专利名称：：一种废弃混凝土的现场再生利用方法
技术领域：
：本发明涉及一种废弃混凝土再生利用方法，属土木工程材料与施工
技术领域：
。(二).背景4支术.建筑业作为国民经济支柱产业之一，二十余年来得到了突飞猛进的发展，相应建筑废弃物也空前增加，已占城市垃圾总量的30~40%。建筑废弃物中含大量废弃混凝土块体材料，除部分用作施工场地平整、低洼地区填埋外，大部分暴露于垃圾填埋场，不仅长期占用土地资源，且造成严重环境污染；如能将其处理后作为骨料再利用，不仅节省天然骨料资源、緩解骨料供求矛盾，还能保护骨料产地的生态环境，解决废弃混凝土的堆放、占地和环境污染问题，因此，八可持续发展角度看，将废弃混凝土进行再生利用已是大势所趋，对节省能源和资源、保护生态环境具有重要意义。目前国外废弃混凝土的再生利用均将废弃混凝土等建筑垃圾外运至专门的再生骨料生产厂进行破碎、分级处理，然后部分或全部取代天然骨料将其用于生产泵送混凝土。然而，由于废弃混凝土再生骨料表面通常附着旧砂浆，与天然骨料混凝土相比，再生骨料混凝土物理力学性能和耐久性普遍较差。同时，由于增加了外运成本和集中处理的场地占用成本，与天然骨料相比，再生骨料的成本往往较高。为提高再生骨料附加价值，近年来，国外发展了多种高品质再生骨料生产工艺，如直接研磨整形法、热-机械力分离法、酸液预浸法，国内近年来也对此进行了跟踪研究，生产的再生骨料品质接近于天然骨料，但这些方法均导致再生骨料生产成本大幅提高。这些不足严重制约着废弃混凝土再生利用技术的产业化应用。另一方面，在现场钢筋混凝土结构泵送混凝土施工时，由于泵送混凝土需要满足坍落度往往要求在110mm以上，这种泵送混凝土在施工过程中很容易发生分层离析现象，导致构件上下层混凝土性能不均匀，特别是上层混凝土的强度和耐磨性明显低于下层混凝土，且表层混凝土收缩大，导致大体积或大面积混凝土表面易产生裂缝。
发明内容为提高废弃混凝土的再生利用价值，降低废弃混凝土再生利用时产生的运输成本和集中处理时的场地占用成本等，并考虑现场泵送混凝土施工后易产生分层离析，钢筋混凝土构件上层混凝土强度下降、表层混凝土易产生收缩开裂等问题，本发明提供了一种经济实用的废弃混凝土现场再生利用方法。为达到发明目的，本发明采用的技术方案是一种废弃混凝土现场再生利用方法，所述方法如下(1)在施工现场将产i的废弃混凝土采用移动式破碎机和分级机破碎和力级处理后，得到粒径为4.75~26.5mm的再生粗骨料；(2)先根据设计要求制得混凝土拌合物，所述混凝土拌合物的组成原料包括普通水泥、天然粗骨料、天然河砂和外加剂；施工现场进行钢筋混凝土结构构件泵送混凝土拌合物浇筑施工时，在注入混凝土拌合物的过程中分层将再生粗骨料均匀加入，并振捣均匀，构件成型后经养护得到钢筋混凝土结构构件；所述再生粗骨料的加入量以干燥状态体积计占天然粗骨料体积用量的5~40%。本发明中，经步骤(])石皮碎和分级得到的再生粗骨料，其表面一般呈干燥状态。本发明使用的废弃混凝土，其抗压强度为2050MPa。在步骤(2)中，先根据设计要求制得混凝土拌合物，本发明所述的泵送混凝土拌合物设计强度等级为C20C55。本领域技术人员可以根据泵送混凝土拌合物设计强度等级的要求，设计混凝土拌合物各组分的配比，通过常规操作即可制得符合要求的混凝土拌合物。本发明所述的混凝土拌合物的组成原料一般包括普通水泥、天然粗骨料、天然河砂和外加剂，此外还可以根据需要加入摻合料，所述的掺合料为粉煤灰和/或矿渣微粉。本发明所述的外加剂可选择高效减水剂。一般在钢筋混凝土结构泵送混凝土施工现场，难免会遇到下雨等情形，步骤(l)制得的再生粗骨料会被润湿，使其表面呈湿润状态。我们的实验表明，在浇注混凝土拌合物过程中加入潮湿的再生粗骨料会导致混凝土强度下降。因此，在破碎和分级得到的再生粗骨料润湿后，本发明推荐在再生粗骨料中先加入质量用量占再生粗骨料以千燥状态计的质量的0.5~5.0%的水泥或掺合料，搅拌均勾后再在注入混凝土拌合物的过程中分层均匀加入。