CN103408266A - 一种c40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法 - Google Patents

一种c40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法 Download PDF

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张家兴
张学生
田亮亮
张潜
沈少杰
吕燕
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Abstract

本发明属于土木工程的混凝土配制技术领域,涉及一种C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法。解决再生混凝土在钢管混凝土中应用的配制技术问题,提供一种C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法。所述配合比设计方法技术方案为:水泥∶原生粗集料∶再生粗集料∶细骨料∶水∶粉煤灰∶硅灰∶高性能减水剂=(250~350)∶(440~616)∶(264~440)∶(750~850)∶(160~175)∶(150~200)∶(20~30)∶(6.5~9)。本发明的效果、益处和用途是可以为钢管再生混凝土结构提供一种C40级泵送自密实再生混凝土配合比设计方法,对于促进再生混凝土和钢管再生混凝土结构合理、广泛地应用以及建筑-资源-环境可持续发展,均具有重要的理论、社会意义及实用价值。

Description

—种C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法
技术领域
[0001] 本发明属于土木工程的混凝土技术领域,特别涉及一种C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法。
背景技术
[0002] 钢管混凝土作为一种组合构件,利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用,能够充分发挥钢材抗拉强度大和混凝土受压性能好的优点,同时弥补了两种材料各自的缺点,这是钢管混凝土组合结构的优势所在。其基本原理具体为:①利用内填混凝土的支撑作用,增强钢管壁的几何稳定性,改变空钢管的失稳破坏模式,以避免或延缓钢管发生局部屈曲,从而保证钢管材料性能的充分发挥。②利用钢管对核心混凝土的约束作用,使核心混凝土处于三向压应力状态,对管内混凝土形成的刚性拘束作用,从而提高混凝土的抗压强度和变形能力,其塑性和韧性大为改善,防止了钢管内混凝土的脆性破坏。另外,在钢管混凝土的施工过程中,钢管还可以作为浇筑核心混凝土的模板,因此施工方便且能降低施工费用。
[0003]目前,伴随着国家和社会对资源和环境的保护意识逐渐增强,如何节省资源和能源,如何合理有效地实现废弃混凝土的再利用,是国家乃至各省市科技发展重中之重。我国建筑垃圾年排放量为60亿多吨,是世界排放最多的国家,而建筑物垃圾的最主要组成成分为废弃混凝土,占30%〜40%。因此,如何科学处理与利用废弃混凝土是当前摆在面前的核心问题与主要任务,已成为国内外关注与亟待解决的问题。
[0004] 上海、青岛、深圳等省市都已建立了建筑垃圾处理厂,尤其是规划中分布于北京四周的四个建筑垃圾处理厂之一的位于昌平区阳坊镇的元泰达环保建材公司的建筑垃圾厂已于2011年开始运作生产混凝土再生粗细骨料。另外,在2011年,国家、地方、行业以及北京市相继颁布了《再生混凝土或再生粗细骨料应用技术规程和规范》。另外,再生混凝土的各种力学性能、工作性能和耐久性 等通过加入粉煤灰、硅灰和高性能减水剂等可以得到完善。上述均为再生混凝土应用于钢管混凝土结构体系创造了各种有利的条件。
[0005] 要想从根本上解决我国乃至各省市建筑垃圾存在的问题,途径之一是采取建筑材料循环使用模式,改变传统的线性处置方式,走再生利用之路,减少建筑物对自然资源的依赖程度,真正实现建筑垃圾全部资源化,在保护环境的同时争取更大的经济利益和社会效益,而钢管再生混凝土这种建筑结构形式恰恰为废弃混凝土资源化提供一条有效的途径。钢管混凝土作为一种组合构件,能够充分发挥钢材抗拉强度大和混凝土受压性能好的优点,同时弥补了两种材料各自的缺点,而且更有利于应用再生混凝土,可广泛地应用于建筑、桥梁、地铁车站等工程领域。
[0006] 目前,国内外关于钢管混凝土组合结构施工,即对其核心混凝土浇筑普遍采用泵送顶升浇筑方法,此种浇筑方法可以保证其核心混凝土有良好的浇筑性能和质量。同时也考虑到再生混凝土不宜且较难配制强度太高的混凝土,以及钢管混凝土工程结构目前普遍采用C40〜C60强度等级,因此把C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法作为本发明专利的研究重点和方向。
[0007] 因此,通过系统性地给出“C40泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法”,可以加速再生混凝土广泛、合理地应用于工程结构中,从根本上解决国家乃至各省市建筑垃圾存在的问题;不但可以促进建立健全适合国家乃至各省市实际情况的建筑垃圾综合处置系统,同时也促进了国家的科技进步、经济建设、环境和社会发展。因此,势在必行且经济与社会意义重大。
