，m_so，m_fo，m_ko，m_wo-分别为每立方米混凝土水泥，粗骨料，再生粗骨料，砂，粉煤灰，矿粉，水的质量；

ρ_c，ρ_g1，ρ_g2，ρ_s，ρ_f，ρ_k，ρ_w-分别为水泥，粗骨料，再生粗骨料，砂，粉煤灰，矿粉，水的密度,

a-混凝土中含气量体积百分数，不加引气剂a=1；

β_s-砂率；

（2）然后根据实测砂石的含水率计算实际试配的配合比，称取各原料的质量。

（3）先将搅拌机内表面润湿，然后将再生粗骨料加入搅拌机中，开启搅拌机并将一部分的水均匀加入搅拌机中搅拌2-3分钟；

（4）再生粗骨料吸水后，然后将粗骨料、砂、粉煤灰、矿粉、水泥加入搅拌机中，开启搅拌机，将高效减水剂加入水中混合均匀，然后将水加入搅拌机中搅拌。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据实际情况，上述步骤（4）搅拌5-10分钟后，如果流动性不符合使用要求，还包括以下步骤：（5）添加粉煤灰、矿粉、水泥总质量0.1%-0.2%的高效减水剂搅拌；加入减水剂后还不满足要求，添加粉煤灰、矿粉、水泥总质量1%-3%的水调节其流动性。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，如果坍落度不满足使用要求，重复步骤（5）。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，高效减水剂优选减水率28%。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，矿粉>=S95。