CN107032696A

CN107032696A - 一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块及制备方法

Info

Publication number: CN107032696A
Application number: CN201710193164.4A
Authority: CN
Inventors: 肖建庄; 李坛; 马志鸣
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2017-08-11

Abstract

本发明属于土木工程材料技术领域，涉及一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块及制备方法。本发明提供一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块，以重量份计，包括以下组分：水泥1份；再生粗骨料0.5‑3.0份；天然粗骨料2‑4份；天然细骨料1.0‑3.5份；减水剂0.001‑0.020份；适量水0.3‑0.8份。本发明还进一步提供了一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块的制备方法及其应用。本发明提供的一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块及制备方法，利用大粒径再生粗骨料，具有生产成本低、废料利用率高的明显优点，可以节省天然粗骨料的用量、降低废弃混凝土的处置费用和能耗，其工艺简单、受力性能好、绿色环保。

Description

一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块及制备方法

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，涉及一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块及制备方法。

背景技术

废弃混凝土经过破碎、清洗与分级后形成的骨料称为再生粗骨料；再生粗骨料部分或全部代替砂石等天然骨料配制成的混凝土成为再生混凝土；再生混凝土作为新型绿色环保建筑材料，降低了建筑业对自然资源的需求，有效的利用再生粗骨料混凝土可以满足建筑业可持续发展的要求。但是以往再生粗骨料生产均采用精细化处理和深度破碎工艺，生产出粒径在0-4.75mm的再生细骨料和粒径在5-31.5mm的再生粗骨料，深度资源化处理工艺往往需要更多的能源消耗以及更昂贵的配套工艺设备，增加了资源化处理费用，限制了再生混凝土制品的推广和应用。

我国海岸线辽阔、绵长，海岸在波浪和潮流共同作用下，泥沙运动活跃，常在港口航道和泊地淤积；同时海浪的冲刷也会加剧沿岸堤坝的冲蚀，对堤坝的安全造成了较大的威胁。所以在海浪冲刷严重或者泥沙运动活跃区域建设防浪堤可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。考虑到防浪块的自身特点和服役环境的特殊性，在不影响防浪块力学性能、耐久性能和整体性能的前提下，如何节省天然粗骨料的用量，同时为废弃混凝土寻找有效可行的应用途径，非常值得深入研究和探讨。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，考虑到混凝土防浪块体量大、强度要求不高、以及混凝土需求量多等特点，本发明的目的在于提供一种生产成本低、废料利用率高、工艺简单、受力性能好、绿色环保的防浪块及制备方法。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：

本发明第一方面提供一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块的配方，以重量份计，包括以下组分：

上述组分进行计量混合后搅拌，根据防浪块的设计尺寸浇筑成型，即可制备获得所需大粒径再生粗骨料混凝土防浪块。

优选地，所述水泥选自硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的任意一种。所述普通硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥熟料中加入6％～20％的混合材料、适量石膏磨细制成的。因为所掺入混合材料较少，其成分与硅酸盐水泥比较接近，所以两者的性能也比较接近，在一定的条件下可以替换，如要求快硬、高强的混凝土，一般优先采用硅酸盐水泥，也可采用普通硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥的适用范围更广泛。

优选地，所述水泥的强度等级≥32.5级。

优选地，所述天然粗骨料为粒径尺寸5～25mm的碎石。

优选地，所述天然细骨料为中砂。

更优选地，所述中砂为2区中粒径河砂，其细度模数为2.3-3.0，平均粒径为0.35-0.5mm，含泥量为0.8-1.0％，泥块含量为0.1-0.3％。

优选地，所述减水剂为SBTJM-10(缓凝、泵送)减水剂。例如，所述SBTJM-10(缓凝、泵送)减水剂可为由江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水剂。

优选地，所述适量水为自来水。

优选地，所述再生粗骨料为大粒径再生粗骨料，所述大粒径再生粗骨料的粒径为31.5-100mm。所述再生粗骨料为废弃混凝土经破碎处理后去除木材、玻璃和铁制品等杂质后制得废弃混凝土块。所述大粒径再生粗骨料是将废弃混凝土破碎到粒径尺寸在31.5-100之间的废弃混凝土块。所述大粒径再生粗骨料相比较小粒径的再生粗骨料，无需更进一步的破碎，具有生产成本低、废料利用率高的明显优点；同时与较小粒径的再生粗骨料相比，大粒径再生粗骨料具有更多的附着老砂浆，可以将一个再生粗骨料视为一个小体积混凝土。