即先用水泥或掺合料包覆在潮湿的再生粗骨料表面，然后再将包覆后的再生粗骨料加入到混凝土拌合物中。所述的掺合料可以是粉煤灰和/或矿渣微粉。本发明所述的废弃混凝土现场再生利用方法的有益效果主要体现在a)废弃混凝土直接在现场再生利用，无需外运费用和集中处理费用，可降低废弃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浆中的水分，减小再生粗骨料周围水泥浆的水灰比，提高混凝土强度，特别是早期强度，并可减小混凝土干燥收缩；c)潮湿再生粗骨料与水泥或掺合料经搅拌处理后，可使再生粗骨料由水饱和状态转化为水不饱和状态，加入混凝土后..可吸收砂浆中的水分，减小再生粗骨料周围水泥浆的水灰比，且部分水泥颗粒被吸附进入再生骨料的裂缝中，改善再生粗骨料-水泥石界面过渡区薄弱层，提高混凝土强度；d)潮湿再生骨料与水泥或掺合料经搅拌处理后，在再生骨料表面包覆了一层掺合料颗粒，加入混凝土后，可吸收混凝土硬化过程中在骨料和水泥石界面形成和富集的氢氧化钙，改善界面过渡区薄弱层，提高混凝土强度；e)加入再生粗骨料进行级配后补偿后，混凝土方量增大，可节约泵送混凝土方量；f)该方法经济性好，对钢筋混凝土构件性能有很好的改善作用。本发明具有4艮好的推广应用前景。(四)说明书附图'图1为废弃混凝土现场再生利用的工艺流程图。图2为泵送混凝土成型后未经处理和经加入再生粗骨料进行级配后补偿后的硬化混凝土断面照片；0:空白试样(未处理)；1:经干燥再生粗骨料级配后补偿(实施例3)。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例1~5:采用原始强度等级约为30MPa的废弃混凝土，经鄂式破碎机破碎后，采用实验室方孔筛筛分成粒径在4.75mm~19mm之间的再生粗骨料，其表面为干燥状态。采用钱潮水泥厂生产的P042.5普通水泥、天然粗骨料(级配为4.7519.0mm)、天然河砂(细度模数为2.53)和杭州建工建材有限公司生产的HG-FDN型萘系高效减水剂配制大流动性混凝土，混凝土设计强度等级为C25,混凝土设计配合比为C:W:S:G:JSJ-350:210:670:1100:1.75,按配合比搅拌得到新拌混凝土拌合物，测得坍落度约为155mm;成型150x150x150mm试件，成型时按表1所示加入一定体积分数的再生粗骨料，成型试件自然养护ld后拆模，再在水中自然养护至3d和28d后测抗压强度，结果见表l。由表l可见，在设计强度等级为C25的大流动性混凝土中，加入不同体积分数废弃混凝土原始强度为30MPa左右的再生粗骨料后，混凝土3d和28d强度均有明显提高。表1加入再生粗骨料体积分数对混凝土强度的影响实施例加入的再生粗骨料体积分数3d强度/MPa28d强度/MPa对比013.129.4实施例15%14.330.5实施例210%14.633.5实施例320%16.932.4实施例430%17.433.4实施例540%-37.7实施例5-10:采用原始强度等级约为40MPa的废弃混凝土，经鄂式破碎机破碎后，采用实验室方孔筛筛分成粒径在4.75mm~19mm之间的再生粗骨料，其,为干燥状态。采用钱潮水泥厂生产的P042.5普通水泥、天然粗骨料(级配为4.75~19.0nim)、天然河砂(细度模数为2.53)、杭州建工建材有限公司生产的HG-FDN型萘系高效减水剂、杭州建工建材有限公司提供的II级粉煤灰和S95矿质微粉配制大流动性混凝土，混凝土设计强度等级为C55，混凝土设计配合比为C:slag:FA:W:S:G:JSJ=420:120:60:150:625:990:9.0，按混凝土设计配合比搅拌得到混凝土拌合物，测得其坍落度约为200mm。成型150xl50xl50mm试件，4姿表2所示加入一定体积分数的再生4且骨津牛，成型试件自然养护W后拆模，再在水中自然养护至3d和28d后测抗压'强度，结果见表2。