CN103570317A - 一种使用建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土 - Google Patents

一种使用建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种建筑物拆除后垃圾资源化利用，特别涉及建筑物或构筑物拆除后垃圾经破碎、筛分生产的再生骨料生产的清水混凝土。该清水混凝土每立方米原料重量配比为水泥234kg、水175kg、砂672kg、石1240kg、粉煤灰78kg、矿粉78kg、外加剂8.4kg；其中砂中天然砂与再生细骨料比例为5：5；石中卵石与再生粗骨料比例为7：3。

Description

一种使用建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土
【技术领域】
本发明涉及一种建筑物拆除后垃圾资源化利用，特别涉及建筑物或构筑物拆除后垃圾经破碎、筛分生产的再生骨料生产的清水混凝土。
【背景技术】
清水混凝土是名副其实的绿色混凝土：混凝土结构不需要装饰,舍去了涂料、饰面等化工产品；有利于环保：清水混凝土结构一次成型,不剔凿修补、不抹灰,减少了大量建筑垃圾,有利于保护环境；
消除了诸多质量通病：清水装饰混凝土避免了抹灰开裂、空鼓甚至脱落的质量隐患,减轻了结构施工的漏浆、楼板裂缝等质量通病；促使工程建设的质量管理进一步提升：清水混凝土的施工,不可能有剔凿修补的空间,每一道工序都至关重要,迫使施工单位加强施工过程的控制,使结构施工的质量管理工作得到全面提升；降低工程总造价：清水混凝土的施工需要投人大量的人力物力,势必会延长工期,但因其最终不用抹灰、吊顶、装饰面层,从而减少了维保费用,最终降低了工程总造价。
在我国，清水混凝土的运用技术目前还处在发展阶段，是属于新兴的施工工艺。进行清水混凝土的浇筑技术中，60%是取决于清水混凝土的质量，其余40%取决于后期的透明保护喷涂施工，故而，在这一阶段，清水混凝土的施工技术要点对于我国的建筑施工是一种极大的挑战。它主要有三大技术要点：①混凝土配比设计要与原材料的质量控制成正比；②清水混凝土在进行搅拌时，要保证工作性与粘聚性；③原材料产地必须要统一，以免造成不同厂家的混凝土最终质量的下降。
随着有清水混凝土外观效果要求的混凝土结构工程的逐渐增多,必将推动清水混凝土施工技术和工艺的快速发展,2009年3月4日住房和城乡建设部发布了清水混凝土应用技术规程,至此,清水混凝土施工终于有了可参考的行业标准,今后通过我们不断地施工探索和经验的积累,施工技术和工艺将不断地改进并趋于成熟,必将使清水混凝土实现“建筑设计多样”、“工艺技术成熟”、“施工质量可控”、“成本逐渐降低”的目标,以满足清水混凝土的快速发展。
由于我国清水混凝土的应用起步较晚,所以我国目前对清水混凝土基本研究相对较少,借助于实验室的设备,仪器更易于从理论上分析清水混凝土的作用机理,再实践到工程上,从而对清水混凝土表观缺陷的形成、防止修补以及清水混凝土长期使用维护等做出理论指导。
再加上现在城市进程不断加快,城市中建筑垃圾的产生和排出数量也在快速增长。人们在享受城市文明同时，也在遭受城市垃圾所带来的烦恼，其中建筑垃圾就占有相当大的比例，约占垃圾总量的30%～40%，因此如何处理和利用越来越多的建筑垃圾，已经成为各级政府部门和建筑垃圾处理单位所面临的一个重要课题。一些混凝土经过28d的时间凝结硬化还没有完全结束,也就是说此时水泥石中还存在有利于混凝土硬化的活性成分。如果把建筑物生产过程中及旧建筑拆下来的废混凝土块重新分选,破碎作为骨料来用,对再生混凝土的强度发展必定能起到良好的促进作用。普通混凝土的破坏是由于在荷载作用下界面微裂缝的发展而导致混凝土最终破坏,一般来说,骨料并不发生破坏。因此,废混凝土中的骨料是完全可以利用的。本发明就是利用建筑垃圾制备出符合国家标准要求的再生骨料，使之满足清水混凝土用骨料。
【发明内容】
本发明的目的在于使用符合国家标准要求的建筑拆除物再生骨料生产清水混凝土的一种方法。
