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(河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河北 石家莊 050091)

引言

建筑垃圾作為再生骨料制備混凝土進行循環(huán)再利用被看作是發(fā)展綠色建材的主要措施之一。為了推動再生混凝土在建筑工程中的應(yīng)用，促進建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，進行預(yù)拌再生混凝土的試驗研究，選擇合適的再生骨料，進行預(yù)拌再生混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計，并深入分析預(yù)拌再生混凝土的應(yīng)用性和經(jīng)濟性，促使再生混凝土向商品化、工業(yè)化生產(chǎn)的方向發(fā)展，已成為目前再生混凝土的研究熱點。

1 預(yù)拌再生混凝土的概念

預(yù)拌混凝土(Ready-mixed Concrete)是將水泥、骨料、水以及根據(jù)需要摻入的外加劑、礦物摻合料等組分，按一定比例在攪拌站經(jīng)計量、拌制后出售，并采用運輸車在規(guī)定的時間內(nèi)運至使用地點的混凝土拌合物。

再生混凝土(Recycled Concrete)是指在混凝土配制過程中摻用了再生骨料，并且再生骨料占骨料總量的質(zhì)量百分比不低于30%的混凝土。

將再生骨料與水泥、其他骨料、水以及根據(jù)需要摻入的外加劑、礦物摻合料等組分，按一定比例在攪拌站經(jīng)集中拌制后出售的混凝土拌合物稱為預(yù)拌再生混凝土。

2 預(yù)拌再生混凝土的配合比設(shè)計

預(yù)拌再生混凝土配合比設(shè)計的任務(wù)，就是確定能獲得預(yù)期性能而又經(jīng)濟的預(yù)拌再生混凝土各組成材料的用量。它與普通混凝土配合比設(shè)計的目的一樣，即在保證結(jié)構(gòu)安全的強度、耐久性的前提下，力求達到良好的工作性和經(jīng)濟性要求?？紤]到再生骨料的特點，進行預(yù)拌再生混凝土配合比設(shè)計時應(yīng)滿足以下基本原則：

(1)保證預(yù)拌再生混凝土達到結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的強度等級。再生混凝土的抗壓強度一般稍低于同配比的普通混凝土，為了達到設(shè)計強度等級，應(yīng)調(diào)整其水膠比等關(guān)鍵技術(shù)指標。

(2)滿足預(yù)拌再生混凝土達到結(jié)構(gòu)變形和耐久性的使用要求。再生粗骨料的吸水率較高、彈性模量較低以及再生粗骨料中存在天然骨料與舊砂漿之間的界面等，均對再生混凝土的變形性能和耐久性能產(chǎn)生影響。在配合比設(shè)計時，必須充分考慮結(jié)構(gòu)變形和耐久性的要求。

(3)滿足預(yù)拌再生混凝土施工和易性和降低成本的要求。由于再生粗骨料的吸水率較高以及表面粗糙，要滿足與普通混凝土同等和易性的要求，則單位體積混凝土中的水泥用量要比普通混凝土多。因此，在預(yù)拌再生混凝土配合比設(shè)計中，在滿足工作性的基礎(chǔ)上應(yīng)盡可能節(jié)約水泥，以降低成本。

3 預(yù)拌再生混凝土配合比試驗

3.1 試驗設(shè)計

進行預(yù)拌再生混凝土配合比設(shè)計試驗的基本思路是：首先對鮑羅米(Bolomey)公式進行改進，確定新的再生混凝土強度與水灰比之間的回歸關(guān)系，然后根據(jù)全計算法的設(shè)計方法計算用水量和砂率等參數(shù)，根據(jù)試驗確定最終的配合比。再生粗骨料考慮附加水或自由水。

試驗中共考慮了3種再生骨料取代率，分別為r=100%，50%，0%，r=0%即為普通混凝土。其中100%和50%取代率的試驗組考慮4種水灰比，分別為0.35、0.4、0.45和0.5，而0%取代率的試驗組僅考慮水灰比為0.5。取代率為100%和50%的再生混凝土每個配合比分別制作了12個和5個試塊，再生骨料取代率為0%的混凝土制作了12個試塊。再生混凝土的配合比見表1。

表1 全計算法再生混凝土配合比

3.2 試驗結(jié)果

28 d抗壓強度試驗結(jié)果見表2。

表2 抗壓強度試驗結(jié)果

3.3 試驗結(jié)果分析

對于普通混凝土來講，在一定的強度范圍內(nèi)，水灰比與普通混凝土抗壓強度之間的關(guān)系近似為線性，描述該線性關(guān)系的是鮑羅米公式：

(1)