由表2可见，混凝土设计强度等级为C55时，加入不同体积分数废弃混凝土原始强度约为40MPa的再生粗骨料后，混凝土3d强度仍有明显提高，对28d强度的影响与加入的再生粗骨料体积分数有关，体积分数在30%以内时，28d强度均有较大提高，但体积分数为40%时，28d强度略有下降。表2加入再生粗骨料体积分数对混凝土强度的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施例11-12:采用原始强度等级约为35MPa的废弃混凝土，经鄂式破碎机破碎后，采用实验室方孔筛筛分成粒径在4.75mm~19mm之间的再生粗骨料。采用钱潮水泥厂生产的P042.5普通水泥、天然粗骨料(级配为4.75~19.0mm)、天然河砂(细度模数为2.53)、杭州建工建材有限公司生产的HG-FDN型萘系高效减水剂配制大流动性混凝土，混凝土设计强度界级为C40，混凝土设计配合比为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约为200nim。浇筑钢筋混凝土梁，其外形尺寸为100mmxl60mmxl.4m，上下各配两才艮直径#]2的HRB335钢筋，箍筋为#10的HPB235钢筋，箍筋间距为150mm。钢筋混凝土梁浇筑施工时按表3所示均匀加入一定体积分数的再生粗骨料，混凝土浇筑时用平板振动器振捣，试件成型后24h拆模，在室内自然环境下养护28d后测定钢筋混凝土梁极限承载力，测定结果见表3。由表3可见，梁高为0.16ni，在设计强度等级为C40的大流动性混凝土中加入20%和30%体积分数废弃混凝土原始强度约为35MPa的再生粗骨料后，钢筋混凝土梁的开裂荷载均有所增大，但对极限荷载的影响与加入的再生粗骨料体积分数有关，体积分数为20%时与未加入再生粗骨料时相当，但体积分数为30。/。时，其极限荷载略有下降，表明在钢筋混凝土梁中不宜加入过多再生粗骨料，否则易出现夹生现象，影响构件极限承载力。表3加入再生粗骨料体积分数对钢筋混凝土梁承载能力的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实施例13~14:采用原始强度等级约为35MPa的废弃混凝土，经鄂式破碎机破碎后，采用实验室方孔篩筛分成粒径在4.75mm~19mm之间的再生粗骨料。采用钱潮水泥厂生产的P042.5普通水泥、天然粗骨料(级配为4.75~19.0mm)、天然河砂(细度模数为2.53)、杭州建工建材有限公司生产的HG-FDN型萘系高效减水剂配制大流动性混凝土，混凝土设计强度等级为C40,混凝土设计配合比为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约为200mm。浇筑钢筋混凝土柱，其配筋及外形尺寸与钢筋混凝土梁相同，即截面为100mmxl60mm，柱高1.4m,钢筋混凝土梁浇筑施工时按表4所示均匀加入一定体积分数的再生粗骨料，混凝土浇筑时用捣棒进行插捣，构件成型后24h拆模，在室内自然环境下养护28d后测定钢筋混凝土柱极限承载力，测定结果见表4。由表4可见，柱高为1.4m，在设计强度为C40的大流动性混凝土中加入20%和40%体积分数废弃混凝土原始强度约为35MPa的再生粗骨料后，钢筋混凝土柱极限承载力均明显增大。表4加入再生粗骨料体积分数对钢筋混凝土柱承载能力的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实施例15-20:采用原始强度等级约为20MPa的废弃混凝土，经鄂式破碎机破碎后，采用实验室方孔筛筛分成粒径在4.75mm~26.5mm之间的再生粗骨料，其表面为干燥状态，并测得其吸水率为7.6%。在千燥状态的再生粗骨料中加入质量分数为9%的水，对再生粗骨料进行润湿处理，使再生粗骨料表面呈湿润状态，模拟施工现在雨淋后的潮湿再生粗骨料。然后在潮湿再生粗骨料中加入一定质量分数的水泥或掺合料，搅拌均匀后待用。