建筑垃圾成分较复杂,有砖石碎块、钢筋混凝土、铁件、木料、塑料、纸板、电缆、泥沙等多种成分,其中砖石砌体碎块、混凝土碎块占大多数,这些都是可资源化循环再生骨料的材料。而经过一般处理(破碎、筛分、分选、洁净)的骨料可以用于道路工程垫层、排水工程基层、防护大堤及拌制再生混凝土、混凝土砌块砖等方面。
实际的废弃混凝土块中不可避免地存在着钢筋、木块、塑料碎片、玻璃、建筑石膏等各种杂质,为确保再生混凝土的品质,必须采取一定的措施将这些杂质除去。用废弃混凝土块制备再生骨料的过程就是把不同的破碎设备、筛分设备、传送设备及除去杂质的设备合理地组合在一起的生产工艺过程。
废弃混凝土中含有30%左右的硬化水泥砂浆,这些水泥砂浆在破碎过程中绝大多数独立成块,少量附着在天然骨料的表面,还有极少量则成为微细粉,因此,废弃混凝土块经二级破碎或三级破碎,进行筛分后,可以得到粒径为5～25mm的再生粗骨料,重量约占废弃混凝土块的65%左右；粒径小于5mm的再生细骨料中约含有2%左右的微细粉,可通过风力分级除去,这样,得到的0.15～5mm的再生细骨料重量约占废弃混凝土块重量的33%。其生产工艺原理如图1所示，通过多次破碎、筛分及除去杂质的过程,可得到级配、质量符合要求的再生骨料。
通过上述工艺制备的再生骨料,特别是再生粗骨料,由于在破碎过程中使得骨料内部存在一些裂纹、或微裂纹,仍有少量硬化水泥砂浆和小石屑嵌附在其表面,因此,可通过擦摩法(将再生骨料放入混凝土强制式搅拌机中搅拌5～8min,过筛后去掉这部分硬化水泥砂浆和小石屑,从而回收得到质量较好的再生粗骨料。
清水混凝土建筑是特指那些内外墙材料全部或部分为裸露混凝土表面的建筑,它强调将混凝土材料暴露直接作为建筑饰面,不加其他装饰面层。根据2009年住房和城乡建设部发布的清水混凝土应用技术规程(JGJ169～2009),清水混凝土分为三类：
第一类普通清水混凝土系指混凝土表面颜色无明显色差,对饰面效果无特殊要求的混凝土工程。
第二类饰面清水混凝土系指混凝土表面颜色基本一致,由有规律的对拉螺栓孔眼、明缝、蝉缝等组合形成的以自然质感为饰面效果的混凝土工程。
第三类装饰清水混凝土系指在混凝土表面形成装饰图案、镶嵌装饰物或彩色的清水混凝土工程。
清水混凝土工艺包括下述步骤：
1 测量放线
测量放线作为先导工序应贯穿于各个环节,是保证主体结构外形尺寸满足设计要求的前提,是使主体结构达到清水混凝土的基础。由于清水混凝土一次浇注完成,不可更改的特性,与墙体相连的门窗洞口和各种构件,埋件须提前准确设计与定位,与土建施工同时预埋铺设。由于无外墙垫层和抹灰层,施工人员必须为门窗等构件的安装预留槽口,并且清水墙体上若安装雨水管,通风口等外露节点也须设计好与明缝等的交接。
2 钢筋加工及帮扎
要保证构件几何尺寸和模板安装到位,首先要保证钢筋位置准确、不位移,确保保护层的厚度,应抓好以下几个方面：
(1)严格控制钢筋的配料尺寸,确保配制的各种钢筋和箍筋平直、方正和弯钩准确,严把配料关。
(2)提高钢筋接头和绑扎技术水平,为保证搭接范围内的钢筋密度不增加,以便于混凝土浇筑和节约钢材,应推广粗直径钢筋的机械连接和焊接,提高钢筋的连接质量和焊接技术水平。绑扎钢筋的扎丝多余部分应向构件内侧弯折,以免因外露形成锈斑,影响清水混凝土观感质量。
(3)钢筋位置的控制,采取适当的加固方法,以保证主筋位置精确和浇筑混凝土不移动,保证保护层的厚度
3 模板
轻水混凝土施工用的模板要求十分严格,需要根据建筑物进行设计定做,且所用模板多数为一次性的,成本较高,转角、梁与柱接头等重要部位最好使用进口模板。模板必须具有足够的刚度,在混凝土侧压力作用下不允许有一点变形,以保证结构物的几何尺寸均匀、断面的一致,防止浆体流失；对模板的材料也有很高的要求,表面要平整光洁,强度高、耐腐蚀,并具有一定的吸水性；对模板的接缝和固定模板的螺栓等,则要求接缝严密,要加密封条防止跑浆。固定模板的拉杆也需要用带金属帽或塑料扣,以便拆模时方便,减少对混凝土表面的破损。清水混凝土施工对模板要求高,板面平整度和模板刚度都必须达到要求。目前板面一般选用18mm厚的胶合板或芬兰肖曼木业公司生产的维萨牌建筑模板,特别是维萨模板具有极高的耐磨性,能抵抗混凝土对模板的磨损,同时也能抵抗风吹雨淋的影响和绝大多数化学物质的腐蚀以及沸水的煮泡。但胶合板使用周期短及市场价格较高,大大提高了工程造价。而且,胶合板的生产的消耗大量的森林资源,对环境造成一定的影响,与目前追求环保工程的大环境相违避。因此各行业在积极探索采用定形钢模代替胶合板,在工程的外观质量、造价、社会效益等方面取得不错的效果。定形钢模和胶合板比较,在刚度、耐磨性、使用周期、降低造价等方面有突出明显的优势,值得大家去积极探索与推广。
