磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土及其用途.pdf

本发明公开了一种磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土及其用途，本发明每m3混凝土含有：水泥360～402kg、矿粉39～85kg、粉煤灰45～88kg、磨细石灰石粉70～96kg、机制砂730～810kg、天然粗骨料460～640kg、再生粗骨料300～400kg、聚羧酸减水剂10.3～13.7kg、水160～176kg。本发明使用磨细石灰石粉、粉煤灰、矿粉三种掺和料配制全机制砂高强度再生骨料自密实混凝土，使用的细骨料全为机制砂，粗骨料中掺有31-46％的再生粗骨料，是减少对天然砂开采利用和充分回收利用混凝土废弃物的有效途径，为配制磨细石灰石粉全机制砂自密实混凝土提供技术参考。

权利要求书
1.  一种磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土，其特征在于：是 由以下原料混合拌制而成，按每m3混凝土所含原料质量计：
水泥：360～402kg
矿粉：39～85kg
粉煤灰：45～88kg
磨细石灰石粉：70～96kg
机制砂：730～810kg
天然粗骨料：460～640kg
再生粗骨料：300～400kg
聚羧酸减水剂：10.3～13.7kg
水：160～176kg；
所述磨细石灰石粉的粒度为625-900目筛。

2.  根据权利要求1所述的磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土， 其特征在于：所述水泥其强度等级不低于42.5级。

3.  根据权利要求1所述的磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土， 其特征在于：所述矿粉为S95级以上矿粉，比表面积≥400kg/m3，流动度比≥95％。

4.  根据权利要求1所述的磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土， 其特征在于：所述粉煤灰为II级以上粉煤灰，45μm方孔筛筛余≤25％，需水比 ≤105％，烧失量≤8.0％。

5.  根据权利要求1所述的磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土， 其特征在于：所述磨细石灰石粉的比表面积≥600m2/kg，CaCO3≥75％，流动度 比≥100％。

6.  根据权利要求1所述的磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土， 其特征在于：所述机制砂细度模数2.6～3.2，含泥量≤2.0％，泥块含量＜1.0％， MB值＜1.4。

7.  根据权利要求1所述的磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土， 其特征在于：所述天然粗骨料粒径为5～20mm，压碎值指标≤7％，针片状颗粒含 量≤5％。

8.  根据权利要求1所述的磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土， 其特征在于：所述再生粗骨料为旧建筑拆下的混凝土经清洗、破碎、筛分、搭配 混合而成，粒径为5～20mm，压碎值指标≤10％。

9.  根据权利要求1所述的磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土， 其特征在于：所述的聚羧酸减水剂，减水率为25％以上。

