一種廢棄混凝土的現場再生利用方法

專利名稱：：一種廢棄混凝土的現場再生利用方法
技術領域：
：本發明涉及一種廢棄混凝土再生利用方法，屬土木工程材料與施工
技術領域：
。(二).背景4支術.建筑業作為國民經濟支柱產業之一，二十余年來得到了突飛猛進的發展，相應建筑廢棄物也空前增加，已占城市垃圾總量的30~40%。建筑廢棄物中含大量廢棄混凝土塊體材料，除部分用作施工場地平整、低洼地區填埋外，大部分暴露于垃圾填埋場，不僅長期占用土地資源，且造成嚴重環境污染；如能將其處理后作為骨料再利用，不僅節省天然骨料資源、緩解骨料供求矛盾，還能保護骨料產地的生態環境，解決廢棄混凝土的堆放、占地和環境污染問題，因此，八可持續發展角度看，將廢棄混凝土進行再生利用已是大勢所趨，對節省能源和資源、保護生態環境具有重要意義。目前國外廢棄混凝土的再生利用均將廢棄混凝土等建筑垃圾外運至專門的再生骨料生產廠進行破碎、分級處理，然后部分或全部取代天然骨料將其用于生產泵送混凝土。然而，由于廢棄混凝土再生骨料表面通常附著舊砂漿，與天然骨料混凝土相比，再生骨料混凝土物理力學性能和耐久性普遍較差。同時，由于增加了外運成本和集中處理的場地占用成本，與天然骨料相比，再生骨料的成本往往較高。為提高再生骨料附加價值，近年來，國外發展了多種高品質再生骨料生產工藝，如直接研磨整形法、熱-機械力分離法、酸液預浸法，國內近年來也對此進行了跟蹤研究，生產的再生骨料品質接近于天然骨料，但這些方法均導致再生骨料生產成本大幅提高。這些不足嚴重制約著廢棄混凝土再生利用技術的產業化應用。另一方面，在現場鋼筋混凝土結構泵送混凝土施工時，由于泵送混凝土需要滿足坍落度往往要求在110mm以上，這種泵送混凝土在施工過程中很容易發生分層離析現象，導致構件上下層混凝土性能不均勻，特別是上層混凝土的強度和耐磨性明顯低于下層混凝土，且表層混凝土收縮大，導致大體積或大面積混凝土表面易產生裂縫。
發明內容為提高廢棄混凝土的再生利用價值，降低廢棄混凝土再生利用時產生的運輸成本和集中處理時的場地占用成本等，并考慮現場泵送混凝土施工后易產生分層離析，鋼筋混凝土構件上層混凝土強度下降、表層混凝土易產生收縮開裂等問題，本發明提供了一種經濟實用的廢棄混凝土現場再生利用方法。為達到發明目的，本發明采用的技術方案是一種廢棄混凝土現場再生利用方法，所述方法如下(1)在施工現場將產i的廢棄混凝土采用移動式破碎機和分級機破碎和力級處理后，得到粒徑為4.75~26.5mm的再生粗骨料；(2)先根據設計要求制得混凝土拌合物，所述混凝土拌合物的組成原料包括普通水泥、天然粗骨料、天然河砂和外加劑；施工現場進行鋼筋混凝土結構構件泵送混凝土拌合物澆筑施工時，在注入混凝土拌合物的過程中分層將再生粗骨料均勻加入，并振搗均勻，構件成型后經養護得到鋼筋混凝土結構構件；所述再生粗骨料的加入量以干燥狀態體積計占天然粗骨料體積用量的5~40%。本發明中，經步驟(])石皮碎和分級得到的再生粗骨料，其表面一般呈干燥狀態。本發明使用的廢棄混凝土，其抗壓強度為2050MPa。在步驟(2)中，先根據設計要求制得混凝土拌合物，本發明所述的泵送混凝土拌合物設計強度等級為C20C55。本領域技術人員可以根據泵送混凝土拌合物設計強度等級的要求，設計混凝土拌合物各組分的配比，通過常規操作即可制得符合要求的混凝土拌合物。本發明所述的混凝土拌合物的組成原料一般包括普通水泥、天然粗骨料、天然河砂和外加劑，此外還可以根據需要加入摻合料，所述的摻合料為粉煤灰和/或礦渣微粉。本發明所述的外加劑可選擇高效減水劑。一般在鋼筋混凝土結構泵送混凝土施工現場，難免會遇到下雨等情形，步驟(l)制得的再生粗骨料會被潤濕，使其表面呈濕潤狀態。我們的實驗表明，在澆注混凝土拌合物過程中加入潮濕的再生粗骨料會導致混凝土強度下降。因此，在破碎和分級得到的再生粗骨料潤濕后，本發明推薦在再生粗骨料中先加入質量用量占再生粗骨料以千燥狀態計的質量的0.5~5.0%的水泥或摻合料，攪拌均勾后再在注入混凝土拌合物的過程中分層均勻加入。