CN108264292A - 一种建筑垃圾可控低强材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种建筑垃圾可控低强材料及应用。该建筑垃圾可控低强材料由包括以下原料搅拌制得：建筑垃圾再生细骨料和胶凝材料；所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和再生细粉；所述再生细粉由砖混建筑垃圾破碎而成，细度模数为25％～30％，45μm方孔筛筛余。本发明使用含有特定细度模数的砖混建筑垃圾与粉煤灰和水泥的胶凝材料，与建筑垃圾再生细骨料以及水混合搅拌制备得到的建筑垃圾可控低强材料抗压强度适中，满足可控低强材料作为回填材料所需的强度，其自流平的特性可填充传统回填材料难以填充的狭小空间，施工中无需夯实即可使结构密实。

Description

一种建筑垃圾可控低强材料及其应用

技术领域

本发明涉及建筑材料资源化技术领域，更具体地，涉及一种建筑垃圾可控低强材料及其应用。

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(ACI116R)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。

我国现阶段拆除产生的建筑大多是砖混结构或砖木结构，建筑垃圾中含有大量的废弃砖瓦、黏土等材料，废混凝土块、砂浆块相对较少。废砖瓦骨料在破碎过程中会产生大量的微细材料。但是，现今我国建筑垃圾资源化利用主要通过生产再生骨料，制备再生砖、再生混凝土、再生砂浆、再生砌块等再生产品以及用作公路、道路的基层和底基层材料，对于含泥量高、比表面积大、需水量大、容易导致再生混凝土和砂浆等再生制品强度低、干缩变形大、耐久性能不良的建筑垃圾再生微细颗粒材料，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。

目前国内外还没有专门针对使用建筑垃圾来制备CLSM的相关报道。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种建筑垃圾可控低强材料，该建筑垃圾可控低强材料由包括以下原料经搅拌制得：建筑垃圾再生细骨料和胶凝材料；所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和再生细粉；所述再生细粉由砖混建筑垃圾破碎而成，细度为25％～30％，45μm方孔筛筛余。

本发明使用含有特定细度模数的砖混建筑垃圾与粉煤灰和水泥的胶凝材料，与建筑垃圾再生细骨料混合搅拌制备得到的建筑垃圾可控低强材料抗压强度适中，当与水混合时，满足可控低强材料作为回填材料所需的强度，其自流平的特性可填充传统回填材料难以填充的狭小空间，施工中无需夯实即可使结构密实。

其中，“细度为25％～30％，45μm方孔筛筛余”可以表示为“细度为25％～30％(45μm方孔筛筛余)”，均指使用45μm的方孔筛时其筛余为25％～30％。

在本发明一个优选实施方式中，再生细粉的细度优选为28％，45μm方孔筛筛余。

在本发明一个优选实施方式中，胶凝材料中水泥、粉煤灰和再生细粉的重量比值为(2～6)：(4～8)：(1～4)，优选为2:5:3。

其中，水泥可以为硅酸盐系水泥，优选为P˙O 42.5硅酸盐水泥。其中，P˙O 42.5硅酸盐水泥通常指市售的P˙O 42.5普通硅酸盐水泥，三天抗压强度在17.0MPa左右。

其中，本发明实施方式中粉煤灰优选为F类粉煤灰。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，F类粉煤灰通常是由燃烧无烟煤所得。

在本发明一个优选实施方式中，建筑垃圾再生细骨料由砖混建筑垃圾破碎而成，细度模数为2.3～3.0，优选为2.6。

其中，再生细粉可以优选由上述建筑垃圾再生细骨料在转速300r/min条件下经球磨机研磨30分钟制备而成。

在本发明一个优选实施方式中，建筑垃圾再生细骨料和所述胶凝材料的质量比为(4～10):1。在上述用量比范围内，有助于保障所述材料的抗压强度，尤其是28天抗压强度。

其中，在保证回填材料所需的强度，同时也有利于后续开挖，提高其自流平特性，建筑垃圾再生细骨料和所述胶凝材料的质量比为(6～8):1。

本发明实施方式中的建筑垃圾可控低强材料中胶凝材料优选由水泥、粉煤灰和再生细粉组成，其中，再生细粉由砖混建筑垃圾破碎而成，细度模数为25％～30％，45μm方孔筛筛余。

在本发明一个优选实施方式中，建筑垃圾可控低强材料由包括以下原料搅拌制得：建筑垃圾再生细骨料和胶凝材料，其中胶凝材料由水泥、粉煤灰和再生细粉组成；再生细粉由砖混建筑垃圾破碎而成，细度模数为25％～30％，45μm方孔筛筛余。其中，建筑垃圾再生细骨料和所述胶凝材料的质量比为4～10:1，水泥、粉煤灰和再生细粉的重量比为(2～6):(4～8):(1～4)。

其中，优选将再生细骨料固定为19重量份，在具体实施例中以1重量份为100g来详述本发明。

本发明的另一个目的在于提供上述建筑垃圾可控低强材料在回填材料中的应用，其特征在于，使用水与所述建筑垃圾可控低强材料混合，以形成所述回填材料。

其中，水和胶凝材料的质量比为(1.3～3):1，优选为(1.8～2.4):1。

在本发明一个优选实施方式中，该回填材料中所述建筑垃圾再生细骨料和所述胶凝材料的质量比为(4～10):1，所述水和所述胶凝材料的质量比为(1.3～3):1；其中，所述胶凝材料由重量比值为(2～6):(4～8):(1～4)的水泥、粉煤灰和再生细粉组成；所述再生细粉由砖混建筑垃圾破碎而成，细度模数为25％～30％，45μm方孔筛筛余。

