CN108203270A - 一种可控性低强度材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种建筑弃土再生可控性低强度材料(CLSM)及应用，由包括以下原料搅拌制得：建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、粉煤灰、水泥和水；所述建筑弃土为建筑垃圾处置厂生产建筑垃圾再生骨料时产生的含土弃料；所述建筑垃圾再生细骨料为由建筑垃圾破碎加工而成的不大于4.75mm的颗粒；所述可控性低强度材料为具备自流平特性的拌合物，其28d无侧限抗压强度为1.2～8.4MPa。本发明制备的CLSM水化后具有一定的无侧限抗压强度，既可替代传统回填材料，又可用于道路基层和底基层同时有效利用了目前日益增多的建筑弃土和建筑垃圾，减少了土地的占用，节省了天然资源。

Description

一种可控性低强度材料
技术领域
本发明涉及建筑工程废弃物利用领域，尤其涉及一种可控性低强度材料。
背景技术
可控低强材料(Controlled low-strength material，CLSM)是一种具有高流动性，在自重作用下无需或少许振捣下，可自行填充，形成自密实结构的替代传统回填材料的水泥基低强度回填材料。美国混凝土协会(ACI 116R)将CLSM定义为28d抗压强度不大于8.3MPa(1200psi)的材料。可控低强材料是一系列具有不同用途的低强度材料的总称，有可控密实填充材料(controlled density fill,CDF)、流动砂浆(flowable mortar，flowablefill)、流动填充材料(lean mix back-fill)、贫水泥回填材料等别称。
可控低强材料的显著特点是高流动性、自流平和低强度，具有原料来源广、制备工艺和设备简单、易于浇筑、多功能、坚固耐用、允许快速恢复交通、可开挖及挖掘成本低、提高施工人员安全、可全天候施工、可大量利用废弃资源等，可用于工程回填、结构填充、绝缘和隔离填充、路面基层、管道垫层、浸湿控制(水土保持)、孔洞填充、核设施、矿井填充和桥台等工程和构造中。制备CLSM的主要原料为水、水泥、粉煤灰、骨料等，相比一般混凝土材料，CLSM对于原材料的技术质量要求相对低得多，用量却要大得多。原则上讲，从技术、经济的角度出发，只要CLSM混合料能够达到工程的要求与目的，其组成材料并不一定要符合相关规范或标准的规定，各种骨料、工业附产品及废弃资源均可用来制备CLSM。
Amnon Katz和Konstantin Kovler研究了水泥窑灰、沥青混凝土的尾砂、粉煤灰、炉底灰和采石场尾砂这五种工业副产物对可控低强度材料(CLSM)性能的影响。其中发现水泥窑灰具有较强的胶结能力，可以在早期增大拌合物的稠度，有利于降低拌合物的泌水性。M.A.Gabr和John J.Bowders采用矿山酸性排渣矿泥和粉煤灰制备CLSM。矿山酸性排渣矿泥取自沉降池，是地下矿井水通过沉降池用消石灰Ca(OH)2处理后得到的。这种石灰基工业废弃物，与粉煤灰混合后，表现出与水泥相似的自硬化特性。水库污泥的主要组成成分是蒙脱石粘土，当与水混合时会引起一定程度的有害膨胀。Wen-Yih Kuou等对水库污泥进行了有机改性，用改性后的水库污泥代替可控低强度材料中的细骨料。
建筑垃圾经破碎、筛分、分选等处置工艺后，得到再生骨料。其中，再生粗骨料的性质与普通机制砂石较为接近，目前在混凝土等方面有较多应用。而再生细骨料需水量大，在混凝土中利用较为困难，特别是处置过程中产生的含土弃料更是难以利用，除用来制备非烧结实心砖外，一直没有找到合适的可大量应用的途径。
因此，本发明专利主要解决如何有效利用目前日益增多的建筑弃土和建筑垃圾制造CLSM材料(可控性低强度材料)。
发明内容
为了解决利用目前日益增多的建筑垃圾制造CLSM(可控性低强度材料)的问题，本发明提供了一种可控性低强度材料，由包括以下原料搅拌制得：建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、粉煤灰、水泥和水；所述建筑弃土为建筑垃圾处置厂生产再生骨料时产生的含土弃料；所述建筑垃圾再生细骨料为由建筑垃圾破碎加工而成的不大于4.75mm的颗粒。
优选地，建筑弃土的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的5％～30％。
优选地，建筑垃圾再生细骨料的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的50％～90％。
优选地，水泥的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的4％～10％。
本发明提供了一种可控性低强度材料，在制备CLSM(可控性低强度材料)的过程中，固定粉煤灰、建筑弃土和建筑垃圾再生细骨料的质量之和，调整粉煤灰、建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、水泥和水的质量比例，制备出一种具备自流平特性，28d无侧限抗压强度为1.2～8.4MPa的CLSM拌合物。本发明制备的CLSM水化后具有传统的水泥基低强度回填材料的抗压强度；且有效利用了目前日益增多的建筑弃土和建筑垃圾，从而减少了土地的占用，节省了天然资源。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一方面，本发明提供了一种可控性低强度材料，由包括以下原料搅拌制得：建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、粉煤灰、水泥和水；所述建筑弃土为建筑垃圾处置厂生产再生骨料时产生的含土弃料；所述建筑垃圾再生细骨料为由建筑垃圾破碎加工而成的不大于4.75mm的颗粒
具体地，本CLSM(可控性低强度材料)为在基础原料粉煤灰和水泥中加入建筑弃土和建筑垃圾再生细骨料，再加入水搅拌制备而成。其中，建筑弃土为建筑垃圾处置厂生产再生骨料时产生的含土弃料；建筑垃圾再生细骨料为由建筑垃圾破碎加工而成的不大于4.75mm的颗粒。
进一步地，细骨料除使用建筑垃圾再生细骨料外，还可适当加入天然砂或尾矿砂。