即先用水泥或摻合料包覆在潮濕的再生粗骨料表面，然后再將包覆后的再生粗骨料加入到混凝土拌合物中。所述的摻合料可以是粉煤灰和/或礦渣微粉。本發明所述的廢棄混凝土現場再生利用方法的有益效果主要體現在a)廢棄混凝土直接在現場再生利用，無需外運費用和集中處理費用，可降低廢棄混凝土再生利用成本；b)干燥再生粗骨料加入混凝土后，可提高混凝土粗骨料含量，且再生粗骨料可吸收砂漿中的水分，減小再生粗骨料周圍水泥漿的水灰比，提高混凝土強度，特別是早期強度，并可減小混凝土干燥收縮；c)潮濕再生粗骨料與水泥或摻合料經攪拌處理后，可使再生粗骨料由水飽和狀態轉化為水不飽和狀態，加入混凝土后..可吸收砂漿中的水分，減小再生粗骨料周圍水泥漿的水灰比，且部分水泥顆粒被吸附進入再生骨料的裂縫中，改善再生粗骨料-水泥石界面過渡區薄弱層，提高混凝土強度；d)潮濕再生骨料與水泥或摻合料經攪拌處理后，在再生骨料表面包覆了一層摻合料顆粒，加入混凝土后，可吸收混凝土硬化過程中在骨料和水泥石界面形成和富集的氫氧化鈣，改善界面過渡區薄弱層，提高混凝土強度；e)加入再生粗骨料進行級配后補償后，混凝土方量增大，可節約泵送混凝土方量；f)該方法經濟性好，對鋼筋混凝土構件性能有很好的改善作用。本發明具有4艮好的推廣應用前景。(四)說明書附圖'圖1為廢棄混凝土現場再生利用的工藝流程圖。圖2為泵送混凝土成型后未經處理和經加入再生粗骨料進行級配后補償后的硬化混凝土斷面照片；0:空白試樣(未處理)；1:經干燥再生粗骨料級配后補償(實施例3)。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此實施例1~5:采用原始強度等級約為30MPa的廢棄混凝土，經鄂式破碎機破碎后，采用實驗室方孔篩篩分成粒徑在4.75mm~19mm之間的再生粗骨料，其表面為干燥狀態。采用錢潮水泥廠生產的P042.5普通水泥、天然粗骨料(級配為4.7519.0mm)、天然河砂(細度模數為2.53)和杭州建工建材有限公司生產的HG-FDN型萘系高效減水劑配制大流動性混凝土，混凝土設計強度等級為C25,混凝土設計配合比為C:W:S:G:JSJ-350:210:670:1100:1.75,按配合比攪拌得到新拌混凝土拌合物，測得坍落度約為155mm;成型150x150x150mm試件，成型時按表1所示加入一定體積分數的再生粗骨料，成型試件自然養護ld后拆模，再在水中自然養護至3d和28d后測抗壓強度，結果見表l。由表l可見，在設計強度等級為C25的大流動性混凝土中，加入不同體積分數廢棄混凝土原始強度為30MPa左右的再生粗骨料后，混凝土3d和28d強度均有明顯提高。表1加入再生粗骨料體積分數對混凝土強度的影響實施例加入的再生粗骨料體積分數3d強度/MPa28d強度/MPa對比013.129.4實施例15%14.330.5實施例210%14.633.5實施例320%16.932.4實施例430%17.433.4實施例540%-37.7實施例5-10:采用原始強度等級約為40MPa的廢棄混凝土，經鄂式破碎機破碎后，采用實驗室方孔篩篩分成粒徑在4.75mm~19mm之間的再生粗骨料，其,為干燥狀態。采用錢潮水泥廠生產的P042.5普通水泥、天然粗骨料(級配為4.75~19.0nim)、天然河砂(細度模數為2.53)、杭州建工建材有限公司生產的HG-FDN型萘系高效減水劑、杭州建工建材有限公司提供的II級粉煤灰和S95礦質微粉配制大流動性混凝土，混凝土設計強度等級為C55，混凝土設計配合比為C:slag:FA:W:S:G:JSJ=420:120:60:150:625:990:9.0，按混凝土設計配合比攪拌得到混凝土拌合物，測得其坍落度約為200mm。成型150xl50xl50mm試件，4姿表2所示加入一定體積分數的再生4且骨津牛，成型試件自然養護W后拆模，再在水中自然養護至3d和28d后測抗壓'強度，結果見表2。