[发明专利]一种利用全再生细骨料配制混凝土的配合比设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用全再生细骨料配制混凝土的配合比设计方法，属于建筑垃圾资源化、混凝土配合比设计的领域。

背景技术

我国目前正处于大规模的城市化建设过程中，建筑业面临着建筑垃圾处理与砂石资源短缺两大问题。

据统计，我国每年城市产出的建筑垃圾为24亿吨左右，已占到城市垃圾总量的40％。

而建筑垃圾中废弃混凝土所占总量是最大的，达30％-40％。

此外，随着建筑业的高速发展，天然砂石资源的需求量也与日俱增。2012年我国在建建筑面积达98.6427亿平方米，住宅工程平均材料消耗指标中指出，砂子消耗量约为0.4‐0.7吨/平方米，石子消耗量约为0.6‐1吨/平方米，年所需用砂量约为49亿吨，石子约为69亿吨。江小红等研究指出，我国大部分地区出现天然砂资源日渐短缺的情况，而且在用砂高峰时砂的价格偏高，甚至没有天然砂提供，在用砂缺口巨大的情况下，影响了城镇化建设的进程，甚至有些沿海地区使用海砂严重的影响了建筑的质量安全

为符合循环经济战略的要求，实现建筑业的可持续发展，近年来我国政府大力推行建筑垃圾资源化利用的研究，鼓励建筑废弃物循环利用。

利用废弃的混凝土，回收生产出混凝土所需要的原材料符合绿色生产经营方式，这样既减轻了对天然砂石的开采，同时也能很好地处理建筑垃圾。

传统上废弃混凝土制备再生骨料采用同时生产再生粗骨料和再生细骨料的方式，这样再生细骨料主要是混凝土中的砂浆破碎得到，其吸水率高，强度低，性能很差，难以在混凝土中全取代河砂使用。当再生细骨料的微粉含量超过7％时，JGJ/T 240‐2011《再生骨料应用技术规程》规定，不宜用于结构混凝土，只能用于填方或砂浆中。这就使得再生细骨料的附加值很低。

为有效提高再生细骨料的性能，达到全取代河砂配制混凝土的目的，中国发明专利CN 10109974B中公开了一种建筑废弃物的处理及再生利用方法。将废弃混凝土全部制备为再生细骨料(称为全再生细骨料)，从而极大改善了再生细骨料的物理性能，是一种能够高效利用废弃混凝土的再生骨料制备方法。在使用全再生细骨料时，能全取代河砂配制混凝土。

但以往用全再生细骨料配制混凝土时采用普通混凝土配合比设计方法进行配合比设计，以全再生细骨料等质量或等体积取代河砂。这种方法可以得到性能满足要求的混凝土，但未能有效利用全再生细骨料中的微粉，混凝土的造价也较高。发明内容

本发明的目的是为全再生细骨料应用于混凝土提供一种配合比设计方法，考虑到全再生细骨料中含有大量微粉，且其部分是石粉，能够作为微细集料应用，填充骨料的空隙，从而降低胶凝材料用量和成本。

为实现上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用全再生细骨料配制混凝土的配合比设计方法，包括如下步骤：

(1)通过不同粒径的多种石子紧密堆积试验，得到最小空隙率对应的石子搭配比例；

(2)往步骤(1)搭配所得的石子中掺加全再生细骨料，通过紧密堆积试验，得到随砂率增加，空隙率不明显降低时的最小砂率；

(3)按步骤(1)、(2)所得的比例搭配全再生细骨料和石子，测定紧密堆积密度，以其为一立方米混凝土中的骨料用量，计算各骨料质量和骨料空隙率；

(4)骨料空隙扣除混凝土中的空气体积，得到浆体需要填充的体积；

(5)按设计要求的混凝土性能要求，参照河砂混凝土选择胶凝材料组成和水胶比；

(6)取一个大于1的浆体富余系数n，计算得到浆体的总体积，进而计算得到胶凝材料和水的用量；

(7)计算全再生细骨料的附加水量，所述附加水量等于全再生细骨料质量乘以饱和面干吸水率乘以全再生细骨料饱和系数，附加水量不计入水胶比，不计入体积；

(8)选择外加剂掺量，外加剂中的水需计入水胶比中；

(9)通过上述步骤，计算得到初步的混凝土计算配合比；

(10)改变浆体富余系数n值，计算不同n值时的混凝土计算配合比；

(11)进行混凝土试配，根据混凝土工作性能，确定外加剂掺量和最低浆体富余系数n值；

(12)通过改变砂率得到不同砂率时混凝土配合比；

(13)选择工作性能满足要求的最低砂率配合比，作为优选配合比；

(14)测定混凝土容重，校核配合比，得到混凝土的最终配合比。

进一步地，所述的全再生细骨料是将废弃混凝土全部破碎或碾磨到小于4.75mm所形成的再生细骨料，全再生细骨料饱和面干吸水率低于7％，微粉含量在7.0％～20.0％之间。