本实施例在基础原料粉煤灰和水泥中加入了由建筑垃圾处置得到的建筑弃土和建筑垃圾再生细骨料，再加入水搅拌制备而成，使得建筑垃圾得到了有效利用，且制得了流动性和强度均符合标准的可控性低强度材料。
基于上述实施例，建筑弃土的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的5％～30％。
具体地，因为粉煤灰是一种火山灰材料，制得的可控性低强度材料的强度随着建筑弃土的增加和粉煤灰掺量的减少而降低，为了使得制得的可控性低强度材料的28d无侧限抗压强度为1.2～8.4MPa，建筑弃土的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的5％～30％。
基于上述实施例，建筑垃圾再生细骨料的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的50％～90％。
具体地，由于混合物的比表面积随着粉煤灰用量的减少和砂用量的增加而减小，从而制备可控性低强度材料的用水量随着粉煤灰用量的减少和砂用量的增加而减小，抗压强度随之增加。为了使得制得的可控性低强度材料的28d无侧限抗压强度为1.2～8.4MPa，建筑垃圾再生细骨料的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的50％～90％。
基于上述实施例，水泥的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的4％～10％。
具体地，为了保证制得的可控性低强度材料具有良好的抗压强度和耐水性工作性，水泥的质量为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的4％～10％。
下面根据具体配比，给出三个完整的制备的CLSM的实施例，详细描述如下：
实施例1
本实施例提供了一种可控性低强度材料，原料配比中，建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和为M，其中，粉煤灰的质量为20％*M，建筑垃圾再生细骨料的质量为75％*M，建筑弃土的质量为5％*M，设置水泥的质量为8％*M，加入水的质量为24％*M。
该可控性低强度材料的制备方法为：
搅拌过程中，控制搅拌机的搅拌速度为445-460r/min；先加入质量为24％*M的水，再加入质量为5％*M的建筑弃土，搅拌5分钟；再加入质量为20％*M的粉煤灰和质量为75％*M的建筑垃圾再生细骨料，再搅拌5分钟；最后加入质量为8％*M的水泥，继续搅拌5分钟，得到CLSM拌合物，使搅拌得到的CLSM拌合物流动度为220～250mm，28d无侧限抗压强度为7.4MPa。
实施例2-3
实施例2-3与实施例1相同的原料与步骤均相同，不同仅在于建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、粉煤灰、水泥和水的质量比例，具体配合比及得到的CLSM的基本性能如下表1：
表1不同粉煤灰、建筑垃圾再生细骨料、建筑弃土、水泥和水的配比
其中，M为建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和。在配比过程中，一般固定建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰质量之和，调整建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、粉煤灰、水泥和水的质量比例。
其中，实施例1为有较高强度要求的配合比的建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、粉煤灰、水泥和水的质量比例的情况，得到的CLSM拌合物的28d无侧限抗压强度为7.4MPa；实施例2为建筑垃圾再生细骨料的用量比例接近上限的情况，得到的CLSM拌合物的28d无侧限抗压强度为5.6MPa；实施例3为建筑弃土的用量比例接近上限的情况，得到的CLSM拌合物的28d无侧限抗压强度为1.4MPa，均符合使得到的CLSM拌合物的28d无侧限抗压强度为1.2～8.4MPa的要求。
本发明提供了一种可控性低强度材料，在制备CLSM(可控性低强度材料)的过程中，固定粉煤灰、建筑弃土和建筑垃圾再生细骨料的质量之和，调整粉煤灰、建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、水泥和水的质量比例，制备出一种新型的具备自流平特性，28d无侧限抗压强度为1.2～8.4MPa的CLSM。本发明制备的CLSM水化后具有一定的无侧限抗压强度，既可替代传统回填材料，又可用于道路基层和底基层具有传统的水泥基低强度回填材料的抗压强度，同时有效利用了目前日益增多的建筑弃土和建筑垃圾，从而减少了土地的占用，节省了天然资源。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可控性低强度材料，其特征在于，由包括以下原料搅拌制得：建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料、粉煤灰、水泥和水；所述建筑弃土为建筑垃圾处置厂生产建筑垃圾再生骨料时产生的含土弃料；所述建筑垃圾再生细骨料为由建筑垃圾破碎加工而成的不大于4.75mm的颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种可控性低强度材料，其特征在于，所述建筑弃土的质量为所述建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的5％～30％。
3.根据权利要求1所述的一种可控性低强度材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生细骨料的质量为所述建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰质量之和的50％～90％。
4.根据权利要求1所述的一种可控性低强度材料，其特征在于，所述水泥的质量为所述建筑弃土、建筑垃圾再生细骨料和粉煤灰的质量之和的4％～10％。
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