■陳晉華

(福建船政交通職業(yè)學院建筑工程系，福州　350007)

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再生混凝土配合比設計

■陳晉華

(福建船政交通職業(yè)學院建筑工程系，福州350007)

摘要對再生骨料及再生混凝土進行一系列的力學性能試驗，分析比較再生混凝土配合比的三個因素：水膠比、再生骨料取代率、活性摻合料對再生混凝土強度的影響，對普通混凝土的鮑羅米公式進行修正，得到再生混凝土的鮑羅米公式，為再生混凝土配合比設計提供依據(jù)，為再生混凝土的實際應用提供參考。

關鍵詞再生混凝土水膠比再生骨料取代率混凝土配合比

再生混凝土配合比設計的任務就是要確定能獲得預期性能而又經(jīng)濟的混凝土各組成材料的用量。它與普通混凝土配合比設計的目的是相同的，即在保證結構安全使用的前提下，力求達到便于施工與經(jīng)濟節(jié)約的要求。通過課題大量試驗表明：再生粗集料的基本性能與天然粗集料有很大差異，如：表面粗糙、孔隙率大、吸水率大、表觀密度低、壓碎指標值高等?？紤]再生粗集料本身的特點，進行再生混凝土的配合比設計時應滿足以下幾個要求：

(1)滿足結構設計要求的再生混凝土強度等級

再生混凝土抗壓強度稍低于相同配合比的普通混凝土，為了達到相同強度等級，其水膠比應較普通混凝土有所降低。

(2)滿足施工和易性、節(jié)約水泥和降低成本要求

由于再生粗集料的孔隙率和含泥量較高以及表面的粗糙性，要滿足與普通混凝土同等和易性的要求，則單位混凝土的水泥用量往往比普通混凝土多。因此，在再生混凝土配合比設計中必須盡可能節(jié)約水泥，降低成本。

(3)保證混凝土的變形性能和耐久性能符合使用要求

再生粗集料的吸水率較高、彈性模量低、再生粗集料中存在天然集料與老砂漿之間的界面等，給再生混凝土的某些變形性能和耐久性能帶來不利影響。所以，在配合比設計時，必須注意充分考慮適用和耐久性的要求。

1　原材料

(1)膠凝材料

水泥是建筑工程中應用最廣的一種膠凝材料。水泥加水后形成水泥漿，可賦予再生混凝土拌和物必要的和易性，滿足施工的要求。水泥漿不僅自身能硬化，而且還能將粗細集料粘結在一起，使再生混凝土具有一定的機械強度。不僅如此，硬化的水泥漿即水泥石，還影響到再生混凝土的變形性能和耐久性能。

和普通混凝土一樣，適用于普通混凝土的水泥品種，同樣也可用于再生混凝土，但其性能必須符合相應的標準。

(2)再生集料

我國再生集料來源復雜，因而性能差異大，由于再生細集料吸水率大且會大大降低混凝土的力學性能和耐久性能，因而實際工程中一般都不使用再生細集料。

由于集料全部采用再生集料對混凝土性能影響較大，一般需用一部分天然粗集料，而細集料全部采用普通砂。普通砂各項技術指標必須符合規(guī)范要求。

(3)摻和料

摻入一定比例的無機礦物磨細粉料，如粉煤灰、硅灰、礦渣粉等，這在普通混凝土中已得到較普遍的應用。試驗和工程實踐表明，這些摻和料同樣也適用于再生混凝土，其中應用最多的是粉煤灰。再生混凝土礦物摻和料應符合國家標準規(guī)定的要求。

再生混凝土中加入粉煤灰，可以顯著改善混凝土拌和物的和易性，減少水泥用量，提高混凝土的強度并改善其耐久性能，受到很好的技術經(jīng)濟效果。

用于再生混凝土的粉煤灰摻量、取代水泥率、配合比設計方法等，可參考普通混凝土和輕集料混凝土的相應規(guī)程。

(4)化學外加劑

化學外加劑在普通混凝土中的應用很普遍，國內外的研究和工程實踐表明，在再生混凝土中加入化學外加劑同樣效果良好?；瘜W外加劑的質量指標必須符合相應標準。

2　設計思路

普通混凝土的配合比設計取決于水灰比、用水量和砂率三個參數(shù)，根據(jù)混凝土配制強度和水泥實際強度，由鮑羅米公式計算得到水灰比，由坍落度及集料最大粒徑確定用水量，選擇適宜的砂率，確定砂石用量，再經(jīng)過試配和調整完成混凝土的配合比。再生混凝土由于所用集料的孔隙率和吸水率高，不能直接用鮑羅米強度公式作進行配合比設計，需要對鮑羅米強度公式進行修正部分參數(shù)，并最終通過試驗的方法來確定各組成材料的用量。

