摘要 為有效提升再生混凝土工程特性，保證公路項目建設(shè)質(zhì)量，文章結(jié)合某公路改造工程案例，借助相關(guān)試驗對不同再生集料摻量下的材料密度、吸水率、壓碎值及磨耗損失變化規(guī)律實施分析，并通過數(shù)值計算及試配試驗實施再生混凝土的配比設(shè)計，確定了再生骨料的最優(yōu)摻量為50%。路用性能檢驗表明，再生骨料摻量50%的條件下，再生混凝土強度、耐磨、抗凍及抗疲勞等各方面性能均符合標準要求。因此在公路項目改造施工時，推薦的再生料摻量為50%。

關(guān)鍵詞 公路改造項目；再生混凝土；工作性能分析

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）22-0096-03

0 引言

再生混凝土材料是在普通混凝土中加入一定量的廢舊混凝土，經(jīng)特殊工藝拌和成形，有效實現(xiàn)了對廢舊混凝土材料的循環(huán)使用，提高資源利用效率，節(jié)約工程建設(shè)成本，減少環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟和環(huán)保效益。為此，該文以某公路項目為背景，系統(tǒng)分析了再生混凝土在公路改造施工中的應(yīng)用，對提升再生混凝土應(yīng)用水平、保證工程建設(shè)質(zhì)量，具有十分重要的意義。

1 再生骨料的性質(zhì)

通過專用破碎機對廢舊混凝土塊實施破碎、過篩、凈化處理，獲得規(guī)格為5～40 mm的集料，為獲得粒徑更細的集料可進行二次破碎、過篩處理[1]。

1.1 粗集料

級配：粗集料選用4.75～9.5 mm、9.5～19 mm及19～26.5 mm三種規(guī)格，再生集料替換率取30%、50%、70%三種比例，分別對三種替換率下的混凝土性能實施測試。通過篩分得到兩種粗集料的粒徑范圍，并設(shè)定天然粗集料各粒徑比例為（4.75～9.5 mm）∶（9.5～19 mm）∶（19～26.5 mm）=4∶5∶1，再生粗集料各粒徑比例為（4.75～9.5 mm）∶（9.5～19 mm）∶（19～26.5 mm）=6：3.5：0.5。按照替換率30%、50%、70%三種比例將天然集料替換為再生集料，詳細復配示意圖見圖1所示：

密度與吸水率：在再生集料替換率0%、30%、50%、70%條件下，通過相關(guān)試驗測定新材料CJLOO、CJL30、CJL5O、CJL70的密度及吸水率，詳細測試數(shù)據(jù)見圖2所示。由圖2可知：（1）相較于再生集料替換率0%條件下，替換率30%、50%、70%條件下的新材料密度依次下降了30 kg/m3、71 kg/m3和121 kg/m3，吸水率依次提升了0.7%、1.17%和1.44%；（2）相較于天然集料，再生集料密度較小，且再生集料替換率越大，得到的新材料密度越小；（3）與天然集料相比，再生集料吸水率較大，且再生集料替換率越大，得到的新材料吸水率越小[2]。

壓碎值：通過壓碎值檢測儀測定CJL00、CJL30、CJL5O、CJL70四種新材料的壓碎值。經(jīng)統(tǒng)計分析檢測數(shù)據(jù)得出，相較于再生集料替換率0%條件下，替換率30%、50%、70%條件下的新材料壓碎值依次提升了17%、29%和41%。導致?lián)胶狭蠅核橹翟龃蟮闹饕蛟谟诩戏磸退榛瘯r無法徹底將集料與砂漿材料分離開，從而造成在加載過程中剩余砂漿材料極易遭到破壞，因此再生集料替換率越高，其壓碎值越小[3]。

