專利名稱：一種c60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程的混凝土技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
鋼管混凝土作為一種組合構(gòu)件，利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中的相互作用，能夠充分發(fā)揮鋼材抗拉強(qiáng)度大和混凝土受壓性能好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)了兩種材料各自的缺點(diǎn)，這是鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)所在。其基本原理具體為:①利用內(nèi)填混凝土的支撐作用，增強(qiáng)鋼管壁的幾何穩(wěn)定性，改變空鋼管的失穩(wěn)破壞模式，以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，從而保證鋼管材料性能的充分發(fā)揮。②利用鋼管對(duì)核心混凝土的約束作用，使核心混凝土處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)管內(nèi)混凝土形成的剛性拘束作用，從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力，其塑性和韌性大為改善，防止了鋼管內(nèi)混凝土的脆性破壞。另外，在鋼管混凝土的施工過(guò)程中，鋼管還可以作為澆筑核心混凝土的模板，因此施工方便且能降低施工費(fèi)用。目前，伴隨著國(guó)家和社會(huì)對(duì)資源和環(huán)境的保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，如何節(jié)省資源和能源，如何合理有效地實(shí)現(xiàn)廢棄混凝土的再利用，是國(guó)家乃至各省市科技發(fā)展重中之重。我國(guó)建筑垃圾年排放量為60億多噸，是世界排放最多的國(guó)家，而建筑物垃圾的最主要組成成分為廢棄混凝土，占30% 40%。因此，如何科學(xué)處理與利用廢棄混凝土是當(dāng)前擺在面前的核心問(wèn)題與主要任務(wù)，已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注與亟待解決的問(wèn)題。上海、青島、深圳等省市都已建立了建筑垃圾處理廠，尤其是規(guī)劃中分布于北京四周的四個(gè)建筑垃圾處理廠之一的位于昌平區(qū)陽(yáng)坊鎮(zhèn)的元泰達(dá)環(huán)保建材公司的建筑垃圾廠已于2011年開始運(yùn)作生 產(chǎn)混凝土再生粗細(xì)骨料。另外，在2011年，國(guó)家、地方、行業(yè)以及北京市相繼頒布了《再生混凝土或再生粗細(xì)骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程和規(guī)范》。另外，再生混凝土的各種力學(xué)性能、工作性能和耐久性等通過(guò)加入粉煤灰、硅灰和高性能減水劑等可以得到完善。上述均為再生混凝土應(yīng)用于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)造了各種有利的條件。要想從根本上解決我國(guó)乃至各省市建筑垃圾存在的問(wèn)題，途徑之一是采取建筑材料循環(huán)使用模式，改變傳統(tǒng)的線性處置方式，走再生利用之路，減少建筑物對(duì)自然資源的依賴程度，真正實(shí)現(xiàn)建筑垃圾全部資源化，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)爭(zhēng)取更大的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益，而鋼管再生混凝土這種建筑結(jié)構(gòu)形式恰恰為廢棄混凝土資源化提供一條有效的途徑。鋼管混凝土作為一種組合構(gòu)件，能夠充分發(fā)揮鋼材抗拉強(qiáng)度大和混凝土受壓性能好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)了兩種材料各自的缺點(diǎn)，而且更有利于應(yīng)用再生混凝土，可廣泛地應(yīng)用于建筑、橋梁、地鐵車站等工程領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)施工，即對(duì)其核心混凝土澆筑普遍采用泵送頂升澆筑方法，此種澆筑方法可以保證其核心混凝土有良好的澆筑性能和質(zhì)量。同時(shí)也考慮到再生混凝土不宜且較難配制強(qiáng)度太高的混凝土，以及鋼管混凝土工程結(jié)構(gòu)目前普遍采用C60強(qiáng)度等級(jí)，因此把C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法作為本發(fā)明專利的研究重點(diǎn)和方向。因此，通過(guò)系統(tǒng)性地給出“C60泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法”，可以加速再生混凝土廣泛、合理地應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中，從根本上解決國(guó)家乃至各省市建筑垃圾存在的問(wèn)題；不但可以促進(jìn)建立健全適合國(guó)家乃至各省市實(shí)際情況的建筑垃圾綜合處置系統(tǒng)，同時(shí)也促進(jìn)了國(guó)家的科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、環(huán)境和社會(huì)發(fā)展。