CN109665778A - 一种强度等级为c40的废砖粗骨料再生混凝土的制备方法 - Google Patents

一种强度等级为c40的废砖粗骨料再生混凝土的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种强度等级为C40的废砖粗骨料再生混凝土的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)废砖的预处理：清除废砖表面的水泥砂浆、泥砂杂质，破碎，筛分，得到公称粒径在5～20mm之间的碎砖；(2)按配比量向搅拌机中投入细骨料、水泥、粉煤灰、硅灰和高效减水剂，搅拌均匀后，加入总水量的30％的水，待砂浆充分搅拌后再投入碎砖和碎石，继续搅拌至均匀，然后加入剩余的水，继续搅拌至混凝土均匀；(3)混凝土成型，养护。采用本发明的制备方法制备的再生混凝土，既具有可靠的强度、和易性及耐久性，而且最大限度的利用了废砖材料，降低混凝土成本的同时也保护了环境。

Description

一种强度等级为C40的废砖粗骨料再生混凝土的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种强度等级为C40的废砖粗骨料再生混凝土的制备方法。
背景技术
目前我国正处新型城镇化发展阶段，城镇化发展必将伴随产生大量的建筑垃圾，尤其是农村建筑中最常采用的砖砌体材料。据统计，旧城改造的建筑垃圾中废砖占50％～70％，建筑施工的建筑垃圾中废砖占30％～50％，如果建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或农村，露天堆放或填埋，将耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又将造成严重的环境污染。为了有效减轻建筑垃圾造成的环境污染破坏问题，减少废弃砖块的数量，做到可持续协调发展，发展以废砖为主要原料的再生混凝土建材是一条很好的途径。
然而，废砖材料具有吸水率大、压碎值大、质量轻等特点，利用废砖材料制备粗骨料并部分代替砂石骨料进而制备所得的再生混凝土具有和易性差、强度低、耐久性差等缺点。废砖粗骨料的取代率不可过高，大量试验证明，当取代率超过50％时，强度的下降在40％左右。取代率如果过小，再生混凝土的应用意义、经济性均不大。而目前废砖粗骨料再生混凝土的研究仅局限于提高其某种性能(例如强度)，或者只追求其经济性，大量甚至百分百的用废砖碎块取代碎石骨料。
碎砖具有较多的空隙，如果按照目前常规的一次性加水的搅拌制度进行搅拌，废砖表面因没有东西包裹将直接与水接触，导致大量水分被废砖吸收，不利于水泥浆的形成以及水泥水化过程的进行，导致混凝土和易性、强度、耐久性均降低。
发明内容
针对背景技术中提及的利用废砖制备再生混凝土的问题，本发明的目的在于提供一种强度等级为C40的废砖粗骨料再生混凝土的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种强度等级为C40的废砖粗骨料再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)废砖的预处理：清除废砖表面的水泥砂浆、泥砂杂质，破碎，筛分，得到公称粒径在5～20mm之间的碎砖；
(2)向搅拌机中投入细骨料、水泥、粉煤灰、硅灰和高效减水剂，搅拌均匀后，加入总水量的30％的水，待砂浆充分搅拌后再投入碎砖和碎石，继续搅拌至均匀，然后加入剩余的水，继续搅拌至混凝土均匀，所述水泥、水、碎砖、碎石、细骨料、粉煤灰、硅灰和高效减水剂的质量比为315∶185∶410∶616∶513∶90∶45∶6；
(3)混凝土成型，养护。
优选地，所述废砖为抗压强度符合GB 5101-2003的MU10级砖，所述碎砖的表观密度为1610kg/m3，含泥量不大于0.2％，泥块含量不大于0.1％，针、片状颗粒含量不大于0.5％。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥P.O 42.5。
优选地，所述碎石的表观密度为2700kg/m3，公称粒径范围在5～40mm之间。
优选地，所述细骨料为符合GB/T 14684-2001级配2区的中砂。
优选地，所述粉煤灰为符合GB/T 1596-2005的I级特细粉煤灰。
优选地，所述硅灰的表观密度为2200kg/m3。
优选地，所述高效减水剂为符合GB 8076-2008的聚羧酸系标准型高性能减水剂。
本发明采用改进的二次搅拌制度制备碎砖在粗骨料中的取代率为40％的强度等级为C40的再生混凝土，按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080-2016)、《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)要求对再生混凝土拌合物的和易性、150mm×150mm×150mm立方体试件的抗压强度、150mm×150mm×600mm棱柱体的抗折强度、φ100mm×50mm圆柱的抗氯离子渗透性进行测试，满足要求。采用本发明的制备方法制备的再生混凝土，既具有可靠的强度、和易性及耐久性，而且最大限度的利用了废砖材料，降低混凝土成本的同时也保护了环境。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(一)原材料