由表2可見，混凝土設計強度等級為C55時，加入不同體積分數廢棄混凝土原始強度約為40MPa的再生粗骨料后，混凝土3d強度仍有明顯提高，對28d強度的影響與加入的再生粗骨料體積分數有關，體積分數在30%以內時，28d強度均有較大提高，但體積分數為40%時，28d強度略有下降。表2加入再生粗骨料體積分數對混凝土強度的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例11-12:采用原始強度等級約為35MPa的廢棄混凝土，經鄂式破碎機破碎后，采用實驗室方孔篩篩分成粒徑在4.75mm~19mm之間的再生粗骨料。采用錢潮水泥廠生產的P042.5普通水泥、天然粗骨料(級配為4.75~19.0mm)、天然河砂(細度模數為2.53)、杭州建工建材有限公司生產的HG-FDN型萘系高效減水劑配制大流動性混凝土，混凝土設計強度界級為C40，混凝土設計配合比為C:W:S:G:JSJ=360:180:810:1050:4.8,配制得到的混凝土拌合物坍落度約為200nim。澆筑鋼筋混凝土梁，其外形尺寸為100mmxl60mmxl.4m，上下各配兩才艮直徑#]2的HRB335鋼筋，箍筋為#10的HPB235鋼筋，箍筋間距為150mm。鋼筋混凝土梁澆筑施工時按表3所示均勻加入一定體積分數的再生粗骨料，混凝土澆筑時用平板振動器振搗，試件成型后24h拆模，在室內自然環境下養護28d后測定鋼筋混凝土梁極限承載力，測定結果見表3。由表3可見，梁高為0.16ni，在設計強度等級為C40的大流動性混凝土中加入20%和30%體積分數廢棄混凝土原始強度約為35MPa的再生粗骨料后，鋼筋混凝土梁的開裂荷載均有所增大，但對極限荷載的影響與加入的再生粗骨料體積分數有關，體積分數為20%時與未加入再生粗骨料時相當，但體積分數為30。/。時，其極限荷載略有下降，表明在鋼筋混凝土梁中不宜加入過多再生粗骨料，否則易出現夾生現象，影響構件極限承載力。表3加入再生粗骨料體積分數對鋼筋混凝土梁承載能力的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例13~14:采用原始強度等級約為35MPa的廢棄混凝土，經鄂式破碎機破碎后，采用實驗室方孔篩篩分成粒徑在4.75mm~19mm之間的再生粗骨料。采用錢潮水泥廠生產的P042.5普通水泥、天然粗骨料(級配為4.75~19.0mm)、天然河砂(細度模數為2.53)、杭州建工建材有限公司生產的HG-FDN型萘系高效減水劑配制大流動性混凝土，混凝土設計強度等級為C40,混凝土設計配合比為C:W:S:G:JSJ=360:180:810:1050:4.8,配制得到的混凝土拌合物坍落度約為200mm。澆筑鋼筋混凝土柱，其配筋及外形尺寸與鋼筋混凝土梁相同，即截面為100mmxl60mm，柱高1.4m,鋼筋混凝土梁澆筑施工時按表4所示均勻加入一定體積分數的再生粗骨料，混凝土澆筑時用搗棒進行插搗，構件成型后24h拆模，在室內自然環境下養護28d后測定鋼筋混凝土柱極限承載力，測定結果見表4。由表4可見，柱高為1.4m，在設計強度為C40的大流動性混凝土中加入20%和40%體積分數廢棄混凝土原始強度約為35MPa的再生粗骨料后，鋼筋混凝土柱極限承載力均明顯增大。表4加入再生粗骨料體積分數對鋼筋混凝土柱承載能力的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例15-20:采用原始強度等級約為20MPa的廢棄混凝土，經鄂式破碎機破碎后，采用實驗室方孔篩篩分成粒徑在4.75mm~26.5mm之間的再生粗骨料，其表面為干燥狀態，并測得其吸水率為7.6%。在千燥狀態的再生粗骨料中加入質量分數為9%的水，對再生粗骨料進行潤濕處理，使再生粗骨料表面呈濕潤狀態，模擬施工現在雨淋后的潮濕再生粗骨料。然后在潮濕再生粗骨料中加入一定質量分數的水泥或摻合料，攪拌均勻后待用。