■陳晉華

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院建筑工程系，福州　350007)

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再生混凝土配合比設(shè)計(jì)

■陳晉華

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院建筑工程系，福州350007)

摘要對(duì)再生骨料及再生混凝土進(jìn)行一系列的力學(xué)性能試驗(yàn)，分析比較再生混凝土配合比的三個(gè)因素：水膠比、再生骨料取代率、活性摻合料對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響，對(duì)普通混凝土的鮑羅米公式進(jìn)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(shè)計(jì)提供依據(jù)，為再生混凝土的實(shí)際應(yīng)用提供參考。

關(guān)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(shè)計(jì)的任務(wù)就是要確定能獲得預(yù)期性能而又經(jīng)濟(jì)的混凝土各組成材料的用量。它與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的目的是相同的，即在保證結(jié)構(gòu)安全使用的前提下，力求達(dá)到便于施工與經(jīng)濟(jì)節(jié)約的要求。通過(guò)課題大量試驗(yàn)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(biāo)值高等?？紤]再生粗集料本身的特點(diǎn)，進(jìn)行再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求：

(1)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的再生混凝土強(qiáng)度等級(jí)

再生混凝土抗壓強(qiáng)度稍低于相同配合比的普通混凝土，為了達(dá)到相同強(qiáng)度等級(jí)，其水膠比應(yīng)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(shè)計(jì)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(lái)不利影響。所以，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，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(yīng)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(xì)集料粘結(jié)在一起，使再生混凝土具有一定的機(jī)械強(qiáng)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)再生集料

我國(guó)再生集料來(lái)源復(fù)雜，因而性能差異大，由于再生細(xì)集料吸水率大且會(huì)大大降低混凝土的力學(xué)性能和耐久性能，因而實(shí)際工程中一般都不使用再生細(xì)集料。

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

(3)摻和料

摻入一定比例的無(wú)機(jī)礦物磨細(xì)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(yīng)用。試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明，這些摻和料同樣也適用于再生混凝土，其中應(yīng)用最多的是粉煤灰。再生混凝土礦物摻和料應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度并改善其耐久性能，受到很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

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

(4)化學(xué)外加劑

化學(xué)外加劑在普通混凝土中的應(yīng)用很普遍，國(guó)內(nèi)外的研究和工程實(shí)踐表明，在再生混凝土中加入化學(xué)外加劑同樣效果良好?；瘜W(xué)外加劑的質(zhì)量指標(biāo)必須符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

2　設(shè)計(jì)思路

普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)取決于水灰比、用水量和砂率三個(gè)參數(shù)，根據(jù)混凝土配制強(qiáng)度和水泥實(shí)際強(qiáng)度，由鮑羅米公式計(jì)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(guò)試配和調(diào)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(qiáng)度公式作進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，需要對(duì)鮑羅米強(qiáng)度公式進(jìn)行修正部分參數(shù)，并最終通過(guò)試驗(yàn)的方法來(lái)確定各組成材料的用量。

3　設(shè)計(jì)方法

(1)試配強(qiáng)度的確定

再生混凝土的強(qiáng)度受很多因素影響，每種材料的性能及攪拌、運(yùn)輸、成型和養(yǎng)護(hù)工藝等施工條件中的不確定性，都可能引起其強(qiáng)度的波動(dòng)。因此，在設(shè)計(jì)再生混凝土的配合比時(shí)，必須考慮其可能產(chǎn)生的偏差(用標(biāo)準(zhǔn)差表示)，保證實(shí)驗(yàn)室配制出的混凝土強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)高出設(shè)計(jì)強(qiáng)度，即要求試配強(qiáng)度具有保證率。

fcu,o——再生混凝土試配強(qiáng)度(MPa)；

fcu,k——再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；

σ——再生混凝土強(qiáng)度的總體標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)；

當(dāng)施工單位具有近期的同一品種混凝土資料時(shí)，σ可參考選用樣本標(biāo)準(zhǔn)差；當(dāng)施工單位沒(méi)有歷史統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，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(lái)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)程取值為0.46、0.07；

fce——水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值(MPa)。

fce=rc×fce,g,

式中，rc——水泥富余系數(shù)，按實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定；

fce,g——水泥強(qiáng)度等級(jí)。

考慮到再生混凝土的力學(xué)及耐久性能較普通混凝土低，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)調(diào)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(shí)，水灰比降低應(yīng)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(chǔ)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(shí)測(cè)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(jì)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(jì)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(jì)算粗細(xì)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(xì)集料的用量。按下式計(jì)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(xì)集料用量和凈用水量;

ρc、ρg、ρs、ρw——分別表示水泥、粗集料、細(xì)集料和水的密度(kg/m3)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法測(cè)定;

α——再生混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)，不使用引氣劑時(shí)，α取1％。

(6)配合比試配、調(diào)整與確定

以上是基于強(qiáng)度要求的配合比設(shè)計(jì)，還應(yīng)該符合耐久性、均勻性、和易性及經(jīng)濟(jì)性要求，根據(jù)工程對(duì)混凝土的具體性能要求，調(diào)整合適的原材料比例，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、質(zhì)優(yōu)的混凝土。

4　結(jié)束語(yǔ)

再生混凝土配合比設(shè)計(jì)與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的主要區(qū)別在于應(yīng)考慮在普通混凝土水灰比基礎(chǔ)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(jì)算公式，重新計(jì)算影響再生混凝土強(qiáng)度的凈水灰比(W/C)’，就可按普通混凝土的計(jì)算程序建立再生混凝土配合比設(shè)計(jì)的新方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明對(duì)這一新方法是可以應(yīng)用于再生混凝土的配合比的設(shè)計(jì)，并有很高的準(zhǔn)確性及可靠度。

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