1.水泥
水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为P.O 42.5，密度为3100kg/m3。经检验，水泥各项技术指标符合GB 175-2007《通用硅酸盐水泥质量标准》的要求：比表面积不小于300m2/kg，烧失量不大于5％，SO3含量应不大于3.5％，MgO2含量不大于5％，氯离子含量不大于0.06％，碱含量不大于0.6％，初凝时间不小于45min，终凝不大于600min，3天强度不小于17MPa，28天强度不小于42.5MPa。
使用前与聚羧酸系标准型高性能减水剂进行两者之间的适应性试验，试验方法采用现行建材行业标准《水泥与减水剂相容性试验方法》JC/T 1083-2008中的方法，最终确定两者相容性良好。
2.细骨料
细骨料采用天然河砂，该河砂为中砂，表观密度为2730kg/m3，泥块含量0.1％，含泥量0.6％，细度模数为2.7，符合GB/T 14684-2001的级配2区要求。经检验，砂的品质符合现行建材行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JC/T52-2006及国家标准《建筑用砂》GB/T 14684-2001中规定的优质砂标准。
3.粗骨料
60％的粗骨料采用人工碎石，质量致密坚硬，表面粗糙，其表观密度为2700kg/m3。其主要成分花岗岩和玄武岩含量(以质量计)不低于90％，含泥量不超过1％，泥块含量不超过0.5％，硫化物及硫酸盐含量不超过1％。粒形为近似球形，针、片状含量小，公称粒径范围在5～40mm之间，连续级配符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52-2006中表3.2.1-2的要求。
40％的粗骨料为碎砖再生粗骨料。废砖选自某1层砖砌体结构房屋，该住宅楼建于1994年。经检验，废砖的抗压强度符合GB 5101-2003《烧结普通砖》标准规定的MU10级砖的要求。按照以下方法对废砖进行处理，制成碎砖再生粗骨料：
先对废砖块进行锤击、分拣等破碎预处理，然后利用磁铁对预处理后的碎砖进行磁性分选，消除废铁料，手动分选清除木料、塑料等杂质，分选完成后，进一步对碎砖进行破碎处理，在破碎的过程中，应注意建筑废砖表面的水泥砂浆、泥砂等尽量清洗掉，保证材料的干净和均匀性，最后筛分碎砖，去除5mm以下的碎砖，对大于20mm的碎砖继续进行破碎、筛分处理，最终获得公称粒径在5～20mm之间且连续级配符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52-2006中表3.2.1-2的要求的碎砖再生粗骨料
碎砖再生粗骨料的表观密度为1610kg/m3，含泥量应不大于0.2％，泥块含量应不大于0.1％，针、片状颗粒含量应不大于0.5％，且不得混入风化颗粒。
4.水
水为自来水，其品质符合国家标准《混凝土用水标准》JGJ 63-2006的要求：pH值不小于4.5，不溶物含量不大于2000mg/L，可溶物的含量不大于5000mg/L，Cl-含量不大于1000mg/L，SO2-含量不大于2000mg/L，碱含量不大于1500rag/L。
5.粉煤灰
采用I级特细粉煤灰，密度为2400kg/m3。经检验，粉煤灰各项标准符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005的要求：0.045mm方孔筛筛余应不大于10％，其烧失量不大于3％，SO3含量应不大于2％，含水量应不大于1％，需水量比应不大于95％，比表面积应大于700m2/kg。
6.硅灰
其表观密度为2200kg/m3，其品质符合国家标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T 18736-2002等相关标准的要求：烧失量不大于6％，SO2含量不小于85％，氯离子含量不大于0.02％，含水量不大于3％，比表面积不小于15000m2/kg，需水量比不大于125％，活性指数(28d)不小于85％。
7.高效减水剂
采用聚羧酸系标准型高性能减水剂，表观密度为1070kg/m3，减水率为32％，氯离子含量不大于0.6％，硫酸钠含量不大于5％，碱含量不大于10％，甲醛含量不大于0.05％，含气量不大于6％，pH值在6～7之间，其品质符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB 8076-2008等相关标准的要求。
(二)配合比
强度等级为C40的废砖粗骨料再生混凝土配合比如表1所示。
表1强度等级为C40的废砖粗骨料再生混凝土配合比(kg/m3)
水泥 水 碎砖 碎石 河砂 粉煤灰 硅灰 高效减水剂