磨耗損失實驗：通過Taber磨耗試驗機測試CJL00、CJL30、CJL50、CJL70四種摻合料的磨耗損失量。經(jīng)統(tǒng)計分析檢測數(shù)據(jù)得出，相較于再生集料替換率0%條件下，替換率30%、50%、70%條件下的摻合料磨耗損失量依次提升了24%、41%和53%。由此可以看出，再生集料替換率越大，摻合料磨耗損失量越大，其根本原因在于集料外部殘余砂漿材料耐磨性較差，從而造成磨耗損失量增大。通過上述各項試驗數(shù)據(jù)分析可知，為保證再生混凝土性能，再生集料摻量應(yīng)保持在30%～50%范圍內(nèi)[4]。

1.2 細集料

級配：細集料主要指規(guī)格不超過4.75 mm的顆粒，細度模數(shù)介于2.2～3之間，天然及再生細集料的各粒徑配比見圖3所示：

利用相關(guān)試驗測定天然及再生細集料的細度模數(shù)與吸水率。結(jié)果顯示，天然及再生細骨料吸水率依次為1.85%和5.5%，細度模數(shù)依次為2.66和2.88；相較于天然集料，再生集料細度模數(shù)與吸水率均較大，這主要是因為再生集料外部裹覆了較多的砂漿材料，造成其吸水性增強[5]。

2 配合比設(shè)計

2.1 確定計算理論配合比

混凝土材料28 d彎拉強度表達式如下：

fc=fr/（1?1.04Cv） （1）

式中：fc——28 d彎拉強度（MPa）；fr——標準彎拉強度（MPa）；CV——變化指數(shù)，此處為0.15。通過上式求得彎拉強度fc=5.57 MPa。

水灰比計算公式如下：

C/W=1.5684/（fc+1.0097?0.3595fs） （2）

式中：W——用水量（g）；C——水泥摻量（g）；取余同式（1）；通過式（2）求得水灰比為0.43。

用水量計算公式如下：

W0=104.97+0.309SL+11.27C/W+0.61SP （3）

式中：SL——混凝土坍落度（mm），此處為30 mm；SP——砂率（%），此處為36.0%。通過式（3）求得用水量W0=154.5 kg/m3。

水泥用量計算公式如下：

C0=Wow（C/W） （4）

式中：Wow——水泥摻量（kg/m3）；C0——面層混凝土水泥摻量（kg/m3）；其余同式（2）。通過式（4）求得水泥摻量C0=366.0 kg/m3。

2.2 確定基準理論配合比

通過試配確定混凝土基準的理論配合比，當再生集料替換率為0%時，測得混凝土坍落度為40 mm，不符合施工標準規(guī)定；當再生集料替換率為30%時，測得混凝土坍落度為25 mm，符合施工標準規(guī)定，其密度值為2 393 kg/m3，混凝土工作性能優(yōu)良；而當再生集料替換率為50%時，混凝土坍落度為10 mm，符合施工標準規(guī)定，但該條件下的混凝土內(nèi)砂漿含量較大，工作性能較差，所以推薦將混凝土坍落度控制在30 mm。保持混凝土水灰比恒定，合理優(yōu)化水、水泥摻量，優(yōu)化后的配比為水∶水泥∶細集料∶粗骨料=158∶378∶638∶1 240，該配比條件下的混凝土坍落度為30 mm，密度達2 412 kg/m3，完全符合標準要求，并且其工作性能優(yōu)良[6]。各種再生集料替換率下的摻合料坍落度如表1所示：

從表1能夠看出，水灰比恒定，坍落度大致相同的情況下，再生集料替換率越大，水與水泥摻量就越大。

3 路用性能驗證

3.1 抗彎拉和抗壓強度

按照表1給出的RC0、RC30、RC50配比，制備規(guī)格為150 mm×150 mm×550 mm的標準試件。各配比條件下制作2組，共6塊，根據(jù)相關(guān)標準要求實施養(yǎng)生，并分別測取齡期7 d、28 d條件下的抗壓及抗彎拉強度值，詳細測試數(shù)據(jù)如表2所示。從表2可知，再生集料替換率不超過50%條件下，混凝土抗壓與抗彎拉強度均符合標準要求。

