一种高强度再生细骨料混凝土

1.本发明涉及一种混凝土，尤其涉及一种高强度再生细骨料混凝土。


背景技术：

2.随着社会的高速发展，城镇化发展水平不断提高，城市的更新发展带来了大量建筑旧改和新建筑开发工程，由此引发了大量建筑垃圾堆积和建筑原材料不足两大难题。基础设施的拆旧建新产生了大量的废弃建筑材料，其中废弃混凝土约占建筑垃圾的30％。传统处理废弃混凝土的方法主要是将其运到郊外进行堆放或填埋，不仅需要花费大量的物流费用，对环境造成二次污染，而且会占用大量宝贵的土地资源。如果将废弃混凝土经过一定处理后制成再生细骨料，再次用于制备新的混凝土建筑，不仅能有效解决废弃混凝土的处理和再生利用的问题，而且用再生细骨料替代天然细骨料，可以减少建筑业对天然细骨料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，解决了天然细骨料的日益匮乏和大量砂石开采对生态环境的破坏的问题，保护了人类的生存环境。
3.与天然细骨料相比，废弃混凝土通过破碎、筛分后制备的再生细骨料内部容易产生大量微裂纹，导致其孔隙率相比于天然骨料明显提高，密度偏小，容易出现开裂现象。同时再生细骨料表面附着老旧水泥砂浆，使其表面粗糙、孔隙较多且多棱角，具有压碎指标大、吸水率高、表观密度低等特点，导致使用其制备的再生混凝土的强度较低、耐久性较差，因此现有技术中再生细骨料一般只能配制低强度等级且工作性较差的混凝土(c15～c30)，极大地限制了再生细骨料混凝土在实际工程中的应用的问题。目前亟需对再生细骨料混凝土的制备方法进行改进，进而增强再生混凝土的强度。
4.现有技术中，目前主要有两种方法制备再生细骨料混凝土：一、采用传统的混凝土制备方法，即根据《jgj 55-2011普通混凝土配合比设计规程》计算再生细骨料混凝土的配合比，将原材料混合后加入混凝土搅拌机进行拌合，根据这种方法制备的再生细骨料混凝土的工作性较小，施工性能较差。二、将细骨料提前预湿，根据《db37/t5176-2021再生混凝土配合比设计规程》计算再生细骨料混凝土的配合比，将原材料混合后加入混凝土搅拌机进行拌合，根据这种方法制备的再生细骨料混凝土的工作性得到明显改善，但再生细骨料混凝土的力学性能较差，28d抗压强度显著下降。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明旨在提供一种工作性优良的高强度再生细骨料混凝土。
6.技术方案：本发明所述的高强度再生细骨料混凝土，包括以下重量份原料：
7.硅酸盐水泥：262～395份
8.天然粗骨料：1071～1117份
9.再生细骨料：628～841份
10.矿物掺合料：65～99份
11.减水剂：2～7份
12.拌合水：181～187份
13.制备时先将上述重量份的天然粗骨料、硅酸盐水泥、矿物掺合料、再生细骨料依次投料，干拌均匀得到干混料，再将88～95重量份拌合水和减水剂搅拌均匀，加入干混料继续搅拌，最后加入剩下拌合水搅拌均匀，制成再生细骨料混凝土，静置养护。
14.优选地，所述硅酸盐水泥为po 42.5水泥。
15.优选地，所述天然粗骨料为两种粒径天然玄武岩粗骨料混合而成，其中粒径5～10mm含量38％～44％；粒径9.5～16mm含量56％～62％。
16.优选地，所述矿物掺合料为粉煤灰。
17.优选地，所述再生细骨料细度模数为2.7～3.6，饱和面干吸水率为应在8％～15％。
18.优选地，所述减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率在20％以上，减水剂掺量在硅酸盐水泥与矿物掺合料总量的0.5％～1.5％。
19.优选地，所述拌合水包括配合比设计时确定的用水量和根据再生细骨料吸水率确定的附加水，附加水为再生细骨料质量的2.5％～4％。
20.优选地，所述干拌时间为170～190秒，两次加入拌合水后的搅拌时间均为60～120s。
21.发明原理：运用再生细骨料取代天然细骨料制备再生混凝土时，由于再生细骨料较高的吸水率，吸收了混凝土拌合物中的部分自由水，使得再生混凝土的工作性下降，本发明通过在拌合过程中添加附加水来补充被吸收的这部分水，改善再生混凝土性能。在混凝土拌合物中直接加入水会改变混凝土实际水灰比，影响其力学性能，并且再生细骨料在混凝土拌合过程中并不能完全吸收其多需的水，因此本发明通过大量的试验量化附加水的掺量，并通过两次加入拌合水的方法使再生细骨料充分吸水。
22.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)所述再生细骨料混凝土可以满足现阶段一般建筑工程等所需混凝土的物理力学性能与工作性能，具有较高的流动性与扩展度；(2)免除再生细骨料预湿过程，在干燥原材料条件下进行混凝土的制备，节省了预湿再生细骨料的空间，降低了再生混凝土在预湿过程产生的误差，并且在未预湿的条件下可以达到良好的工作性；(3)由于再生细骨料未经过额外的改性操作，降低了制造成本，减少了生产过程中的额外过程，便于搅拌站直接运用。
具体实施方式
23.下面结合具体实例对本发明的技术方案作进一步说明。
24.实施例1
25.1、选用的水泥材料为海螺集团中国水泥厂po 42.5级水泥；粉煤灰为河南郑州发电厂生产ii级粉煤灰；减水剂为江苏苏博特有限公司售高效聚羧酸减水剂，减水率为30％，天然粗骨料为玄武岩粗骨料，其中粒径5～10mm占总质量分数的40％；粒径9.5～16mm占总质量分数的60％，再生细骨料的细度模数为3.3，饱和面干吸水率为11.5％。
26.2、按以下重量称量材料
[0027][0028]
3、具体制备过程如下：