10.  权利要求1-9所述的自密实混凝土在桥梁和建筑物中的应用。

说明书磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土及其用途
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种磨细石灰石粉全机制砂高强度再 生自密实混凝土及其用途。
背景技术
随着建筑行业的发展，更多高耸的、具有薄壁结构的新型建筑物不断出现， 这对混凝土提出了更高要求，因为普通的混凝土已经不能满足其要求。因此， 自密实混凝土应运而生。但国内自密实混凝土研究起步晚，目前工程应用仍然 较少。
自密实混凝土要求具有很高的流动性，且要求不泌水、不离析。因此，对 用于配制自密实混凝土所需的骨料要求较高。一方面，使用河砂或棱角少的混 合砂会大幅度提高混凝土的流动性能，因此，现有自密实混凝土实际应用时， 国内外大多采用天然砂或者混合砂。而机制砂相对河砂等天然砂而言，棱角较 多，级配较差，利用100％机制砂配制自密实高流态混凝土无疑是一种挑战。另 一方面，对于粗骨料，再生粗骨料与天然粗骨料相比，前者吸水率较大，压碎 值指标偏低，配制高强混凝土时一般不采用再生粗骨料。
采用再生粗骨料配制100％机制砂高强自密实混凝土是减缓天然砂资源压 力的有效途径，也是解决废弃混凝土综合利用的有效手段，这不管是对于学术 研究或者生产应用均是非常重要及必要的关键问题。
同时，随着建筑行业的不断发展，混凝土的需求量也逐渐增大，主流掺和 料——粉煤灰、矿粉已供不应求，有的地区甚至无掺和料可用，掺和料价格节 节攀升，“假灰”等不合格品日渐增多，造成混凝土的成本增加且质量极其不稳 定，生产难以控制。
而现行的硅灰掺和料运用也较广泛，但其价格昂贵，粒径小质量轻，用于 配制混凝土时，收缩较严重，尤其在高胶凝材料体系的高强自密实混凝土中， 收缩尤为明显；加之生产时多为人工添加，长期被人体吸入时，造成身体肺部 伤害。
而目前新兴的用于普通混凝土掺和料的磨细石灰石粉，成本较低，可部分 取代水泥、矿粉及粉煤灰等配制混凝土，缓解粉煤灰及矿粉的资源使用压力， 但从实际运用看，磨细石灰石粉配制自密实混凝土研究较少，尤其是高强自密 实混凝土，值得去开发应用。
因此，同时采用磨细石灰石粉、100％机制砂配制出价格更低的掺有再生粗 骨料的高强自密实混凝土，并用于生产具有重大意义。
中国专利CN102951876A公开了一种免振捣的自密实混凝土组合物，该组 合物由100份水泥、10-30份粉煤灰、20-50份石灰石粉、0.8-2.0份聚羧酸减水 剂、250-350份机制砂、250-350份碎石配制而成，所述石灰石粉为细度不大于 100目，粗骨料采用天然粗骨料。该专利虽然采用了机制砂和石灰石粉配制自密 实混凝土，但石灰石粉目数小于100目(粒径约154μm)，粒径较粗，大部分只 能填充于骨料之间空隙，对于胶凝材料之间的空隙填充较少，且配制的混凝土 28d强度最高也仅为61.5MPa(C50等级)。
中国专利CN1792978A也公开了一种自密实混凝土，采用水泥100份、粉 煤灰60-100份、硅粉5-20份、其他掺和料1-40份，同时还掺增粘剂、消泡剂 及聚羧酸减水剂等，配制出28d抗压强度为50-60MPa的混凝土，所用的其他掺 和料指细度为100目及以下的矿粉及石灰石粉。但掺和料中采用了价格较高、 且容易被人体吸入的硅粉，粗骨料采用天然粗骨料，同时，采用了还未广泛应 用的增粘剂等外加剂。该专利虽然采用石灰石粉，但粗骨料采用全天然粗骨料， 也需采用硅粉及还未广泛应用的增粘剂等外加剂，使混凝土成本较高，混凝土 强度最高也仅为C50。
综上所述，现有技术配制高强度自密实混凝土时，其细骨料已有采用100％ 机制砂的报道，粗骨料采用天然石子；掺和料中也常需使用价格昂贵的硅灰或 粉煤灰微珠，也有采用石灰石粉的，但粒径较大(不大于100目)。缺陷是：价 格较高，强度不高(仅为C50)。
导致上述缺点的原因是：
1、高强自密实混凝土需要很高流动性及强度，机制砂棱角多且级配不良， 大幅度降低砼拌合物的流动性；
2、现有的水泥、矿粉及普通粉煤灰粒型不佳，也对混凝土工作性能造成不 良影响；
3、目前的掺和料(硅灰或粉煤灰微珠)，价格昂贵；尤其是硅粉，粒径小 质量轻，用于配制混凝土时，收缩较严重，加之生产时多为人工添加，长期被 人体吸入时，造成身体肺部伤害；
4、现有配制全机制砂自密实混凝土使用的石粉目数为100目，颗粒较粗， 大多数石灰石粉颗粒只能填充于骨料与胶凝材料之间，水化效应不高。
因此，现有技术配制全机制砂高强自密实混凝土的流动性、强度及经济性 很难达到理想要求。
发明内容
针对现有的自密实混凝土在资源利用和价格方面所存在的缺陷，本发明的 首要目的在于提供一种磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土，本发 明首次在全机制砂高强混凝土自密实混凝土中加入再生粗骨料，并通过对石灰 石粉粒径的优选克服了机制砂和再生粗骨料易降低砼拌合物流动性这一缺陷。 本发明的自密实混凝土价格低廉，同时体现出了优良的性能特点：强度 ≥70MPa(强度等级C60～C70)，塌落度≥240mm，扩展度≥650mm，倒塌落度筒时 间≤12s，T500≤6s，坍落扩展度与J环扩展度差值≤30mm。
本发明的另一目的在于提供上述的自密实混凝土的用途。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土，由以下原料混合拌制 而成，按每m3混凝土所含原料质量计：


