CN107265979A - 一种用全再生细骨料配制的c50高性能混凝土 - Google Patents

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赵茂伶
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刘伯达
谢宇曦
郑凯翔
罗翼锋
陈百曦
宋紫微
陈前谱
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Abstract

本发明公开了一种用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，其特征在于，各组分及用量包括：胶凝材料、粗骨料、细骨料、减水剂、水，其中，所述细骨料为全再生细骨料，所述胶凝材料用量为400~430kg/m3，水胶比为0.33~0.35，砂率为38%~40%，粗骨料和全再生细骨料的用量根据体积法计算得到，减水剂的折固用量为胶凝材料的0.3~0.5%。本发明制得的C50高性能混凝土，突破了再生骨料混凝土强度低的难题，并有效的利用全再生细骨料中的微粉填充骨料空隙，每立方米混凝土能降低胶凝材料用量20kg~80kg，达到了保护环境和节约成本的效果。

Description

一种用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土
技术领域
本发明属于建筑垃圾资源化、混凝土配制领域，具体涉及一种用全再生 细骨料配制的C50高性能混凝土及制备方法。
背景技术
中国经济发展模式主动朝着低损耗，低污染的精细化模式转变。而这一 转变导致高速发展的中国建筑行业将面临新建筑的开发建筑资源不足等问 题。天然砂开采逐渐增大限制已成为必然趋势，而高速发展带来的大面积 旧建筑改造，建筑垃圾处理问题也迫在眉睫。
因此我国政府推行建筑垃圾资源化利用的研究，鼓励废弃物循环利用。 利用废弃混凝土，回收并生产新混凝土所需要的原材料既符合绿色生产经 营方式，降低了对天然砂的开采使用以达到保护环境的要求，同时减轻了 天然砂价格上升所带来的建筑成本增加等问题。
目前在废弃混凝土回收再利用方面已有大量的研究成果，但大部分研究 成果表明再生骨料性能差，致使其使用推广难，其中再生细骨料粉多、吸 水率高等现象尤为明显。为有效提高再生细骨料的性能，达到全取代河砂 配制混凝土的目的，中国发明专利CN10109974B中公开了一种建筑废弃物 的处理及再生利用方法。制备工艺过程如下：先将建筑废弃物按种类进行 分选；分别破碎后，剔除杂质；再将其全部破碎或碾磨至5mm以下，得到 全再生细骨料。全再生细骨料改善了传统再生细骨料物理性能差、难以在 再生砂浆和再生混凝土中应用的问题。
虽然全再生细骨料的骨料性能得到了改善，但目前混凝土配合比设计一 般还是采用《普通混凝土配合比设计规程》，以全再生细骨料等质量或等体 积取代河砂。该标准主要针对普通细骨料，对于全再生细骨料还是有很多 不适应的地方，粉多，吸水率高，导致掺入的水多，强度低，或者掺的外 加剂多，成本高等难题，很难设计出一个合理的配合比。同时，对于高强 度等级的混凝土强度要求较高，在进行配合比设计时会使用较多的胶凝材料特别是水泥用量来保证质量，这样生产的高强度混凝土不仅费用高而且 达不到保护环境的要求。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种用全再生细骨料配制的C50高性能混凝 土，旨在解决高强度等级全再生细骨料混凝土水泥用量多，成本高等难题， 同时使其具有良好的工作性能和符合要求的强度指标。
本发明的目的是这样实现的：
一种用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，各组分及用量包括： 胶凝材料、粗骨料、细骨料、减水剂、水，其中，
所述细骨料为全再生细骨料，所述胶凝材料用量为400～430kg/m3，水 胶比为0.33～0.35，砂率为38％～40％，粗骨料和全再生细骨料的用量根据体 积法计算得到，减水剂的折固用量为胶凝材料的0.3～0.5％。
进一步地，所述胶凝材料包括42.5或52.5级硅酸盐水泥、矿渣微粉、 粉煤灰，其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的0％～30％，粉煤灰用量为胶 凝材料质量的0～10％，同时，所述矿渣微粉和粉煤灰的总用量不超过胶凝 材料质量的30％。
进一步地，所述的粗骨料为碎石，粗骨料最大粒径小于等于31.5mm。
进一步地，所述的全再生细骨料的附加水量为其质量与饱和面干吸水 率乘积的10％～40％，附加水不计入水胶比。
进一步地，所述再生细骨料为将废弃混凝土全部破碎为粒径小于 4.75mm的再生细骨料，其微粉含量为7.0％～15.0％，饱和面干吸水率为 5.0％～7.0％。
进一步地，所述的体积法是根据混凝土拌合物的体积等于各组成材料 绝对体积和混凝土拌和物中所含空气的体积总和来计算，可按下列方程组 计算粗、细骨料用量：
式中mco——计算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg；
mko——计算配合比每立方米混凝土的矿渣微粉用量，kg；
mfo——计算配合比每立方米混凝土的粉煤灰用量，kg；