为了更适于一般回填工程以及空间狭窄或存在死角难以操作的回填工程，该回填材料中所述建筑垃圾再生细骨料和所述胶凝材料的质量比为6:1，所述水和所述胶凝材料的质量比为(1.8～2):1；其中，所述胶凝材料由重量比值为2:5:3的水泥、粉煤灰和再生细粉组成；所述再生细粉由砖混建筑垃圾破碎而成，细度模数为28％，45μm方孔筛筛余。

在本发明一个优选实施方式中，上述回填材料的制备方法优选为：

将所述再生细骨料和所述胶凝材料混合搅拌，搅拌速率为60r/min～65r/min，拌合5s后加入所述水，继续搅拌30～60s。

具体优选为：

在搅拌前，先用湿布将搅拌锅和搅拌叶擦净、润湿，向搅拌机中加入所述再生细骨料及胶凝材料，启动搅拌锅，搅拌速率(60±5)r/min，拌合5s后加入所述水，继续搅拌30～60s后即得。

本发明的建筑垃圾可控低强材料的28天抗压强度在0.3～2.1MPa之间，满足回填材料所需的强度，流动度介于90mm～290mm之间，其自流平的特性可填充传统回填材料难以填充的狭小空间，施工中无需夯实即可使结构密实。同时，在特定的砂灰比(建筑垃圾再生细骨料与胶凝材料的重量比值)和水胶比(水与胶凝材料的重量比值)时，建筑垃圾可控低强材料既能满足回填材料所需的强度也能有利于后续开挖。

本发明大量应用了其他建筑材料难以应用的建筑垃圾再生细粉和建筑垃圾再生细骨料，为建筑垃圾资源化提供了一个新的途径。

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。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规技术手段。若未特别指明，实施例中所用的试剂为市售。

实施例1

本实施例提供了一种建筑垃圾可控低强材料(CLSM)，由1900g建筑垃圾再生细骨料、475g胶凝材料以及617.5g水搅拌制得。其中，建筑垃圾再生细骨料经砖混结构破碎而得的中砂，细度模数为2.6。胶凝材料由质量比为2:5:3的再生细粉、水泥、粉煤灰组成。再生细粉是细度模数为2.6的建筑垃圾再生细骨料在转速300r/min条件下经球磨机研磨30分钟制备而成，该再生细粉的细度为28％(45μm方孔筛筛余)。

该建筑垃圾可控低强材料的制备方法如下：

在搅拌前，先用湿布将搅拌锅和搅拌叶擦净、润湿，向搅拌机中加入1900g再生细骨料及475g胶凝材料，启动搅拌锅，搅拌速率(60±5)r/min，拌合5s后加入617.5g水，继续搅拌30～60s。

该建筑垃圾可控低强材料的坍塌扩展度为222.5mm，28天抗压强度为2.2Mpa。

实施例2-11

实施例2-11与实施例1相同的原料与步骤均相同，不同仅在于砂灰比(建筑垃圾再生细骨料与胶凝材料的重量比值)和水胶比(水与胶凝材料的重量比值)，具体配合比及得到的建筑垃圾可控低强材料的基本性能如下表1：

表1不同砂灰比和水胶比得到的建筑垃圾可控低强材料的基本性能

其中，上述建筑垃圾可控低强材料的基本性能是按照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GBT 17671-1999)中公开的方法所测得。

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 (10)

1.一种建筑垃圾可控低强材料，其特征在于，由包括以下组分的原料制备而成：建筑垃圾再生细骨料和胶凝材料；

所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和再生细粉；所述再生细粉由砖混建筑垃圾破碎而成，细度为25％～30％，45μm方孔筛筛余。

2.根据权利要求1所述的建筑垃圾可控低强材料，其特征在于，所述水泥、粉煤灰和再生细粉的重量比值为(2～6)：(4～8)：(1～4)，优选为2:5:3。

3.根据权利要求1或2所述的建筑垃圾可控低强材料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐系水泥，和/或，所述粉煤灰为F类粉煤灰。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的建筑垃圾可控低强材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生细骨料由砖混建筑垃圾破碎而成，细度模数为2.3～3.0，优选为2.6。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的建筑垃圾可控低强材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生细骨料和所述胶凝材料的质量比为(4～10):1。

6.根据权利要求5所述的建筑垃圾可控低强材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生细骨料和所述胶凝材料的质量比为(6～8):1。

7.根据权利要求1所述的建筑垃圾可控低强材料，其特征在于，所述建筑垃圾再生细骨料和所述胶凝材料的质量比为(4～10):1；其中，所述胶凝材料由重量比值为(2～6):(4～8):(1～4)的水泥、粉煤灰和再生细粉组成；所述再生细粉由砖混建筑垃圾破碎而成，细度为25％～30％，45μm方孔筛筛余。

8.权利要求1～7中任一项所述的建筑垃圾可控低强材料在回填材料中的应用，其特征在于，使用水与所述建筑垃圾可控低强材料混合，以形成所述回填材料。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述水和所述胶凝材料的质量比为(1.3～3):1，优选为(1.8～2.4):1。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述回填材料的制备方法为：

将所述再生细骨料和所述胶凝材料混合搅拌，搅拌速率为60r/min～65r/min，拌合5s后加入所述水，继续搅拌30～60s。