采用錢潮水泥廠生產的P042.5普通水泥、天然粗骨料(級配為4.75~19.0mm)、天然河砂(細度模數為2.53)、杭州建工建材有限公司生產的HG-FDN型萘系高效減水劑、杭州建工建材有限公司提供的II級粉煤灰和S95礦質微粉配制大流動性混凝土，混凝土設計強度等級為C20,配合比為C:slag:FA:W:S:G:JSJ=210:30:60:180:825:1100:3.0,配制得到的混凝土拌合物坍落度約為180mm。成型150><150xl50mm試件，按表5所示加入一定體積分數的經水泥或摻合料表面處理的再生粗骨料，成型試件自然養護ld后拆模，再在水中自然養護至3d和28d后測抗壓強度，結果見表5。由表5可見，在混凝土中直接加入20。/。潮濕再生粗骨料導致混凝土強度下降，而加入20%經摻合料表面包覆處理的再生粗骨料后，混凝土3d和28d強度均有明顯提高。表5加入表面包覆處理潮濕再生粗骨料對混凝土強度的影響實施例再生粗骨料體積分數表面包覆材料品種表面包覆材料用量3d強度/MPa28d強度/MPa對比0//12.725.6實施例1520%//10.522.0實施例16.20%粉煤灰0.5%■13.826.9實施例1720%粉煤灰3.0%15.127.7實施例1820%礦渣微粉1.0%14.527.2實施例1920%礦渣微粉5.0%16.528.5實施例2020%水泥2.0%15.729.110權利要求1、一種廢棄混凝土的現場再生利用方法，其特征在于所述方法如下(1)在施工現場將產生的廢棄混凝土采用移動式破碎機和分級機破碎和分級處理后，得到粒徑為4.75～26.5mm的再生粗骨料；(2)先根據設計要求制得混凝土拌合物，所述混凝土拌合物的組成原料包括普通水泥、天然粗骨料、天然河砂和外加劑；施工現場進行鋼筋混凝土結構構件泵送混凝土拌合物澆筑施工時，在注入混凝土拌合物的過程中分層將再生粗骨料均勻加入，并振搗均勻，構件成型后經養護得到鋼筋混凝土結構構件；所述再生粗骨料的加入量以干燥狀態的體積計為天然粗骨料體積用量的5～40％。2、如權利要求I所述的廢棄混凝土的現場再生利用方法，其特征在于所述的廢棄混凝土，其抗壓強度為20~50MPa。3、如權利要求1所述的廢棄混凝土的現場再生利用方法，其特征在于所述的泵送混凝土拌合物設計強度等級為C20C55。4、如權利要求1所述的廢棄混凝土的現場再生利用方法，其特征在于所述的混凝土拌合物的組成原料還包括摻合料。5、如權利要求4所述的廢棄混凝土的現場再生利用方法，其特征在于所迷的摻合料為粉煤灰和/或礦渣微粉。6、如權利要求1所述的廢棄混凝土的現場再生利用方法，其特征在于所述的外加劑為高效減水劑。7、如權利要求16之一所述的廢棄混凝土的現場再生利用方法，其特征在于破碎和分級得到的再生粗骨料潤濕后，在再生粗骨料中先加入質量用量占再生粗骨料以干燥狀態計的質量的0.55.0。/。的水泥或摻合料，攪拌均勻后再在注入混凝土8、如權利要求7所述的廢棄混凝土的現場再生利用方法，其特征在于所述的摻合料為粉煤灰和/或礦渣微粉。全文摘要本發明公開了一種廢棄混凝土的現場再生利用方法，所述方法為(1)在施工現場將產生的廢棄混凝土采用移動式破碎機和分級機破碎和分級處理后，得到粒徑為4.75～26.5mm的再生粗骨料；(2)先根據設計要求制得混凝土拌合物，所述混凝土拌合物的組成原料包括普通水泥、天然粗骨料、天然河砂和外加劑；施工現場進行鋼筋混凝土結構構件泵送混凝土拌合物澆筑施工時，在注入混凝土拌合物的過程中分層將再生粗骨料均勻加入，并振搗均勻，構件成型后經養護得到鋼筋混凝土結構構件。本發明提高廢棄混凝土的再生利用價值，降低廢棄混凝土再生利用時產生的運輸成本和集中處理時的場地占用成本等，并改善了鋼筋混凝土構件上層混凝土的強度和性能。文檔編號E04G21/02GK101638941SQ20091010215公開日2010年2月3日申請日期2009年8月17日優先權日2009年8月17日發明者孔德玉,方海存申請人:浙江工業大學