所述水泥其强度等级不低于42.5级；
所述矿粉为S95级以上矿粉，比表面积≥400kg/m3，流动度比≥95％；
所述粉煤灰为II级以上粉煤灰，45μm方孔筛筛余≤25％，需水比≤105％， 烧失量≤8.0％；
所述磨细石灰石粉的粒度为625-900目筛，比表面积≥600m2/kg，CaCO3≥ 75％，流动度比≥100％；
所述机制砂细度模数2.6～3.2，含泥量≤2.0％，泥块含量＜1.0％，MB值＜1.4；
所述天然粗骨料粒径为5～20mm，压碎值指标≤7％，针片状颗粒含量≤5％；
所述再生粗骨料为旧建筑拆下的混凝土经清洗、破碎、筛分、搭配混合而成， 粒径为5～20mm，压碎值指标≤10％；
所述的聚羧酸减水剂，减水率为25％以上。
上述的自密实混凝土可用于结构桥梁工程、高层建筑物等的承重部位、结 构复杂部位及人工难以振捣的工程部位，当然也可运用于普通工程中的梁柱， 以减少人工振动及缩短工期。
虽然机制砂棱角较多，但高强自密实混凝土的胶凝材料较多，会将其包裹， 减少机制砂棱角与骨料间的摩擦，可弥补机制砂棱角对混凝土工作性能的影响； 而用磨细石灰石粉活性较高，粒型较好，粒径较小，可起到“滚珠”作用及填 充于胶凝材料颗粒空隙，使混凝土更加致密，大大提高混凝土的流动性及强度， 保证了高强混凝土的性能满足要求。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明配制的混凝土是一种高强度自密实混凝土，强度≥70MPa，塌 落度≥240mm，扩展度≥650mm，倒塌落度筒时间≤12s，T500≤6s，坍落扩展度 与J环扩展度差值≤30mm，具有高强度及良好的工作性。
(2)本发明使用磨细石灰石粉、粉煤灰、矿粉三种掺和料配制全机制砂高 强度再生骨料自密实混凝土，可在一定程度减少对粉煤灰、矿粉及硅灰掺和料 的依赖；使用的细骨料全为机制砂，是减少对天然砂开采利用的有效途径，且 掺有31-46％的再生粗骨料，符合可持续发展战略要求，同时，为配制磨细石灰 石粉全机制砂自密实混凝土提供技术参考。
(3)现有技术配制的自密实混凝土采用了价格昂贵的硅灰及还未被广泛应 用的增粘剂等外加剂，增加了混凝土的成本，且强度等级仅为C50。本发明的自 密实混凝土为高强混凝土，强度等级C60～C70，且采用价格低廉的磨细石灰石 粉，利用其较低需水量、填充性及水化效应来改善自密实混凝土的工作性能、 提高强度，并与水泥及矿粉、煤灰中的Si、Ca、Al盐等发生水化协同作用，产 物互相搭接，而未反应石灰石粉填充胶材空隙，形成更坚固水泥石，使自密实 砼加水拌合后具良好工作性，硬化后具更高强度及耐久性。
(4)本发明生产的绿色自密实混凝土是在普通混凝土生产工艺条件下实现 的，所使用原材料全为商品混凝土常规材料，价格低廉，材料相对易得，便于 推广应用，具有良好的经济效益和社会效益。
(5)再生粗骨料与天然粗骨料相比，前者吸水率较大，压碎值指标偏低； 因此，配制高强自密实混凝土目前多采用天然砂或混合砂和天然粗骨料；但适 量的再生骨料与天然骨料搭配，能吸附少部分水分，有利于增加混凝土的水化 反应，从而提高混凝土的强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于 此。
实施例1～6
一种磨细石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土，其原料配比和所用 的磨细石灰石粉的粒度如表1所示：
表1.磨细石灰石粉全机制砂高强度自密实混凝土配合比

对比例1-1、2-1、3-1……
一种石灰石粉全机制砂高强度再生自密实混凝土，其原料配比和所用的石 灰石粉的粒度如表2所示；该原料配比与对应的实施例不同的地方仅在于石灰 石粉的粒度较粗，采用的是现有技术石灰石粉的粒度；
表2.石灰石粉全机制砂高强度自密实混凝土配合比

对比例1-2、2-2、3-2……
一种石灰石粉全机制砂高强度自密实混凝土，其原料配比和所用的石灰石 粉的粒度如表3所示；
该原料配比与对应的实施例不同的地方在于石灰石粉的粒度较粗，采用的 是现有技术石灰石粉的粒度；此外，将再生粗骨料全部替换成天然粗骨料；
表3.石灰石粉全机制砂高强度自密实混凝土配合比

将表1-3中的配比按比例换算成45L混凝土原料，在额定容积为60L强制 式混凝土搅拌机搅拌4min，按照《自密实混凝土应用技术规程》(JGJ/T283-2012) 及《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 500081-2002)相关规定进行 力学及工作性能检测，结果见表4-6。
表4.磨细石灰石粉全机制砂高强自密实混凝土力学性能和工作性能

表5.石灰石粉全机制砂高强自密实混凝土力学性能和工作性能

表6.石灰石粉全机制砂高强自密实混凝土力学性能和工作性能

通过对比例与本发明实施例对比可知，采用目数为625～900目的石灰石粉对 全机制砂自密实混凝土工作性及强度具有显著效果(由表4与表5-6的对比看出)， 主要是由于100目石灰石粉需水量大，大多数颗粒只能填充在骨料与胶凝材料之 间，且水化效应低，对混凝土强度贡献小，因此，其混凝土强度及工作性能难以 满足高强自密实混凝土的要求；相反，625～900目的石灰石粉具有很好的形态效 应、填充效应和水化效应，其表面能低，需水量低，颗粒能填充于胶凝材料之间， 且具有促进水泥水化的效果，对混凝土强度提高显著。
而再生粗骨料虽然吸水率偏高，但较细的石灰石粉需水量较低，可弥补骨料 对水分的吸附，同时，适量的再生骨料吸附少部分水分，有利于增加高强自密实 混凝土的水化反应，从而较全天然骨料混凝土强度稍高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施 例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。