一種c60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法

2023-05-08 08:18:31

專利名稱：一種c60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法
技術領域：
本發明屬於土木工程的混凝土技術領域，特別涉及一種C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法。
背景技術：
鋼管混凝土作為一種組合構件，利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，能夠充分發揮鋼材抗拉強度大和混凝土受壓性能好的優點，同時彌補了兩種材料各自的缺點，這是鋼管混凝土組合結構的優勢所在。其基本原理具體為:①利用內填混凝土的支撐作用，增強鋼管壁的幾何穩定性，改變空鋼管的失穩破壞模式，以避免或延緩鋼管發生局部屈曲，從而保證鋼管材料性能的充分發揮。②利用鋼管對核心混凝土的約束作用，使核心混凝土處於三向壓應力狀態，對管內混凝土形成的剛性拘束作用，從而提高混凝土的抗壓強度和變形能力，其塑性和韌性大為改善，防止了鋼管內混凝土的脆性破壞。另外，在鋼管混凝土的施工過程中，鋼管還可以作為澆築核心混凝土的模板，因此施工方便且能降低施工費用。目前，伴隨著國家和社會對資源和環境的保護意識逐漸增強，如何節省資源和能源，如何合理有效地實現廢棄混凝土的再利用，是國家乃至各省市科技發展重中之重。我國建築垃圾年排放量為60億多噸，是世界排放最多的國家，而建築物垃圾的最主要組成成分為廢棄混凝土，佔30% 40%。因此，如何科學處理與利用廢棄混凝土是當前擺在面前的核心問題與主要任務，已成為國內外關注與亟待解決的問題。上海、青島、深圳等省市都已建立了建築垃圾處理廠，尤其是規劃中分布於北京四周的四個建築垃圾處理廠之一的位於昌平區陽坊鎮的元泰達環保建材公司的建築垃圾廠已於2011年開始運作生 產混凝土再生粗細骨料。另外，在2011年，國家、地方、行業以及北京市相繼頒布了《再生混凝土或再生粗細骨料應用技術規程和規範》。另外，再生混凝土的各種力學性能、工作性能和耐久性等通過加入粉煤灰、矽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用於鋼管混凝土結構體系創造了各種有利的條件。要想從根本上解決我國乃至各省市建築垃圾存在的問題，途徑之一是採取建築材料循環使用模式，改變傳統的線性處置方式，走再生利用之路，減少建築物對自然資源的依賴程度，真正實現建築垃圾全部資源化，在保護環境的同時爭取更大的經濟利益和社會效益，而鋼管再生混凝土這種建築結構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件，能夠充分發揮鋼材抗拉強度大和混凝土受壓性能好的優點，同時彌補了兩種材料各自的缺點，而且更有利於應用再生混凝土，可廣泛地應用於建築、橋梁、地鐵車站等工程領域。目前，國內外關於鋼管混凝土組合結構施工，即對其核心混凝土澆築普遍採用泵送頂升澆築方法，此種澆築方法可以保證其核心混凝土有良好的澆築性能和質量。同時也考慮到再生混凝土不宜且較難配製強度太高的混凝土，以及鋼管混凝土工程結構目前普遍採用C60強度等級，因此把C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法作為本發明專利的研究重點和方向。因此，通過系統性地給出「C60泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法」，可以加速再生混凝土廣泛、合理地應用於工程結構中，從根本上解決國家乃至各省市建築垃圾存在的問題；不但可以促進建立健全適合國家乃至各省市實際情況的建築垃圾綜合處置系統，同時也促進了國家的科技進步、經濟建設、環境和社會發展。因此，勢在必行且經濟與社會意義重大。

發明內容
本發明的目的是克服現有關於鋼管再生混凝土配製技術的不足，尤其針對是高強泵送自密實鋼管再生混凝土配製技術的不足，提供一種用於鋼管再生混凝土組合結構的C60級泵送自密實再生混凝土。該種再生混凝土能夠滿足澆築鋼管混凝土所需的泵送自密實性能，無需振搗，而且強度能夠達到C60等級，適於作為高層或超高層建築工程、大跨度高架橋梁工程、地鐵車站隧道工程等重要、特殊複雜結構的柱和支撐構件的鋼管混凝土組合結構。本發明為解決上述問題所採用的技術方案為:該混凝土的配合比是:水泥:原生粗集料:再生粗集料:細骨料:水:粉煤灰:矽灰: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，最佳取代率為20 30%，為連續級配，粒徑為Φ5 20mm,再生粗集料應採用預溼處理，否則根據再生粗集料吸水率來計算其附加用水量。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於1: (3 5)。所述礦物摻合料指的是I或II級粉煤灰和優質矽灰，粉煤灰的摻量為15 30%，矽灰的摻量為5 10%，水泥應優先選用P.Ι52.5,42.5，其次再選用P *052.5,42.5，當水泥採用P.0型，其中I級粉煤灰的摻量宜取靠近上述範圍的下限值，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560kg/m3並且不宜小於470kg/m3。