3　設計方法

(1)試配強度的確定

再生混凝土的強度受很多因素影響，每種材料的性能及攪拌、運輸、成型和養(yǎng)護工藝等施工條件中的不確定性，都可能引起其強度的波動。因此，在設計再生混凝土的配合比時，必須考慮其可能產(chǎn)生的偏差(用標準差表示)，保證實驗室配制出的混凝土強度在一定范圍內高出設計強度，即要求試配強度具有保證率。

fcu,o——再生混凝土試配強度(MPa)；

fcu,k——再生混凝土立方體抗壓強度標準值(MPa)；

σ——再生混凝土強度的總體標準差(MPa)；

當施工單位具有近期的同一品種混凝土資料時，σ可參考選用樣本標準差；當施工單位沒有歷史統(tǒng)計資料時，σ參考表1選用。

表1　σ取值表(MPa)

(2)初步確定水灰比和用水量

由于再生集料的吸水率較大，且不同來源再生集料的吸水率差別也較大。所以在再生混凝土配合比設計中水灰比一般都用凈用水量與凈水灰比表示。

(W/C)′=Afce/(fcu,o+ABfce)式中，(W/C)′——參考用凈水灰比；

A、B——回歸系數(shù),根據(jù)普通混凝土配合比設計規(guī)程取值為0.46、0.07；

fce——水泥28d抗壓強度實測值(MPa)。

fce=rc×fce,g,

式中，rc——水泥富余系數(shù)，按實際統(tǒng)計資料確定；

fce,g——水泥強度等級。

考慮到再生混凝土的力學及耐久性能較普通混凝土低，進行配合比設計時適當調低由上式得出參考凈水灰比0.01～0.05(其中再生粗集料取代率較大時，水灰比降低應取較大值)，依次作為最終的凈水灰比W/C。

根據(jù)施工要求的坍落度和粗集料的最大粒徑確定混凝土的參考用水量，并在此基礎上增加5％作為最終的凈用水量(mwn)，每立方米再生混凝土的凈用水量可以根據(jù)表2確定。

表2　再生混凝土的凈用水量(kg/m3)

根據(jù)實測的再生粗集料吸水率，求出每立方米再生混凝土的附加水量(mwa)，凈用水量與附加水量之和為每立方米再生混凝土的總用水量(mwt)即：

mwt——每立方米再生混凝土的總用水量(kg);

mwn——每立方米再生混凝土的凈用水量(kg);

mwa——每立方米再生混凝土的附加用水量(kg);

mg——每立方米再生混凝土的粗集料用量(kg);

wwg——再生粗集料的吸水率(％)；

r——再生粗集料的取代率(％)。

(3)計算每立方米再生混凝土的水泥用量

根據(jù)已確定的凈水灰比(W/C)′和選用的單位凈水量(mwn)，可計算出水泥用量(mc)。

(4)選取合理的砂率sp

根據(jù)粗集料的最大粒徑和凈水灰比，根據(jù)表3選擇適宜的砂率。

表3　再生混凝土的砂率(％)

(5)計算粗細集料的用量(mg)和(ms)

根據(jù)已確定的凈用水量、水泥用量、砂率，用體積法求得粗、細集料的用量。按下式計算：

式中，mc、mg、ms、mwn分別表示每立方

米再生混凝土的水泥、粗集料、細集料用量和凈用水量;

ρc、ρg、ρs、ρw——分別表示水泥、粗集料、細集料和水的密度(kg/m3)，根據(jù)標準規(guī)定方法測定;

α——再生混凝土含氣量百分數(shù)，不使用引氣劑時，α取1％。

(6)配合比試配、調整與確定

以上是基于強度要求的配合比設計，還應該符合耐久性、均勻性、和易性及經(jīng)濟性要求，根據(jù)工程對混凝土的具體性能要求，調整合適的原材料比例，設計出經(jīng)濟、質優(yōu)的混凝土。

4　結束語

再生混凝土配合比設計與普通混凝土配合比設計的主要區(qū)別在于應考慮在普通混凝土水灰比基礎上增加再生骨料的附加水量，利用文中提出的再生混凝土附加水量的計算公式，重新計算影響再生混凝土強度的凈水灰比(W/C)’，就可按普通混凝土的計算程序建立再生混凝土配合比設計的新方法，通過實驗驗證，證明對這一新方法是可以應用于再生混凝土的配合比的設計，并有很高的準確性及可靠度。

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基金項目：福建省教育廳科研基金資助項目(JB14150)