更优选地，所述大粒径再生骨料的粒径为31.5-80mm。

进一步优选地，所述大粒径再生骨料包括有31.5-40mm和40-80mm两个粒径段，所述31.5-40mm粒径段与40-80mm粒径段的重量比为50：50。

优选地，所述再生粗骨料中要加入附加水进行湿水处理，使其达到饱和面干状态。

更优选地，所述附加水的加入重量为所述再生粗骨料重量的2-3wt％。

更优选地，所述附加水为自来水。

优选地，所述大粒径再生粗骨料混凝土防浪块，以重量份计，包括以下组分：

更优选地，所述大粒径再生粗骨料混凝土防浪块，以重量份计，包括以下组分：

本发明第二方面提供一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块的制备方法，具体包括以下步骤：

1)在再生粗骨料中加入附加水进行湿水处理后，将再生粗骨料按配方中的重量份计量，投放入搅拌机内；

优选地，所述湿水处理的润湿时间≥20min。所述湿水处理能够使再生粗骨料达到饱和面干状态。

优选地，所述附加水的加入重量为所述再生粗骨料重量的2-3wt％。

2)将水泥、天然粗骨料和天然细骨料按配方中的重量份计量，投放于搅拌机内进行搅拌后，再将适量水和减水剂按配方中的重量份计量，投放于搅拌机内均匀搅拌，获得拌和物；

优选地，所述水泥、天然粗骨料和天然细骨料投放入搅拌机内搅拌时间为1-3分钟。更优选地，所述水泥、天然粗骨料和天然细骨料放入搅拌机内搅拌时间为2分钟。

优选地，所述适量水和减水剂投放后的搅拌时间≥2分钟。更优选地，所述适量水和减水剂加入后的搅拌时间为2分钟。

优选地，所述拌和物的坍落度为100-200mm。

优选地，所述搅拌机为常规使用的搅拌机。

3)将步骤2)所得拌和物，进行浇筑、成型后脱模，再进行养护后，即得所需的混凝土防浪块。

优选地，所述成型方式为机器振动成型。

更优选地，所述机器振动成型使用的振动设备为普通混凝土振动台。

更优选地，所述机器振动成型使用的振动设备频率为常规振动频率。

优选地，所述养护为自然养护。

更优选地，所述自然养护的养护条件为：养护温度不低于5℃，养护湿度(相对湿度)不低于60％、养护时间不少于14d。

进一步优选地，所述养护为标准养护，养护条件为：养护温度为20±2℃，养护湿度(相对湿度)为≥95％，养护时间为28天。

优选地，所述大粒径再生骨料混凝土防浪块与普通混凝土防浪块的规格和尺寸相同。所述大粒径再生骨料混凝土防浪块具有各种不同的规格与尺寸，可以满足不同类型防浪块的设计要求。

更优选地，所述大粒径再生骨料混凝土防浪块为扭工字型防浪块。

进一步优选地，所述扭工字型防浪块的技术要求为：a＝c；b＝(1/4～1/2)a；d＝e/2；f＝(1/2～1)a。

更进一步优选地，所述a＝1～2m。最优选地，所述a＝1.5m。

本发明第三方面提供一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块在水工、近海工程、海岸堤坝上的用途。上述混凝土防浪块主要放置于在海岸边或河岸边，以减少海浪或水波冲刷下岸堤的损坏，延长其服役寿命。

如上所述，本发明提供的一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块及制备方法，利用大粒径再生粗骨料作为混凝土粗骨料制备再生混凝土防浪块，与普通混凝土防浪块相比，其具有生产成本低、废料利用率高的明显优点，可以用于解决在海岸工程中对天然粗骨料消耗的问题。考虑到防浪块的自身特点和服役环境的特殊性，利用大粒径再生粗骨料作为混凝土粗骨料制备大粒径再生粗骨料混凝土防浪块，能使防浪块满足相关性能的设计标准，在不影响防浪块力学性能、耐久性能和整体性能的前提下，可以节省天然粗骨料的用量、降低废弃混凝土的处置费用和能耗，为大粒径再生混凝土骨料的综合利用提出了有效可行的应用途径。同时，本发明的一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块及制备方法，工艺简单、受力性能好、绿色环保。

附图说明

图1显示为本发明的一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块中扭工字型防浪块的立体结构示意图，其中，1：扭工字上部结构；2：扭工字中部结构；3：扭工字下部结构；a：主边长；b：宽度；c：高度；d：翼缘高度；e：腹高；f：副边长。

图2显示为本发明的一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块中扭工字型防浪块的平面结构示意图，其中，a：主边长；f：副边长。

图3显示为本发明的一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块中扭工字型防浪块的使用结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