mgo——计算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量，kg；
mso——计算配合比每立方米混凝土的细骨料用量，kg；
mjo——计算配合比每立方米混凝土的减水剂量，kg；
mwo——计算配合比每立方米混凝土的用水量，kg；
ρc——水泥密度，kg/m3；
ρk——粉煤灰密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρg——粗骨料的表观密度，kg/m3；
ρs——细骨料的表观密度，kg/m3；
ρj——减水剂的密度，kg/m33；
ρw——水的密度，kg/m3，可取1000kg/m3；
α——混凝土含气量百分数，取1.0～1.5％；
βs——砂率，％。
本发明的突出优点是：将废弃混凝土全部破碎为粒径小于4.75mm的全 再生细骨料，利用全再生细骨料中的微粉填充砂石骨料的空隙，从而降低 浆体的用量，达到降低胶凝材料用量、节约成本、改善混凝土性能的效果。 与C50河砂混凝土中胶凝材料用量为450～480kg/m3相比，每方混凝土可降 低胶凝材料用量20～80kg。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步详细的描述。应当理解，此处所描述的 具体实施案例仅用于解释本发明，并不限定此发明。
实施例一
一种用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，各组分及用量包括： 胶凝材料、粗骨料、细骨料、减水剂、水，其中，
所述的粗骨料为碎石，粗骨料最大粒径等于31.5mm。
所述细骨料为将废弃混凝土全部破碎为粒径小于4.75mm的全再生细 骨料，其微粉含量为10.6％，饱和面干吸水率为6.5％。
所述的全再生细骨料的附加水量为其饱和面干吸水率的30％，附加水 不计入水胶比。
所述胶凝材料用量为400kg/m3，水胶比为0.35，砂率为40％，粗骨料 和全再生细骨料的用量根据体积法计算得到，减水剂的折固用量为胶凝材 料的0.4％。
所述胶凝材料包括42.5级硅酸盐水泥、S95级矿渣微粉、II级粉煤灰， 其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的20％。由单方混凝土中胶凝材料用量 为400kg，计算得到水泥用量为320kg，矿渣微粉为80kg。
由减水剂的折固用量为胶凝材料的0.4％，计算得到减水剂的固体用量 为1.6kg，按固含量为20％，计算得到减水剂液体用量为8kg，其中水含量 为6.4kg。
由水胶比为0.35，计算得到混凝土单方用水量为140kg。扣除减水剂的 水，另外需加水133.6kg。
测定的材料密度分别为水泥3100kg/m3，矿渣微粉为2850kg/m3，粉煤 灰微粉2200kg/m3，减水剂的密度为1050kg/m3，全再生细骨料的表观密度 为2470kg/m3，石子的表观密度为2650kg/m3。按JGJ 55-2011《普通混凝土 配合比设计规程》的体积法计算砂石用量，含气量取1.5％。
体积法是根据混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土 拌和物中所含空气的体积总和来计算，可按下列方程组计算粗细骨料用量：
式中mco——计算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg；
mko——计算配合比每立方米混凝土的矿渣微粉用量，kg；
mfo——计算配合比每立方米混凝土的粉煤灰用量，kg；
mgo——计算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量，kg；
mso——计算配合比每立方米混凝土的细骨料用量，kg；
mjo——计算配合比每立方米混凝土的减水剂量，kg；
mwo——计算配合比每立方米混凝土的用水量，kg；
ρc——水泥密度，kg/m3；
ρk——粉煤灰密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρg——粗骨料的表观密度，kg/m3；
ρs——细骨料的表观密度，kg/m3；
ρj——减水剂的密度，kg/m33；
ρw——水的密度，kg/m3，可取1000kg/m3；
α——混凝土含气量百分数，
βs——砂率，％；
计算得到全再生细骨料为734kg，粗骨料为1101kg。
根据全再生细骨料的附加水量为其饱和面干吸水率的30％，计算得到 附加水为14.3kg。
实施例二
一种用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，各组分及用量包括： 胶凝材料、粗骨料、细骨料、减水剂、水，其中，
所述原材料种类和性能与实施例一相同。
所述胶凝材料用量为430kg/m3，水胶比为0.33，砂率为38％，粗骨料 和全再生细骨料的用量根据体积法计算得到，减水剂的折固用量为胶凝材 料的0.45％。
所述胶凝材料包括42.5级硅酸盐水泥、S95级矿渣微粉、II级粉煤灰， 其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的20％，粉煤灰用量为胶凝材料质量的 10％。