采用钱潮水泥厂生产的P042.5普通水泥、天然粗骨料(级配为4.75~19.0mm)、天然河砂(细度模数为2.53)、杭州建工建材有限公司生产的HG-FDN型萘系高效减水剂、杭州建工建材有限公司提供的II级粉煤灰和S95矿质微粉配制大流动性混凝土，混凝土设计强度等级为C20,配合比为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约为180mm。成型150><150xl50mm试件，按表5所示加入一定体积分数的经水泥或掺合料表面处理的再生粗骨料，成型试件自然养护ld后拆模，再在水中自然养护至3d和28d后测抗压强度，结果见表5。由表5可见，在混凝土中直接加入20。/。潮湿再生粗骨料导致混凝土强度下降，而加入20%经掺合料表面包覆处理的再生粗骨料后，混凝土3d和28d强度均有明显提高。表5加入表面包覆处理潮湿再生粗骨料对混凝土强度的影响实施例再生粗骨料体积分数表面包覆材料品种表面包覆材料用量3d强度/MPa28d强度/MPa对比0//12.725.6实施例1520%//10.522.0实施例16.20%粉煤灰0.5%■13.826.9实施例1720%粉煤灰3.0%15.127.7实施例1820%矿渣微粉1.0%14.527.2实施例1920%矿渣微粉5.0%16.528.5实施例2020%水泥2.0%15.729.110权利要求1、一种废弃混凝土的现场再生利用方法，其特征在于所述方法如下(1)在施工现场将产生的废弃混凝土采用移动式破碎机和分级机破碎和分级处理后，得到粒径为4.75～26.5mm的再生粗骨料；(2)先根据设计要求制得混凝土拌合物，所述混凝土拌合物的组成原料包括普通水泥、天然粗骨料、天然河砂和外加剂；施工现场进行钢筋混凝土结构构件泵送混凝土拌合物浇筑施工时，在注入混凝土拌合物的过程中分层将再生粗骨料均匀加入，并振捣均匀，构件成型后经养护得到钢筋混凝土结构构件；所述再生粗骨料的加入量以干燥状态的体积计为天然粗骨料体积用量的5～40％。2、如权利要求I所述的废弃混凝土的现场再生利用方法，其特征在于所述的废弃混凝土，其抗压强度为20~50MPa。3、如权利要求1所述的废弃混凝土的现场再生利用方法，其特征在于所述的泵送混凝土拌合物设计强度等级为C20C55。4、如权利要求1所述的废弃混凝土的现场再生利用方法，其特征在于所述的混凝土拌合物的组成原料还包括掺合料。5、如权利要求4所述的废弃混凝土的现场再生利用方法，其特征在于所迷的掺合料为粉煤灰和/或矿渣微粉。6、如权利要求1所述的废弃混凝土的现场再生利用方法，其特征在于所述的外加剂为高效减水剂。7、如权利要求16之一所述的废弃混凝土的现场再生利用方法，其特征在于破碎和分级得到的再生粗骨料润湿后，在再生粗骨料中先加入质量用量占再生粗骨料以干燥状态计的质量的0.55.0。/。的水泥或掺合料，搅拌均匀后再在注入混凝土8、如权利要求7所述的废弃混凝土的现场再生利用方法，其特征在于所述的掺合料为粉煤灰和/或矿渣微粉。全文摘要本发明公开了一种废弃混凝土的现场再生利用方法，所述方法为(1)在施工现场将产生的废弃混凝土采用移动式破碎机和分级机破碎和分级处理后，得到粒径为4.75～26.5mm的再生粗骨料；(2)先根据设计要求制得混凝土拌合物，所述混凝土拌合物的组成原料包括普通水泥、天然粗骨料、天然河砂和外加剂；施工现场进行钢筋混凝土结构构件泵送混凝土拌合物浇筑施工时，在注入混凝土拌合物的过程中分层将再生粗骨料均匀加入，并振捣均匀，构件成型后经养护得到钢筋混凝土结构构件。本发明提高废弃混凝土的再生利用价值，降低废弃混凝土再生利用时产生的运输成本和集中处理时的场地占用成本等，并改善了钢筋混凝土构件上层混凝土的强度和性能。文档编号E04G21/02GK101638941SQ20091010215公开日2010年2月3日申请日期2009年8月17日优先权日2009年8月17日发明者孔德玉,方海存申请人:浙江工业大学