发明内容
[0008] 本发明的目的是克服现有关于钢管再生混凝土配制技术的不足,尤其针对是泵送自密实钢管再生混凝土配制技术的不足,提供一种用于钢管再生混凝土组合结构的C40级泵送自密实再生混凝土。该种再生混凝土能够满足浇筑钢管混凝土所需的泵送自密实性能,无需振捣,而且强度能够达到C40等级,适于作为高层或超高层建筑工程、大跨度高架桥梁工程、地铁车站隧道工程等重要、特殊复杂结构的柱和支撑构件的钢管混凝土组合结构。
[0009] 本发明为解决上述问题所采用的技术方案为:
[0010] 该混凝土的配合比是:
[0011] 水泥:原生粗集料:再生粗集料:细骨料:水:粉煤灰:硅灰:高性能减水剂=(250 〜350): (440 〜616): (264 〜440): (750 〜850): (160 〜175): (150 〜200): (20 〜30): (6.5 〜9)。
[0012] 所述再生粗集料为I级,最佳取代率为30〜50%,为连续级配,粒径为Φ5〜20mm或Φ5〜16_,再生粗集料应采用预湿处理,否则根据再生粗集料吸水率来计算其附加用·水量。
[0013] 所述钢管为Q235或Q345,最大骨料粒径与泵送管径之比不大于1: (3〜5),宜使用单卧轴强制式搅拌机。
[0014] 所述矿物掺合料指的是I或II级粉煤灰和优质硅灰,粉煤灰的掺量为20〜35%,硅灰的掺量为5〜10%,水泥应优先选用P.Ι52.5,42.5,其次再选用P *052.5,42.5,当水泥采用P.0型,其中I级粉煤灰的掺量宜取靠近上述范围的下限值,其所用水泥比表面积宜为335〜365m2/kg之间,胶凝材料总量不宜超过560kg/m3并且不宜小于470kg/m3。
[0015] 所述混凝土细骨料全部采用天然河砂,为中砂,砂率为42〜48 %,混凝土粗骨料掺量不宜大于950kg/m3。
[0016] 所述混凝土水胶比为0.34〜0.38,应使用绝对体积法进行配合比设计,单位体积粗骨料量宜为0.26〜0.33m3,单位体积细骨料量宜为0.28〜0.35m3,水粉体积比宜为
0.75〜1.10,单位体积粉体体积宜为0.18〜0.25m3,单位体积浆体量宜为0.34〜0.42m3。
[0017] 所述高性能减水剂为带有泵送剂性能、缓凝性能、引气性能的聚羧酸系高效减水剂,减水率须大于25%,并具有一定的保塑功能,其掺量应为I〜2%之间。
[0018] 本发明的有益效果为:
[0019] 1.本发明生产的再生混凝土是一种适用于钢管再生混凝土组合结构的泵送自密实性能、无需振捣的再生混凝土配合比设计方法,而且强度能够达到C40等级,非常利于泵送自密实这种现代化浇筑工艺,尤其是对于钢管混凝土组合结构来说,这种浇筑性能尤为重要。该种再生混凝土能适于作为高层或超高层建筑工程、大跨度高架桥梁工程、地铁车站隧道工程等重要、特殊复杂结构的柱和支撑构件的钢管混凝土组合结构。
[0020] 2.有利于促进再生混凝土和钢管再生混凝土组合结构合理、广泛地应用以及建筑一资源一环境可持续地发展,从根本上解决我国建筑垃圾存在的问题;同时也可以促进建立健全适合我国实际情况的建筑垃圾综合处置系统,另外也促进了我国的科技进步、经济建设、环境和社会发展,均具有重要的理论意义和实用价值。因此,势在必行且经济、环境和社会意义重大。
具体实施方式
[0021] 本发明提供了一种C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法,下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明。本着再生混凝土组成材料最为经济、最为普通适用的思想情况下,进行如下配合比方法设计。
[0022] 实施例:
[0023] 水泥:为某水泥厂生产的P.I 42.5硅酸盐水泥。
[0024] 砂子:河砂,中砂。
[0025] 石子:原生粗骨料为天然碎石,再生粗骨料是由建筑钢筋混凝土所产生的废弃混凝土用鄂式破碎机进行二次破碎和筛分等处理得到的,并且再生粗集料采用了预湿处理,并将其放置至饱和面干燥后再将其用于再生混凝土的配置,粒径为5〜20_,连续级配,同时符合国家规范《GBT25177-2010混凝土用再生粗骨料》的各项规定。
[0026] 水:自来水。
[0027] 粉煤灰:某电厂 生产的II级粉煤灰。
[0028] 硅灰:为某硅铁合金厂生产的优质硅灰。
[0029] 高性能减水剂:某外加剂厂所生产的高性能聚羧酸减水剂,有泵送剂功能,为缓凝高效减水剂,减水率大于25%,并与上述的P.I 42.5硅酸盐水泥相容性较好。
[0030] 一种C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法如下:
[0031]
配合比 (Kg/m3) 水泥 砂子 原生粗骨料 再生粗骨料 水 粉煤 灰 硅灰 高性能减水剂 水胶 比 砂率 /% 取代率 /% ^cu,28 (MPa)重量 (Kg) 300 780 440 440 170 150 20 8.59 0.36 47 50 44.6