3.2 磨損量

按照表1給出的RC0、RC30、RC50配比，制備標準試件，并分別實施磨耗損失試驗，測得三種替換率下的磨耗損失量依次為2.64 kg/m2、2.78 kg/m2、3.49 kg/m2。由此可知，再生集料替換率不超過50%條件下，混凝土磨耗損失量完全符合標準要求。

3.3 抗凍性能

按照表1給出的RC0、RC30、RC50配比，制備標準試件，依次測定其抗凍性能，全面統(tǒng)計各種凍融遍數(shù)下的構(gòu)件重量損失。若凍融處理后構(gòu)件重量偏差處于5%以內(nèi)，則表明此混凝土抗凍性能優(yōu)良；若RC30、RC50重量偏差超過5%，則表明混凝土抗凍性達不到標準要求。通過試驗檢測可知，再生集料替換率不超過50%條件下，混凝土抗凍性能完全符合標準要求。

3.4 抗疲勞性能

通過四點彎曲試驗測定RC0、RC30、RC50三種再生集料替換率下的混凝土構(gòu)件疲勞壽命，詳細檢測數(shù)據(jù)見圖4所示：

從圖4可知，三種再生集料替換率下的混凝土抗疲勞性能完全符合標準要求，且再生集料替換率越大，混凝土抗疲勞能力越低。

3.5 溫度線膨脹系數(shù)

按照表1給出的RC0、RC30、RC50配比，制備再生混凝土材料，并檢測各種再生集料替換率下的混凝土溫度線膨脹系數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計分析檢測數(shù)據(jù)表明，相同狀況下，再生集料替換率越大，混凝土材料膨脹系數(shù)越小，說明再生集料摻量越大，混凝土密實度越低。

通過以上試驗分析能夠看出，再生集料替換率70%條件下，得到的新材料壓碎值、吸水率均達不到標準要求，而當再生集料替換率為30%、50%條件下，再生混凝土各項性能均符合標準要求。綜合考慮經(jīng)濟性、技術(shù)性等各方面因素，最終確定再生集料替換率保持在50%范圍內(nèi)，此替換率下的混凝土工作性能及力學性能最佳。

4 結(jié)語

綜上所述，該文以某公路改造項目為背景，通過室內(nèi)試驗對不同再生集料摻量下再生混凝土的工作性能及力學特性實施分析，并對其路用性能實施檢驗，具體結(jié)論如下：

（1）相較于天然集料，再生集料密度較小，吸水率較大，且再生集料替換率越大，得到的新材料密度及吸水率均越小。

（2）再生集料替換率越大，摻合料壓碎值及磨耗損失量越大。為保證再生混凝土性能，再生集料摻量應(yīng)保持在30%～50%范圍內(nèi)。

（3）通過試配及相關(guān)試驗確定混凝土基準的理論配合比，并按照再生集料替換率30%、50%成形標準試件，對其路用性能實施檢測。結(jié)果顯示，再生集料替換率50%內(nèi)的混凝土抗壓、抗疲勞、耐磨、抗凍、密實度均符合標準要求，因此推薦再生集料摻量為50%。

參考文獻

[1]牟楊，田北平，羅應(yīng)康.再生混合骨料混凝土的配合比設(shè)計與力學性能研究[J].混凝土，2023（9）：136-140+154.

[2]韋祝，黃劍鋒.再生骨料透水混凝土配合比設(shè)計方法探究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2023（3）：44-48.

[3]楊舒婷.再生混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計及凍融性能研究[D].長春：吉林大學，2021.

[4]楊瀟.鋼纖維再生混凝土碳化深度影響因素研究[J].公路工程，2020（5）：90-94.

[5]楊震，李奕方，周汝光.再生混凝土配合比設(shè)計方法現(xiàn)狀分析[J].河南科技，2021（3）：72-75.

[6]馬靖.再生骨料透水混凝土性能及配合比設(shè)計研究[D].南昌：南昌大學，2020.