大量的文獻顯示，再生混凝土的水灰比與抗壓強度之間呈線性關(guān)系，但線性回歸系數(shù)A、B不同。將鮑羅米公式變形為：

(2)

圖1給出了100%和50%取代率下再生混凝土的28 d抗壓強度與水灰比之間的線性關(guān)系。

圖1 再生混凝土28 d抗壓強度與水灰比的線性關(guān)系

圖1中，100%取代率再生混凝土的28 d抗壓強度與水灰比之間的線性回歸方程為：

(3)

已知：fce=45.3 MPa。100%取代率再生混凝土的回歸系數(shù)為：A=0.195，B=-1.789。

采用同樣的方法，求得其中50%取代率再生混凝土的水灰比和28 d抗壓強度的回歸方程為：

(4)

50%取代率再生混凝土的回歸系數(shù)為：A=0.374，B=0.116。

由圖1可以看出，100%和50%取代率再生混凝土的水灰比與28 d抗壓強度之間的線性關(guān)系十分明顯。所不同的是，100%取代率再生混凝土的回歸系數(shù)A=0.195，要小于50%取代率的A=0.374，并且二者均小于普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程所建議的0.46。當然，本試驗實測強度集中在30～45 MPa范圍內(nèi)，因此試驗得出的抗壓強度與水灰比的線性關(guān)系回歸系數(shù)是有適用范圍的?；炷猎O(shè)計強度等級在C25～C40范圍內(nèi)可以使用該回歸系數(shù)；當設(shè)計強度超出范圍時，其回歸系數(shù)需進一步研究。

4 預(yù)拌再生混凝土經(jīng)濟性對比

在配制的混凝土強度相同的前提下，將全計算法再生混凝土與傳統(tǒng)的吸附水法再生混凝土以及普通混凝土進行價格比較。以混凝土強度等級為C30為例，其相應(yīng)的配合比如表3所示。

表3 C30再生混凝土配合比對比 kg/m3

根據(jù)目前市場上的原材料價格，可近似計算得到全計算法和傳統(tǒng)方法下C30再生混凝土造價分別為246元/m3和263元/m3，C30普通混凝土造價約為230元/m3。在相同配制強度的情況下，全計算法再生混凝土較傳統(tǒng)方法再生混凝土更為經(jīng)濟，但與普通混凝土相比，其價格仍然稍高。但是，如果考慮扣除建筑垃圾清運、填埋所需費用，再生骨料的價格會比天然骨料低廉。并且隨著天然骨料資源的短缺，天然骨料的價格將持續(xù)上漲，再生混凝土的經(jīng)濟性會越來越明顯。

5 結(jié)論

通過對預(yù)拌再生混凝土的配合比設(shè)計方法進行試驗研究與分析，得出以下結(jié)論：

5.1 全計算法適用于預(yù)拌再生混凝土配合比設(shè)計。預(yù)拌再生混凝土的抗壓強度變異性較大，但試驗所得強度標準差和變異系數(shù)均在可以接受的范圍內(nèi)。計算再生混凝土配制強度時，標準差取值可參照普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)范。

5.2 在全計算法下，再生混凝土與普通混凝土類似，其28 d抗壓強度隨著水灰比的增加而有規(guī)律地降低，并且呈線性變化，但系數(shù)相對較低。與傳統(tǒng)方法相比，全計算法在預(yù)拌再生混凝土強度等級為C20～C40時具有良好的經(jīng)濟性。

5.3 再生骨料混凝土的開發(fā)和應(yīng)用，是節(jié)約能源與資源、保護人類生存環(huán)境、走可持續(xù)發(fā)展道路的重要課題。同時，再生混凝土作為一種新型的生態(tài)混凝土，為混凝土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了新的思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。對預(yù)拌再生混凝土的試驗研究，為再生混凝土的市場化和工業(yè)化生產(chǎn)提供合理的技術(shù)參數(shù)和依據(jù)，將促進再生混凝土的應(yīng)用與發(fā)展。

參考文獻：

[1] DG/T J08-2018—2007，再生混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].上海：上海市建設(shè)和交通委員會，2007.

[2] 張亞梅,秦鴻根,孫偉，等.再生混凝土配合比設(shè)計初探索[J].混凝土與水泥制品，2002(1)：7-9.

[3] GB/T 14902—2003，預(yù)拌混凝土[S].北京：中國標準出版社，2003.

Abstract：It is a hot point that construction waste is used to produce premixed recycled concrete in concrete application and study at present.The present paper studies the concept，mix design，test method and performance of it.It is suggested that it should be enhanced from aspects of research and application to make recycled concrete develop toward commercialization and industrial production and to bring its maximal engineering value into play.

Key words：recycled concrete；premixed concrete；all calculation method