3.1 模板的设计
(1)模板的设计时分隔线布置要合理而有规律,以给施工带来方便；否则设计上要求模板严丝合缝的,施工就很困难,需要花更多的人力与物力,甚至要求模板有过分大的刚度与精度,这就不必要的增大了模板费用及整个施工费用,因此制定模板方案十分重要。
(2)根据施工经验,从清水混凝土结构施工结果及有关部门的评价方法来看,首先强调的观感,即梁柱线条是否通顺、结构表面是否平整、色泽是否一致、气泡是否较少、各处接缝是否干净利落等等。至于实测实量检查项目数据是与普通混凝土一样的。
(3)模板应尽可能拼大,现场的接缝要少,且接缝位置必须有规律,尽可能隐蔽。暴露在外的接缝,如工程允许,接缝处应设压缝条。
(4)各种构件连接部位必须做节点设计,针对不同情况逐个画出节点图,以保证连续严密,牢固可靠,保证施工时有据可依,避免施工随意性。
(5)所设计模板块连接处要有足够的钢度,经得起反复装拆。
3.2 模板的安装
为取得清水混凝土的质量效果,加强对模板的施工管理尤为重要,安装模板时应严格按模板组装图进行,对号入座,定点使用。要保证工程结构和结构的形状、尺寸和相互间位置的准确性,具有足够的强度、刚度、稳定性,模板接缝严密、不得漏浆。
3.2.1 材料质量
不能有坏角斜歪、洞孔、拼缝后不密实的模板、柱墙模均采用新模板。
3.2.3 施工要点
(1)柱模的垂直度必须用线锤或经纬仪控制,标高要有统一的尺寸来控制。
(2)墙、板梁上予埋铁、管、洞要保证位置与标高的精确。
(3)柱、墙模板的横、竖愣(与排架支撑立杆的连杆、倒闭撑)均要用Φ48×3.5的圆钢管,双根设置,间距、规则按设计计算确定。
(4)楼模采用排架撑,与梁板立杆一道,离地0.2M处设纵横向水平拉杆,以上每隔1.8M高一道水平拉杆,三根立杆之间设斜拉撑保证整个钢管排架支撑系统的稳定,平台板搁栅间距400,上铺九夹板,在九夹板的接缝处设木搁栅,固定九夹板,拼缝应严密、平整,有不足的地方用木板补上,梁底模板按全跨长度1-3/1000起拱,钢管支撑的底部应垫木板及木楔找平,以利拆模。
(5)不承重模板应在砼强度能保证其表面及棱角不受损的情况下,方可以拆除模板。
(6)拆模时按支撑的倒顺序进行,要保护板面,严禁强行砸、撬模板,拆卸后及时清理,并修理损伤的模板,经检查合格后涂刷隔离剂备用。
(7)在拆模过程中,应按规范要求施工。如发现有影响结构安全时,应停止拆除,并报技术负责人研究处理后,再进行拆除。
(8)已拆除模板及支架的结构应在砼达设计强度后,才允许承受全部计算荷载,当施工荷载大于设计荷载时,应加临时支撑。
(9)支模完毕,必须作一次全面复核,防止差错。
4 混凝土制备
4.1 混凝土浇捣
(1)落实施工技术保证措施和现场组织措施,严格执行有关规定；
(2)根据混凝土浇筑当天的具体条件如气温条件、运输情况、坍落度损失情况等及时微调原配合比,混凝土入模时坍落度要求控制在140～180mm,达不到要求,混凝土必须退回；
(3)加强现场协调力度,混凝土浇筑过程中不允许出现冷缝,罐车进场时间间隔控制在45～60min内；
(4)浇筑施工缝时,先前浇筑的混凝土面要剔凿到露出石子(含保护层浮浆),钢筋上水泥浆要清除,混凝土结合面要清扫干净；
(5)墙柱模板就位后,在底部做5cm厚1∶2.5的水泥砂浆,以确保底部角线顺直,避免出现烂根现象；
(6)混凝土应分层浇筑,分层高度不得超过500mm,现场以500mm进行控制,做500mm间隔的标尺杆,振动棒间距不得大于500mm。浇筑完第一层500mm高的高混凝土时,混凝土振动棒应插至先前浇筑的混凝土面,振动间距应减小；