以下实例所使用的原料和配合比设计如下：

1、配方中的原料组分

1.1再生粗骨料

本发明采用的再生粗骨料的粒径较大，只需要一次破碎过程，通过筛分获得粒径为31.5～100mm的废弃混凝土作为大粒径骨料，粒径优选为31.5-80mm。进一步地，根据DingerFunk方程，确定大粒径再生粗骨料在31.5-40mm和40-80mm两个粒径段的重量比为50:50。主要物理力学性能见表1。

表1大粒径再生粗骨料物理力学性能

密度(kg/m3)	压碎指标(％)	含水率(％)	吸水率(％)
				2520	19.89	1.1～1.2	3.35～4.18

其中，由于本发明采用的再生粗骨料的粒径较大，具有吸水量大特点，需在拌合前对再生粗骨料进行湿水处理，使其达到饱和面干状态。附加水的加入重量为所述再生粗骨料重量的2-3wt％。通过3次浇水预湿后，废弃混凝土块能够接近浸泡1h时所具备的吸水率的96％，此时视为大粒径再生粗骨料已经达到饱和面干状态。通过筛分后，31.5mm以下粒径的废弃混凝土可以用于生产普通再生粗骨料，该种方式能够使再生粗骨料的生产成本相对普通方法降低1/4。

1.2水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。

1.3天然粗骨料：选用5～25mm碎石，符合《建设用卵石、碎石》(GB/T14685—2011)的标准。

1.4天然细骨料：2区中砂，含泥量为0.9％，泥块含量为0.2％，符合《建筑用砂》(GB/T14685-2001)的中砂标准。

1.5适量水和附加水：均为自来水。

1.6减水剂：SBTJM-10(缓凝、泵送)减水剂。

2、配合比设计

本发明中的大粒径再生粗骨料混凝土防浪块的配合比设计采用先设计再生粗骨料零掺入率时配合比，然后选取不同大粒径再生粗骨料掺入率对原先配合比进行调整获得最终的配合比。

3.1大粒径再生粗骨料零掺入率时配合比设计

按《普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2011)》进行确定。

3.2大粒径再生粗骨料掺入后配合比调整

大粒径再生粗骨料掺入率使用重量掺入率，为大粒径再生粗骨料取代普通混凝土(按普通混凝土配合比，取代水泥、砂、天然骨料等各组分)的重量百分比。按照大粒径再生粗骨料零掺入率时的配合比计算出所拌制混凝土的重量，然后按设定的重量百分比将再生粗骨料添加到新拌混凝土中以取代原有的混凝土。各组分重量按下式计算。

式中：∝—大粒径再生粗骨料掺入率；

m_c ⁰—调整前每立方米混凝土的水泥浆用量(kg/m³)；

m_g ⁰—调整前每立方米混凝土的粗骨料用量(kg/m³)；

m_s ⁰—调整前每立方米混凝土的细骨料用量(kg/m³)；

m_w ⁰—调整前每立方米混凝土的适量水的用量(kg/m³)；

m_c—调整后每立方米混凝土的水泥浆用量(kg/m³)；

m_g—调整后每立方米混凝土的粗骨料用量(kg/m³)；

m_s—调整后每立方米混凝土的细骨料用量(kg/m³)；

m_w—调整后每立方米混凝土的适量水的用量(kg/m³)；

m_r—每立方米大粒径再生粗骨料的用量(kg/m³)。

实施例1-实施例4

1、实验方法

去除废弃混凝土中的木材、玻璃和铁制品等杂质，并破碎处理到31.5-80mm粒径作为大粒径再生粗骨料。拌合前将大粒径再生粗骨料堆放，根据测定的含水率，使用附加水将大粒径再生粗骨料润湿，润湿时间不少于20min，使其处于饱和面干状态。其中，附加水的重量为大粒径再生粗骨料重量的2-3wt％。按重量份在搅拌机内投入经饱和面干处理后的大粒径再生粗骨料、天然粗骨料、水泥、天然细骨料，搅拌1-3分钟，然后按重量份再加适量水和减水剂搅拌不少于2分钟，将所得拌和物振动成型，成型后脱膜，进行自然养护，即得大粒径再生混凝土防浪块。

其中，成型方式为机器振动成型，使用的振动设备为普通混凝土振动台，使用的振动设备频率为常规振动频率。自然养护的条件为：养护温度不低于5℃，养护湿度(相对湿度)不低于60％、养护时间不少于14d。优选养护状态为，将成型后的防浪块在温度为18-22℃、相对湿度为95％以上的环境中进行养护，养护时间为28天，即可得到能用于水工和近海工程用防浪块。大粒径再生骨料混凝土防浪块为扭工字型防浪块。扭工字型防浪块的技术要求为：a＝c；b＝(1/4～1/2)a；d＝e/2；f＝(1/2～1)a，其中，如图1所示，a为主边长，b为宽度，c为高度，d为翼缘高度，e为腹高，f为副边长。