315 185 410 616 513 90 45 6
(三)搅拌工艺
按表1的配合比，先向搅拌机中投入细骨料、水泥、粉煤灰、硅灰和高效减水剂，均匀搅拌3～4min，然后加入总水量的30％的水，均匀搅拌3～4min，再投入粗骨料(废砖+碎石)，均匀搅拌3～4min，然后继续加入剩余的水，均匀搅拌3～4min，获得废砖粗骨料再生混凝土拌合物。
(四)坍落度测定
参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080-2016)中坍落度试验方法对上述废砖粗骨料再生混凝土拌合物进行坍落度测定，坍落度试验共进行了三次。三次试验的坍落度值分别为：83mm、85mm、79mm，算术平均值为82.3mm。
(五)试件制作
废砖粗骨料再生混凝土拌合物入模，制作3个尺寸均为150mm×150mm×150mm的试件用于抗压试验，制作3个尺寸均为150mm×150mm×600mm的试件用于抗折试验，制作3个尺寸为φ100mm×100mm试件用于耐久性试验。
(六)养护方法
试件在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜后拆模，拆模后立即放入温度为20±2℃、相对湿度为95％以上的标准养护箱中养护28天。
(七)力学性能试验结果
参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)中抗压、抗折试验方法对废砖粗骨料再生混凝土试件进行抗压强度、抗折强度的测定。抗压试验与抗折试验试件数量均为三个。
表2抗压强度试验结果(MPa)
序号 28天立方体抗压强度
1 48.5
2 46.2
3 50.4
将表2中三个试件测值的算术平均值48.4作为该组试件的抗压强度值。
表3抗折强度试验结果(MPa)
序号 28天棱柱体抗折强度
1 4.8
2 5.4
3 5.0
将表3中三个试件测值的算术平均值5.1作为该组试件的抗折强度值。
(八)耐久性能试验结果
按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)中RCM法测试再生混凝土试件的抗氯离子渗透性。将尺寸为φ100mm×100mm试件从中部切取高度为50±2mm的圆柱体作为试验用试件。
表4抗氯离子渗透性试验结果
序号 扩散系数D<sub>RCM</sub>(10<sup>-12</sup>m<sup>2</sup>/s)
1 3.6
2 2.7
3 3.4
将表4中三个试件测值中的中间值3.4×10-12m2/s作为该组试件的扩散系数值。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (9)

1.一种强度等级为C40的废砖粗骨料再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)废砖的预处理：清除废砖表面的水泥砂浆、泥砂杂质，破碎，筛分，得到公称粒径在5～20mm之间的碎砖；
(2)向搅拌机中投入细骨料、水泥、粉煤灰、硅灰和高效减水剂，搅拌均匀后，加入总水量的30％的水，待砂浆充分搅拌后再投入碎砖和碎石，继续搅拌至均匀，然后加入剩余的水，继续搅拌至混凝土均匀，所述水泥、水、碎砖、碎石、细骨料、粉煤灰、硅灰和高效减水剂的质量比为315∶185∶410∶616∶513∶90∶45∶6；
(3)混凝土成型，养护。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述废砖为抗压强度符合GB 5101-2003的MU10级砖，所述碎砖的表观密度为1610kg/m3，含泥量不大于0.2％，泥块含量不大于0.1％，针、片状颗粒含量不大于0.5％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥P.O42.5。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碎石的表观密度为2700kg/m3，公称粒径范围在5～40mm之间。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述细骨料为符合GB/T14684-2001级配2区的中砂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述粉煤灰为符合GB/T 1596-2005的I级特细粉煤灰。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅灰的表观密度为2200kg/m3。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高效减水剂为符合GB 8076-2008的聚羧酸系标准型高性能减水剂。
9.依权利要求1-8任一所述的制备方法制得的混凝土构件。
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