[0029]
1)将262重量份的水泥与65重量份的粉煤灰以及841重量份的再生细骨料与1071重量份的天然粗骨料加入混凝土搅拌机中以45r/min转速搅拌3min，得到均匀的干混料。
[0030]
2)将2重量份的高效减水剂与93重量份的拌合水搅拌混合均匀，后缓慢加入干混料中，搅拌机转速为45r/min，搅拌60～120秒至均匀，加入剩下的94重量份的拌合水搅拌60～120秒至均匀，形成流动性能优良的混凝土基体。
[0031]
3)混凝土成型后静置1天，转入标准养护室进行养护28天，养护室温度控制在20
±
2℃，相对湿度控制在95％以上。
[0032]
4、养护龄期达到28天时按照标准gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对再生混凝土的28天抗压强度、抗折强度、弹性模量进行测试，测试结果如表1所示。
[0033]
实施例2
[0034]
1、选用的水泥材料为海螺集团中国水泥厂po 42.5级水泥；粉煤灰为河南郑州发电厂生产ii级粉煤灰；减水剂为江苏苏博特有限公司售高效聚羧酸减水剂，减水率为30％；天然粗骨料为玄武岩粗骨料，其中粒径5～10mm占总质量分数的40％；粒径9.5～16mm占总质量分数的60％，再生细骨料的细度模数为3.3，饱和面干吸水率为11.5％。
[0035]
2、按以下重量称量材料
[0036][0037][0038]
3、具体制备过程如下：
[0039]
1)将322重量份的水泥与81重量份的粉煤灰以及734重量份的再生细骨料与1101重量份的天然粗骨料加入混凝土搅拌机中以45r/min转速搅拌3min，得到均匀的干混料。
[0040]
2)将4重量份的高效减水剂与92重量份的水搅拌混合均匀，后缓慢加入干混料中，搅拌机转速为45r/min，搅拌60～120秒至均匀，加入剩下的92重量份的拌合水搅拌60～120秒至均匀，形成流动性能优良的混凝土基体。
[0041]
3)混凝土成型后静置1天，转入标准养护室进行养护28天，养护室温度控制在20
±
2℃，相对湿度控制在95％以上。
[0042]
4、养护龄期达到28天时按照标准gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法
标准》对再生混凝土的28天抗压强度、抗折强度、弹性模量进行测试，测试结果如表1所示。
[0043]
实施例3
[0044]
1、案例3中选用的水泥材料为海螺集团中国水泥厂po 42.5级水泥；粉煤灰为河南郑州发电厂生产ii级粉煤灰；减水剂为江苏苏博特有限公司售高效聚羧酸减水剂，减水率为30％；天然粗骨料为玄武岩粗骨料，其中粒径5～10mm占总质量分数的40％；粒径9.5～16mm占总质量分数的60％，再生细骨料的细度模数为3.3，饱和面干吸水率为11.5％。
[0045]
2、按以下重量称量材料
[0046][0047]
3、具体制备过程如下：
[0048]
1)将395重量份的水泥与99重量份的粉煤灰以及628重量份的再生细骨料与1117重量份的天然粗骨料加入混凝土搅拌机中以45r/min转速搅拌3min，得到均匀的干混料。
[0049]
2)将7重量份的高效减水剂与91重量份的水搅拌混合均匀，后缓慢加入干混料中，搅拌机转速为45r/min，搅拌60～120秒至均匀，加入剩下的90重量份的拌合水搅拌60～120秒至均匀，形成流动性能优良的混凝土基体。
[0050]
3)混凝土成型后静置1天，转入标准养护室进行养护28天，养护室温度控制在20
±
2℃，相对湿度控制在95％以上。
[0051]
4、养护龄期达到28天时按照标准gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对超高性能混凝土的28天抗压强度、初裂强度、抗折强度、断裂韧性、弹性模量进行测试，测试结果如表1所示。
[0052]
对比例
[0053]
1、对比例中选用的水泥材料为海螺集团中国水泥厂po 42.5级水泥；粉煤灰为河南郑州发电厂生产ii级粉煤灰；减水剂为江苏苏博特有限公司售高效聚羧酸减水剂，减水率为30％；天然粗骨料为玄武岩粗骨料，其中粒径5～10mm占总质量分数的40％；粒径9.5～16mm占总质量分数的60％，再生细骨料的细度模数为3.3，饱和面干吸水率为11.5％。
[0054]
2、按以下重量称量材料
[0055][0056]
3、具体制备过程如下：
[0057]
1)将262重量份的水泥与65重量份的粉煤灰以及841重量份的再生细骨料与1071重量份的天然粗骨料加入混凝土搅拌机中以45r/min转速搅拌3min，得到均匀的干混料。
[0058]
2)将2重量份的高效减水剂与161重量份的拌合水搅拌混合均匀，后缓慢加入干混料中，搅拌机转速为45r/min，搅拌时间为3min，形成流动性能优良的混凝土基体。
[0059]
3)混凝土成型后静置1天，转入标准养护室进行养护28天，养护室温度控制在20
±
2℃，相对湿度控制在95％以上。
[0060]
4、养护龄期达到28天时按照标准gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对再生混凝土的28天抗压强度、抗折强度、弹性模量进行测试，测试结果如表1所示。
[0061]
表1.实施例1-3的具体物理力学性能
[0062] 扩展度/mm抗压强度/mpa抗折强度/mpa弹性模量/gpa实施例136038.54.2544.78实施例241044.94.7445.68实施例346058.45.3146.84对比例34023.42.4144.53

