CN107285697A - 一种用全再生细骨料配制的c80高性能混凝土 - Google Patents

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赵茂伶
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郭文瑛
苏延
王恒昌
邱智育
张凯翔
刘伯达
陈百曦
罗翼锋
陈前谱
宋紫微
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    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本发明公开了一种用全再生细骨料配制的C80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490~530kg/m3，水胶比为0.23~0.25，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1.0~1.5%。制得的C80高性能混凝土，解决了用再生细骨料配制高强混凝土的难题，并有效利用全再生细骨料中的微粉取代胶凝材料，每立方米混凝土较河砂混凝土能降低胶凝材料用量30kg~130kg，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C80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C80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C80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C80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490～530kg/m3，水胶比为0.23～0.25，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1.0～1.5％。
进一步地，所述的胶凝材料包括42.5或52.5级硅酸盐水泥、矿渣微粉、粉煤灰、硅灰，其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的10％～30％，粉煤灰用量为胶凝材料质量的0～10％，硅灰用量为胶凝材料质量的0～10％，矿渣微粉、粉煤灰和硅灰的总用量不超过胶凝材料质量的45％。
进一步地，所述的粗骨料为碎石，粗骨料最大粒径小于等于25mm。
进一步地，所述全再生细骨料的附加水量为其质量与饱和面干吸水率的乘积的10％～60％，附加水不计入水胶比。
进一步地，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的全再生细骨料，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；
mho——计算配合比每立方米混凝土的硅灰用量，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——矿渣微粉密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρh——硅灰密度，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，％。
相比现有技术，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C80河砂混凝土中胶凝材料用量为560～620kg/m3相比，每方混凝土可降低胶凝材料用量30～130kg。
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C80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25mm。
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9.6％，饱和面干吸水率为6.6％。
所述的全再生细骨料的附加水量为其饱和面干吸水率的60％，附加水不计入水胶比。
所述胶凝材料用量为490kg/m3，水胶比为0.25，，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1.2％。
所述胶凝材料包括52.5级硅酸盐水泥、S95级矿渣微粉、I级粉煤灰、硅灰，其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的20％，硅灰用量为胶凝材料质量的10％。由单方混凝土中胶凝材料用量为490kg，计算得到水泥用量为 343kg，矿渣微粉为98kg，硅灰为49kg。
由减水剂的折固用量为胶凝材料的1.2％，计算得到减水剂的固体用量为5.88kg，按固含量为20％，计算得到减水剂液体用量为29.4kg，其中水含量为23.5kg。
由水胶比为0.25，计算得到混凝土单方用水量为122.5kg。扣除减水剂的水，另外需加水99kg。
测定的材料密度分别为水泥3140kg/m3，矿渣微粉为2850kg/m3，粉煤灰2220kg/m3，硅灰为2100kg/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；
mho——计算配合比每立方米混凝土的硅灰用量，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——矿渣微粉密度，kg/m3；
ρf——粉煤灰密度，kg/m3；
ρh——硅灰密度，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712kg，粗骨料为1068kg。
根据全再生细骨料的附加水量为其饱和面干吸水率的60％，计算得到附加水为28.2kg。
实施例二
一种用全再生细骨料配制的C80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530kg/m3，水胶比为0.23，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1.5％。
所述胶凝材料包括52.5级硅酸盐水泥、S95级矿渣微粉、I级粉煤灰、硅灰，其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的15％，粉煤灰用量为胶凝材料质量的10％，硅灰用量为胶凝材料质量的5％。
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371kg，矿渣微粉79.5kg，粉煤灰53kg，硅灰26.5kg，减水剂39.75kg，水90.1kg，全再生细骨料661kg，粗骨料1078kg。全再生细骨料附加水为 25.8kg。
实施例三
一种用全再生细骨料配制的C80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510kg/m3，水胶比为0.24，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1.3％。
所述胶凝材料包括52.5级硅酸盐水泥、S95级矿渣微粉、I级粉煤灰、硅灰，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5％，硅灰用量为胶凝材料质量的5％。
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357kg，矿渣微粉102kg，粉煤灰25.5kg，硅灰25.5kg，减水剂33.15kg，水95.9kg，全再生细骨料688kg，粗骨料1076kg。全再生细骨料附加水为 27.2kg。
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C80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30kg-130kg,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C80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490～530kg/m3，水胶比为0.23～0.25，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1.0～1.5％。
2.根据权利要求1所述的用全再生细骨料配制的C80高性能混凝土，其特征在于，所述的胶凝材料包括42.5或52.5级硅酸盐水泥、矿渣微粉、粉煤灰、硅灰，其中矿渣微粉用量为胶凝材料质量的10％～30％，粉煤灰用量为胶凝材料质量的0～10％，硅灰用量为胶凝材料质量的0～10％，矿渣微粉、粉煤灰和硅灰的总用量不超过胶凝材料质量的45％。
3.根据权利要求1所述的用全再生细骨料配制的C80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25mm。
4.根据权利要求1所述的用全再生细骨料配制的C80高性能混凝土，其特征在于，全再生细骨料的附加水量为其质量与饱和面干吸水率的乘积的10％～60％，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C80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制备的C80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；
mho——计算配合比每立方米混凝土的硅灰用量，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；
ρh——硅灰密度，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，％。
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