实施例1和实施例2中所用大粒径再生粗骨料的原始混凝土强度为C30，预拌的大粒径再生粗骨料混凝土强度亦为C30；实施例3和实施例4中所用大粒径再生粗骨料的原始混凝土强度为C40，预拌的大粒径再生粗骨料混凝土强度亦为C40。在实施例1-4中，采用上述实验方法制备大粒径再生粗骨料混凝土防浪块的各组分及配比如表2所示，其中大粒径再生粗骨料按加入配比计，掺入总量约占预拌再生混凝土质量的20％～30％。表3中列出了普通混凝土防浪块的配合比(对照组)。其中，对照例1强度等级是C30，对照例2强度等级是C40。实施例1-4所述大粒径再生混凝土防浪块与对照例1-2普通混凝土防浪块的规格相同。

表2大粒径再生骨料混凝土防浪块用配方表

配方组分名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					水泥	1.0份	1.0份	1.0份	1.0份
大粒径再生粗骨料	1.2份	1.8份	1.2份	1.8份
					天然粗骨料	2.5份	2.5份	2.0份	2.0份
天然细骨料	1.9份	1.9份	1.8份	1.8份
					适量水	0.6份	0.6份	0.5份	0.5份
减水剂	0.002份	0.002份	0.005份	0.005份

表3对照例1-2中普通混凝土防浪块用配方表

对照混凝土配方组分名称	对照例1	对照例2
			水泥	1.0份	1.0份
天然粗骨料	3.7份	3.8份
			天然细骨料	1.9份	1.8份
水	0.6份	0.5份
			减水剂	0.002份	0.005份

2、性能测试

对实施例1-4中按表2-3配比制得的混凝土防浪块分别按照《水工混凝土配合比设计规程(DL/T 5330-2005)》进行性能测试，其结果如表4所示。

表4实施例1-4及对照例1-2制得防浪块能测试结果

测试项目	抗压强度(MPa)
		实施例1	26.43
实施例2	26.87
		实施例3	34.83
实施例4	33.37
		对照例1	25.76
对照例2	33.25

由表4可知，实施例1和实施例2的抗压强度十分接近，实施例3和实施例4的抗压强度也十分接近，且相对于对照例1-2中的混凝土强度没有明显降低。在C30和C40两种强度等级下，不同大粒径再生粗骨料掺入率下的抗压强度等级变化的趋势线斜率均小于5％，表明大粒径再生粗骨料的抗压强度受掺入率的影响较小。上述实施例1-4中制得的大粒径再生粗骨料混凝土防浪块均具有较高的抗压强度，其性能优于对照例1-2中制得的普通混凝土防浪块，能够在实际的河道护坡中应用。

综上所述，本发明公开的一种大粒径再生粗骨料混凝土防浪块，不仅能有效地节约自然资源，而且能有效解决由于建筑废弃物的堆放而带来的环境问题，同时还具有生产成本低、受力性能好、施工速度快、绿色环保、环境友好等优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种混凝土防浪块，以重量份计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种混凝土防浪块，其特征在于，所述水泥选自硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的任意一种；所述水泥的强度等级≥32.5级。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土防浪块，其特征在于，所述天然粗骨料为粒径尺寸5～25mm的碎石；所述天然细骨料为中砂。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土防浪块，其特征在于，所述减水剂为SBTJM-10减水剂；所述适量水为自来水。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土防浪块，其特征在于，所述再生粗骨料为大粒径再生粗骨料，所述大粒径再生粗骨料的粒径为31.5-100mm。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种混凝土防浪块的制备方法，具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种混凝土防浪块的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述附加水的加入重量为所述再生粗骨料重量的2-3wt％；所述湿水处理的润湿时间≥20min。

8.根据权利要求6所述的一种混凝土防浪块的制备方法，其特征在于，步骤2)中，包括以下条件中任一项或多项：

A1)所述水泥、天然粗骨料和天然细骨料投放入搅拌机内搅拌时间为1-3分钟；

A2)所述适量水和减水剂投放后的搅拌时间≥2分钟；

A3)所述拌和物的坍落度为100-200mm。

9.根据权利要求6所述的一种混凝土防浪块的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述成型方式为机器振动成型；所述养护为自然养护。

10.根据权利要求1-5任一所述的一种混凝土防浪块在水工、近海工程、海岸堤坝上的用途。