技术特征：
1.一种高强度再生细骨料混凝土，其特征在于，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥：262～395份天然粗骨料：1071～1117份再生细骨料：628～841份矿物掺合料：65～99份减水剂：2～7份拌合水：181～187份制备时先将上述重量份的天然粗骨料、硅酸盐水泥、矿物掺合料、再生细骨料依次投料，干拌均匀得到干混料，再将88～95重量份拌合水和减水剂搅拌均匀，加入干混料继续搅拌，最后加入剩下拌合水搅拌均匀，制成再生细骨料混凝土，静置养护。2.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥为po 42.5水泥。3.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，所述天然粗骨料为两种粒径天然玄武岩粗骨料混合而成，其中粒径5～10mm占总质量分数的38％～44％；粒径9.5～16mm占总质量分数的56％～62％。4.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，所述矿物掺合料为粉煤灰。5.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，所述再生细骨料的细度模数为2.7～3.6，饱和面干吸水率为8％～15％。6.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，所述减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率在20％以上。7.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，所述减水剂掺量为硅酸盐水泥与矿物掺合料总量的0.5％～1.5％。8.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，所述拌合水包括配合比设计时确定的用水量和根据再生细骨料吸水率确定的附加水。9.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，所述干拌时间为170～190秒。10.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土，其特征在于，两次加入拌合水后的搅拌时间均为60～120s。

技术总结
本发明公开了一种高强度再生细骨料混凝土，原材料包括262～395份硅酸盐水泥、1071～1117份天然粗骨料、628～841份再生细骨料、65～99份矿物掺合料、2～7份减水剂、181～187份拌合水，其制备方法包括称量、预混合和搅拌步骤。本申请的再生细骨料混凝土，以再生细骨料替代天然细骨料，原理绿色，工作性优良，力学性能优异，符合绿色环保的发展理念，综合实用性强，解决了现有技术中再生细骨料一般只能配制低强度等级且工作性较差的混凝土(C15～C30)，极大地限制了再生细骨料混凝土在实际工程中的应用的问题，值得推广应用。值得推广应用。


技术研发人员：高建明 王阳
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/9