按实施例一的方法计算得到单方混凝土中原材料用量为：
水泥301kg，矿渣微粉86kg，粉煤灰43kg，减水剂9.68kg，水134.2kg， 全再生细骨料681kg，粗骨料1111kg。全再生细骨料附加水为13.3kg。
实施例三
一种用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，各组分及用量包括： 胶凝材料、粗骨料、细骨料、减水剂、水，其中，
所述原材料种类和性能与实施例一相同。
所述胶凝材料用量为420kg/m3，水胶比为0.34，砂率为39％，粗骨料 和全再生细骨料的用量根据体积法计算得到，减水剂的折固用量为胶凝材 料的0.42％。
所述胶凝材料包括42.5级硅酸盐水泥、S95级矿渣微粉、II级粉煤灰， 其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的10％。
按实施例一的方法计算得到单方混凝土中原材料用量为：
水泥378kg，矿渣微粉42kg，减水剂8.82kg，水135.7kg，全再生细骨 料708kg，粗骨料1107kg。全再生细骨料附加水为13.8kg。
采用不同配合比设计参数的混凝土配合比和性能见下表
由上表可见，用全再生细骨料配比制的混凝土，强度均符合C50混凝 土强度要求。不仅将建筑垃圾资源再利用，响应国家绿色建筑的号召，而 且由于利用的是废弃物，经过合理设计后与河砂混凝土相比降低了胶凝材 料，每立方米能降低胶凝材料20kg-80kg，制备混凝土的成本大大降低。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围 并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范 围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都 属于本发明专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，其特征在于，各组分及用量包括：胶凝材料、粗骨料、细骨料、减水剂、水，其中，所述细骨料为全再生细骨料，所述胶凝材料用量为400～430kg/m3，水胶比为0.33～0.35，砂率为38％～40％，粗骨料和全再生细骨料的用量根据体积法计算得到，减水剂的折固用量为胶凝材料的0.3～0.5％。
2.根据权利要求1所述的用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，其特征在于，所述胶凝材料包括42.5或52.5级硅酸盐水泥、矿渣微粉、粉煤灰，其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的0％～30％，粉煤灰用量为胶凝材料质量的0～10％，同时，所述矿渣微粉和粉煤灰的总用量不超过胶凝材料质量的30％。
3.根据权利要求1所述的用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，其特征在于，所述的粗骨料为碎石，粗骨料最大粒径小于等于31.5mm。
4.根据权利要求1所述的用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，其特征在于，所述的全再生细骨料的附加水量为其质量与饱和面干吸水率乘积的10％～40％，附加水不计入水胶比。
5.如权利要求1-4中任一项所述的用全再生细骨料制备的C50高性能混凝土，其特征在于，所述全再生细骨料为将废弃混凝土全部破碎为粒径小于4.75mm的再生细骨料，其微粉含量为7.0％～15.0％，饱和面干吸水率为5.0％～7.0％。
6.根据权利要求1所述的用全再生细骨料配制的C50高性能混凝土，其特征在于，所述的体积法是根据混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气的体积总和来计算，可按下列方程组计算粗、细骨料用量：
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式中mco——计算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg；
mko——计算配合比每立方米混凝土的矿渣微粉用量，kg；
mfo——计算配合比每立方米混凝土的粉煤灰用量，kg；
mgo——计算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量，kg；
mso——计算配合比每立方米混凝土的细骨料用量，kg；
mjo——计算配合比每立方米混凝土的减水剂量，kg；
mwo——计算配合比每立方米混凝土的用水量，kg；
ρc——水泥密度，kg/m3；
ρk——粉煤灰密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρg——粗骨料的表观密度，kg/m3；
ρs——细骨料的表观密度，kg/m3；
ρj——减水剂的密度，kg/m33；
ρw——水的密度，kg/m3，可取1000kg/m3；
α——混凝土含气量百分数，可取1.0～1.5％；
βs——砂率，％。
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