Claims (7)

1.一种C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法,所述配合比设计为浇筑在钢管中、具有泵送自密实性能、无需振捣、强度等级为C40的再生混凝土设计方法,其特征在于,该混凝土按照组分单位Kg/m3的配合比为:水泥:原生粗集料:再生粗集料:细骨料:水:粉煤灰:硅灰:高性能减水剂=(250〜350): (440〜616): (264〜440): (750 〜850): (160 〜175): (150 〜200): (20 〜30): (6.5 〜9)。
2.根据权利要求1所述的C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法,其特征在于,所述再生粗集料为I级,最佳取代率为30〜50%,为连续级配,粒径为Φ 5〜20mm或Φ5〜16_,再生粗集料应采用预湿处理,否则根据再生粗集料吸水率来计算其附加用水量。
3.根据权利要求1所述的C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法,其特征在于,所述钢管为Q235或Q345,最大骨料粒径与泵送管径之比不大于1: (3〜5),宜使用单卧轴强制式搅拌机。
4.根据权利要求1所述的C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法,其特征在于,所述矿物掺合料指的是I或II级粉煤灰和优质硅灰,粉煤灰的掺量为20〜35%,硅灰的掺量为5〜10%,水泥应优先选用P.I 52.5,42.5,其次再选用P.052.5,42.5,当水泥采用P.0型,其中I级粉煤灰的掺量宜取靠近上述范围的下限值,其所用水泥比表面积宜为335〜365m2/kg之间,胶凝材料总量不宜超过560kg/m3并且不宜小于470kg/m3。
5.根据权利要求1所述的C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法,其特征在于,所述混凝土细骨料全部采用天然河砂,为中砂,砂率为42〜48%,混凝土粗骨料掺量不宜大于950kg/m3。
6.根据权利要求1所述的C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法,其特征在于,所述混凝土水胶比为0.34〜0.38,应使用绝对体积法进行配合比设计,单位体积粗骨料量宜为0.26〜0.33m3,单位体积细骨 料量宜为0.28〜0.35m3,水粉体积比宜为0.75〜1.10,单位体积粉体体积宜为0.18〜0.25m3,单位体积浆体量宜为0.34〜0.42m3。
7.根据权利要求1所述的C40级泵送自密实钢管再生混凝土配合比设计方法,其特征在于,所述高性能减水剂为带有泵送剂性能、缓凝性能、引气性能的聚羧酸系高效减水剂,减水率须大于25%,并具有一定的保塑功能,其掺量应为I〜2%之间。
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