因此，勢(shì)在必行且經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有關(guān)于鋼管再生混凝土配制技術(shù)的不足，尤其針對(duì)是高強(qiáng)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配制技術(shù)的不足，提供一種用于鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)的C60級(jí)泵送自密實(shí)再生混凝土。該種再生混凝土能夠滿足澆筑鋼管混凝土所需的泵送自密實(shí)性能，無(wú)需振搗，而且強(qiáng)度能夠達(dá)到C60等級(jí)，適于作為高層或超高層建筑工程、大跨度高架橋梁工程、地鐵車站隧道工程等重要、特殊復(fù)雜結(jié)構(gòu)的柱和支撐構(gòu)件的鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:該混凝土的配合比是:水泥:原生粗集料:再生粗集料:細(xì)骨料:水:粉煤灰:硅灰:高性能減水劑為:(單位:Kg/m3): (320 450): (616 704): (176 264): (750 850): (150 165): (80 120): (20 40): (7 10)。所述再生粗集料為I級(jí)，最佳取代率為20 30%，為連續(xù)級(jí)配，粒徑為Φ5 20mm,再生粗集料應(yīng)采用預(yù)濕處理，否則根據(jù)再生粗集料吸水率來(lái)計(jì)算其附加用水量。所述鋼管為Q345或Q390或Q420，最大骨料粒徑與泵送管徑之比不大于1: (3 5)。所述礦物摻合料指的是I或II級(jí)粉煤灰和優(yōu)質(zhì)硅灰，粉煤灰的摻量為15 30%，硅灰的摻量為5 10%，水泥應(yīng)優(yōu)先選用P.Ι52.5,42.5，其次再選用P *052.5,42.5，當(dāng)水泥采用P.0型，其中I級(jí)粉煤灰的摻量宜取靠近上述范圍的下限值，其所用水泥比表面積宜為335 365m2/kg之間，膠凝材料總量不宜超過(guò)560kg/m3并且不宜小于470kg/m3。

所述混凝土細(xì)骨料全部采用天然河砂，為中砂，砂率為42 48 %，混凝土粗骨料摻量不宜大于950kg/m3。所述混凝土水膠比為0.28 0.32，應(yīng)使用絕對(duì)體積法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，單位體積粗骨料量宜為0.27 0.34m3,單位體積細(xì)骨料量宜為0.43 0.46m3,水粉體積比宜為
0.75 1.10，單位體積粉體體積宜為0.18 0.25m3,單位體積漿體量宜為0.34 0.42m3。所述高性能減水劑為帶有泵送劑性能、緩凝性能、引氣性能的聚羧酸系高效減水齊U，減水率須大于25%，并具有一定的保塑功能，其摻量應(yīng)為I 2%之間。本發(fā)明的有益效果為:1.本發(fā)明生產(chǎn)的再生混凝土是一種適用于鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)的泵送自密實(shí)性能、無(wú)需振搗的再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，而且強(qiáng)度能夠達(dá)到C60等級(jí)，非常利于泵送自密實(shí)這種現(xiàn)代化澆筑工藝，尤其是對(duì)于鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，這種澆筑性能尤為重要。該種再生混凝土能適于作為高層或超高層建筑工程、大跨度高架橋梁工程、地鐵車站隧道工程等重要、特殊復(fù)雜結(jié)構(gòu)的柱和支撐構(gòu)件的鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)。2.有利于促進(jìn)再生混凝土和鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)合理、廣泛地應(yīng)用以及建筑-資源-環(huán)境可持續(xù)地發(fā)展，從根本上解決我國(guó)建筑垃圾存在的問(wèn)題；同時(shí)也可以促進(jìn)建立健全適合我國(guó)實(shí)際情況的建筑垃圾綜合處置系統(tǒng)，另外也促進(jìn)了我國(guó)的科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、環(huán)境和社會(huì)發(fā)展，均具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。因此，勢(shì)在必行且經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)意義重大。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本著再生混凝土組成材料最為經(jīng)濟(jì)、最為普通適用的情況下，進(jìn)行如下配合比方法設(shè)計(jì)。實(shí)施例:水泥:為某水泥廠生產(chǎn)的P.142.5硅酸鹽水泥。砂子:河砂， 中砂。