(7)楼板浇筑时,用水准仪抄平,严格控制顶面标高,以确保板面平整度；
(8)洞口下混凝土浇筑时,从洞口两侧同时下料,使洞口两侧浇筑高度对称均匀,振捣棒距洞边300mm以上并从洞口两侧同时振捣,以防止洞口变形。窗洞口下部模板开口,作为出气孔及补充混凝土用；
(9)混凝土浇至顶面标高时应检查浮浆的深度,并应赶走浮浆,确保浮浆深度<20mm。
4.2 混凝土配制
（1）对水泥的要求水泥的选用为整个混凝土工程生产施工的基础，选用的水泥应具有活性好、标准稠度用水量小、水泥与外加剂间的适应性良好、并且原材料色泽均匀一致的特性。选用北京太行水泥P.042.5普通硅酸盐水泥。
（2）对骨料的要求
表1 再生粗骨料与天然卵石性能要求
表2 再生细骨料和天然砂性能要求
Figure BDA0000415221880000052
（3）对外加剂的要求
选用的外加剂必须能显著提高减水效果，能够满足混凝土的各项工作性能，外加剂选用北京建筑工程研究院生产的AN4000高性能减水剂。
（4）对矿物掺合料的要求
掺和料应能改善混凝土的和易性，并且代替部分水泥，降低成本，改善混凝土的工作性能，减少水泥石中的毛细孔数量和分布状态，且有助于对碱-集料活性的抑制，有利于提高混凝土的耐久性。粉煤灰：选用细度小,颜色浅,含碳量低,质量稳定的Ⅱ级粉煤灰；矿粉：选用符合标准的S95级矿粉。
（5）对水的要求：采用饮用水。
一种C30清水混凝土，再生混凝土与普通混凝土配比如表3和表4，其中再生混凝土砂中天然砂与再生细骨料比例为5：5；石中卵石与再生粗骨料比例为7：3。
表3 再生混凝土配比
表4 普通混凝土配比
Figure BDA0000415221880000054
①按照上述表3配比进行称料，先加入部分水、水泥和矿掺合料搅拌30秒后加入骨料和剩余的水以及外加剂再搅拌120s。由于再生骨料吸水率高增加5%的用水量，提高至184。
②按照上述表4配比称料，砂全部采用天然砂，石全部采用天然卵石，先加入部分水、水泥和矿掺合料搅拌30秒后加入骨料和剩余的水以及外加剂再搅拌120s。由于再生骨料天然砂石较孔隙率大，全部使用天然砂石时砂率降低至42%。
（1）出机性能：普通混凝土容重2475kg/m3，再生混凝土容重2370kg/m3。
再生混凝土与相应的普通混凝土相比,拌合物的粘聚性和保水性较好,对混凝土施工有利；但是流动性较差，需要提高外加剂掺量。
表5 再生混凝土与普通混凝土性能比较
Figure BDA0000415221880000061
C30再生粗骨料清水混凝土性能：根据一系列试验得出在以上的配比下混凝的抗压强度、工作性能与同标号的混凝土相差不大，对混凝土施工影响不大；而再生混凝土韧性提高。
【有益效果】
本发明使用了再生骨料
(1)再生骨料的表观密度明显小于天然骨料,压碎指标也小于天然骨料。
(2)再生骨料的含水率高,吸水率较大,且吸水速率较大,对所配制的混凝土性能的影响也较大。
(3)再生骨料具有较大的孔隙率和较小的容重，采用废混凝土作骨料的再生混凝土拌合物自重较普通混凝土低,使用后对降低构件与建筑物自重有利。
（4）可持续发展,既可满足当代人的需求,又不危害后代人满足其需要的能力。
(5)再生混凝土韧性好。

Claims (2)

1.一种C30清水混凝土，其特征在于：每立方米混凝土原料重量配比为水泥234kg、水184kg、砂841kg、石1071kg、粉煤灰78kg、矿粉78kg、外加剂8.8kg；其中砂中天然砂与再生细骨料比例为5：5；石中卵石与再生粗骨料比例为7：3。
2.权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述的水泥为P.042.5普通硅酸盐水泥；外加剂选用高性能减水剂；粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰，矿粉选用S95级矿粉。
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