所述混凝土細骨料全部採用天然河砂，為中砂，砂率為42 48 %，混凝土粗骨料摻量不宜大於950kg/m3。所述混凝土水膠比為0.28 0.32，應使用絕對體積法進行配合比設計，單位體積粗骨料量宜為0.27 0.34m3,單位體積細骨料量宜為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，減水率須大於25%，並具有一定的保塑功能，其摻量應為I 2%之間。本發明的有益效果為:1.本發明生產的再生混凝土是一種適用於鋼管再生混凝土組合結構的泵送自密實性能、無需振搗的再生混凝土配合比設計方法，而且強度能夠達到C60等級，非常利於泵送自密實這種現代化澆築工藝，尤其是對於鋼管混凝土組合結構來說，這種澆築性能尤為重要。該種再生混凝土能適於作為高層或超高層建築工程、大跨度高架橋梁工程、地鐵車站隧道工程等重要、特殊複雜結構的柱和支撐構件的鋼管混凝土組合結構。2.有利於促進再生混凝土和鋼管再生混凝土組合結構合理、廣泛地應用以及建築-資源-環境可持續地發展，從根本上解決我國建築垃圾存在的問題；同時也可以促進建立健全適合我國實際情況的建築垃圾綜合處置系統，另外也促進了我國的科技進步、經濟建設、環境和社會發展，均具有重要的理論意義和實用價值。因此，勢在必行且經濟、環境和社會意義重大。
具體實施例方式本發明提供了一種C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法，下面通過具體實施方式
對本發明作進一步說明。本著再生混凝土組成材料最為經濟、最為普通適用的情況下，進行如下配合比方法設計。實施例:水泥:為某水泥廠生產的P.142.5矽酸鹽水泥。砂子:河砂， 中砂。

石子:原生粗骨料為天然碎石，再生粗骨料是由建築鋼筋混凝土所產生的廢棄混凝土用鄂式破碎機進行二次破碎和篩分等處理得到的，並且再生粗集料採用了預溼處理，並將其放置至飽和面乾燥後再將其用於再生混凝土的配置，粒徑為5 20_，連續級配，同時符合國家規範《GBT25177-2010混凝土用再生粗骨料》的各項規定。水:自來水。粉煤灰:某電廠生產的I級粉煤灰。矽灰:為某矽鐵合金廠生產的優質矽灰。高性能減水劑:某外加劑廠所生產的高性能聚羧酸減水劑，有泵送劑功能，為緩凝高效減水劑，減水率大於25%，並與上述的P.142.5矽酸鹽水泥相容性較好。一種C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法如下:
權利要求
1.一種C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法，所述配合比設計為澆築在鋼管中、具有泵送自密實性能、無需振搗、強度等級為C60的再生混凝土設計方法，其特徵在於，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:細骨料:水:粉煤灰:矽灰:高性能減水劑=(320 450): (616 704): (176 264): (750 850): (150 165): (80 120): (20 40): (7 10)。
2.根據權利要求1所述的C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法，其特徵在於，所述再生粗集料為I級，最佳取代率為20 30%，為連續級配，粒徑為Φ5 20mm，再生粗集料應採用預溼處理，否則根據再生粗集料吸水率來計算其附加用水量。
3.根據權利要求1所述的C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法，其特徵在於，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於1: (3 5)。
4.根據權利要求1所述的C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法，其特徵在於，所述礦物摻合料指的是I或II級粉煤灰和優質矽灰，粉煤灰的摻量為15 30%，矽灰的摻量為5 10%，水泥應優先選用P.Ι52.5,42.5，其次再選用P *052.5,42.5，當水泥採用P.0型，其中I級粉煤灰的摻量宜取靠近上述範圍的下限值，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560kg/m3並且不宜小於470kg/m3。
5.根據權利要求1所述的C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法，其特徵在於，所述混凝土細骨料全部採用天然河砂，為中砂，砂率為42 48%，混凝土粗骨料摻量不宜大於950kg/m3。
6.根據權利要求1所述的C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法，其特徵在於，所述混凝土水膠比為0.28 0.32，應使用絕對體積法進行配合比設計，單位體積粗骨料量宜為0.27 0.34m3,單位體積細骨料量宜為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.根據權利要求1所述的C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法，其特徵在於，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，減水率須大於25%，並具有一定的保塑功能，其摻量應為I 2%之間。
全文摘要
本發明屬於土木工程的混凝土配製技術領域，涉及一種C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法。解決再生混凝土在鋼管混凝土中應用的配製技術問題，提供一種C60級泵送自密實鋼管再生混凝土配合比設計方法。所述配合比設計方法技術方案為水泥∶原生粗骨料∶再生粗骨料∶細骨料∶水∶粉煤灰∶矽灰∶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)。本發明的效果、益處和用途是可以為鋼管再生混凝土結構提供一種C60級泵送自密實再生混凝土配合比設計方法，對於促進再生混凝土和鋼管再生混凝土結構合理、廣泛地應用以及建築-資源-環境可持續發展，均具有重要的理論、社會意義及實用價值。
文檔編號C04B18/16GK103086668SQ201310028819
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者何振軍, 張家興, 張學生 申請人:北方工業大學