石子:原生粗骨料為天然碎石，再生粗骨料是由建筑鋼筋混凝土所產(chǎn)生的廢棄混凝土用鄂式破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎和篩分等處理得到的，并且再生粗集料采用了預(yù)濕處理，并將其放置至飽和面干燥后再將其用于再生混凝土的配置，粒徑為5 20_，連續(xù)級(jí)配，同時(shí)符合國(guó)家規(guī)范《GBT25177-2010混凝土用再生粗骨料》的各項(xiàng)規(guī)定。水:自來(lái)水。粉煤灰:某電廠生產(chǎn)的I級(jí)粉煤灰。硅灰:為某硅鐵合金廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)硅灰。高性能減水劑:某外加劑廠所生產(chǎn)的高性能聚羧酸減水劑，有泵送劑功能，為緩凝高效減水劑，減水率大于25%，并與上述的P.142.5硅酸鹽水泥相容性較好。一種C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法如下:
權(quán)利要求
1.一種C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，所述配合比設(shè)計(jì)為澆筑在鋼管中、具有泵送自密實(shí)性能、無(wú)需振搗、強(qiáng)度等級(jí)為C60的再生混凝土設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該混凝土按照組分單位Kg/m3的配合比為:水泥:原生粗集料:再生粗集料:細(xì)骨料:水:粉煤灰:硅灰:高性能減水劑=(320 450): (616 704): (176 264): (750 850): (150 165): (80 120): (20 40): (7 10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述再生粗集料為I級(jí)，最佳取代率為20 30%，為連續(xù)級(jí)配，粒徑為Φ5 20mm，再生粗集料應(yīng)采用預(yù)濕處理，否則根據(jù)再生粗集料吸水率來(lái)計(jì)算其附加用水量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述鋼管為Q 345或Q390或Q420，最大骨料粒徑與泵送管徑之比不大于1: (3 5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述礦物摻合料指的是I或II級(jí)粉煤灰和優(yōu)質(zhì)硅灰，粉煤灰的摻量為15 30%，硅灰的摻量為5 10%，水泥應(yīng)優(yōu)先選用P.Ι52.5,42.5，其次再選用P *052.5,42.5，當(dāng)水泥采用P.0型，其中I級(jí)粉煤灰的摻量宜取靠近上述范圍的下限值，其所用水泥比表面積宜為335 365m2/kg之間，膠凝材料總量不宜超過(guò)560kg/m3并且不宜小于470kg/m3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述混凝土細(xì)骨料全部采用天然河砂，為中砂，砂率為42 48%，混凝土粗骨料摻量不宜大于950kg/m3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述混凝土水膠比為0.28 0.32，應(yīng)使用絕對(duì)體積法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，單位體積粗骨料量宜為0.27 0.34m3,單位體積細(xì)骨料量宜為0.43 0.46m3,水粉體積比宜為0.75 1.10，單位體積粉體體積宜為0.18 0.25m3，單位體積漿體量宜為0.34 0.42m3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述高性能減水劑為帶有泵送劑性能、緩凝性能、引氣性能的聚羧酸系高效減水劑，減水率須大于25%，并具有一定的保塑功能，其摻量應(yīng)為I 2%之間。
全文摘要
本發(fā)明屬于土木工程的混凝土配制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。解決再生混凝土在鋼管混凝土中應(yīng)用的配制技術(shù)問(wèn)題，提供一種C60級(jí)泵送自密實(shí)鋼管再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。所述配合比設(shè)計(jì)方法技術(shù)方案為水泥∶原生粗骨料∶再生粗骨料∶細(xì)骨料∶水∶粉煤灰∶硅灰∶高性能減水劑，組分單位為Kg/m3，(320～450)∶(616～704)∶(176～264)∶(750～850)∶(150～165)∶(80～120)∶(20～40)∶(7～10)。本發(fā)明的效果、益處和用途是可以為鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)提供一種C60級(jí)泵送自密實(shí)再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，對(duì)于促進(jìn)再生混凝土和鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)合理、廣泛地應(yīng)用以及建筑-資源-環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，均具有重要的理論、社會(huì)意義及實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C04B18/16GK103086668SQ201310028819
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者何振軍, 張家興, 張學(xué)生 申請(qǐng)人:北方工業(yè)大學(xué)