再生骨料混凝土配合比設(shè)計參數(shù)研究

張曉冬

（上海同濟(jì)檢測技術(shù)有限公司 200092）

前言

日益嚴(yán)重的環(huán)境污染現(xiàn)象，使建筑污染受到極大重視，其中廢棄的混凝土與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，占據(jù)了不必要的土地資源，如何予以科學(xué)處理成為一項難題。尤其在建筑垃圾不斷增多的情況下，對比天然骨料，再生骨料不僅空隙較多，而且吸水性良好，實(shí)施有關(guān)的混凝土配合比設(shè)計時，應(yīng)該保證其相應(yīng)的混凝土配合比設(shè)計參數(shù)符合既定的標(biāo)準(zhǔn)，由此可見，深入探究與分析再生骨料混凝土配合比的設(shè)計參數(shù)顯得十分關(guān)鍵，具有重要的研究意義和價值。

1 試驗相關(guān)概述

1.1 試驗所需材料的概況

此次試驗研究過程中運(yùn)用的水泥為海螺牌的P.O42.5水泥，其中的粗骨料則涵蓋了天然與再生的粗骨料兩種，前者屬于石灰石碎石，相應(yīng)的粒徑是5～20mm，并獲得連續(xù)級配；后者則是檢驗站中廢棄的混凝土，其強(qiáng)度是C20～C40，主要通過破碎機(jī)的破碎與篩分形成，相關(guān)的粒徑是5～20mm，獲得連續(xù)級配，細(xì)度模數(shù)2.65的天然河砂材料是相應(yīng)的細(xì)骨料[1]。

1.2 合理的試驗設(shè)計方案

本試驗一方面以再生骨料混凝土配合比受到水灰比W/C的影響為研究內(nèi)容，將水灰比與再生骨料的取代率δg當(dāng)作參數(shù)，在這當(dāng)中，水灰比依次是 0.3、0.34、0.4、0.44、0.50 以及 0.54，而 δg則依次是 0%、50%、100%，取單方的用水量為160kg，經(jīng)過試驗后，得到再生骨料混凝土的配合比和相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度的結(jié)果。另一方面以再生骨料混凝土的塌落度和單方的用水量間的關(guān)聯(lián)情況作為研究內(nèi)容，當(dāng)單方的用水量由140kg提升至200kg時，當(dāng)每一次提高15kg后，δg則依次是0%，50%以及100%，相應(yīng)的水灰比是0.3，經(jīng)試驗后，獲得再生骨料混凝土的配合比、相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度以及塌落度的結(jié)果[2]。

2 再生骨料混凝土相應(yīng)的水灰比分析

從有關(guān)混凝土設(shè)計要求中可知，混凝土的強(qiáng)度和水灰比關(guān)聯(lián)性如下所示：

在上式當(dāng)中，fcu，0表示的是混凝土相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度；fce表示的是28d的水泥強(qiáng)度情況，αa，αb則依次表示的是水泥與骨料種類等質(zhì)量的系數(shù)，在粗骨料是碎石的時候，αa=0.53，αb=0.20，在粗骨料是卵石的時候，αa=0.49，αb=0.13。

對于各個相應(yīng)的再生骨料而言，經(jīng)試驗獲取的相應(yīng)再生骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度受到水灰比影響的變化情況見圖1。

圖1 再生骨料混凝土的強(qiáng)度和水灰比間的關(guān)聯(lián)性

從圖1可知，在水灰比一樣的時候，再生骨料取代率δg提高后，會使再生骨料混凝土立方體的抗壓強(qiáng)度下降；當(dāng)δg有所差異時，再生骨料混凝土立方體的抗壓強(qiáng)度受到水灰比的變化影響也各異。在δg=0%情況下，粗骨料全均是天然骨料，同樣與水灰比量的提升呈反比，混凝土立方體的抗壓強(qiáng)度下降。在δg=50%，100%情況下，相應(yīng)的水灰比超過0.35以后，再生骨料混凝土立方體的抗壓強(qiáng)度是與水灰比呈反比的，水灰比提高時，其抗壓強(qiáng)度會降低；如果水灰比低于0.35的情況，再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度與水灰比呈正比，在水灰比降低時，其抗壓強(qiáng)度也下降[3]。究其原因，在于選用再生骨料為Ⅱ類骨料類型，具有較大的壓碎參數(shù)，在再生骨料混凝土的強(qiáng)度高于60MPa情況下，其自身結(jié)構(gòu)受到一定破壞，主要受到再生骨料的相應(yīng)強(qiáng)度影響。

當(dāng)δg依次是0%，50%，100%時，相應(yīng)的水灰比處于0.35～0.55的區(qū)間，此時水灰比和再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度與水泥的強(qiáng)度比值間的關(guān)聯(lián)情況如圖2所示。

圖2 fcu/fb和水灰比間的關(guān)聯(lián)

從圖2不難獲悉，水灰比和再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度與水泥的強(qiáng)度比值間的關(guān)聯(lián)情況存在線性關(guān)聯(lián)，滿足式（1）的要求。

實(shí)際上，相較于天然骨料混凝土，再生骨料混凝土受到粗骨料質(zhì)量與性能影響很大，在δg提升時，粗骨料相應(yīng)的壓碎指標(biāo)反而下降。所以，類型各異的再生粗骨料取代率也存在差異[4]。利用式（1），獲得δg存在差異情況下的αa，αb的數(shù)值，如表1所示。

表 1 δg存在差異情況下的 αa，αb的數(shù)值

從表1中不難獲悉，對比天然骨料，再生骨料的質(zhì)量得以下降，而再生骨料混凝土的水泥強(qiáng)度相應(yīng)轉(zhuǎn)化系數(shù)αa的數(shù)值也下降，相反，虛擬的水灰比系數(shù)αb卻提升，說明δg和αa，αb間存在著線性關(guān)聯(lián)，如下所示：

在式（2）當(dāng)中，C和D都表示和再生骨料質(zhì)量緊密相關(guān)的系數(shù)，此研究選用的再生骨料，依據(jù)此式（2）與表1中的αa，αb數(shù)值獲知，C=0.105，D=0.1。

將C取近視值為0.1，代入上式（2）中，表明當(dāng)Ⅱ類再生骨料與相應(yīng)水灰比數(shù)值高于0.35時，以抗壓強(qiáng)度≥C50的再生混凝土為首選。

3 再生骨料混凝土相應(yīng)的單方用水量分析

對于一般混凝土的單方用水量計算，以粗骨料的最大粒徑情況、類型和拌合物塌落度情況作依據(jù)，并結(jié)合混凝土的單方用水量規(guī)定，獲得計算公式：W=10（0.1T+R）/3（3）

在上式（3）當(dāng)中，W表示混凝土的單方用水量情況，T表示預(yù)設(shè)相應(yīng)的塌落度，R則是常數(shù)，與石子類型與最大的粒徑緊密相關(guān)，在石子的粒徑提升時卻下降。

對于再生骨料混凝土的單方用水量和再生骨料的取代率以及拌和物相應(yīng)的塌落度間的關(guān)聯(lián)情況如圖3所示。

圖3 單方用水量和再生骨料的取代率以及拌和物相應(yīng)的塌落度間的關(guān)聯(lián)情況

從圖3可知，塌落度提高時，單方的用水量也提升，二者呈正比關(guān)系；在塌落度固定情況下，δg提升后，單方的用水量也增多，二者呈正比關(guān)系；在單方的用水量一樣情況下，δg提升后，相應(yīng)的塌落度降低，二者呈反比關(guān)系。基于滿足式（3）的要求，針對再生骨料混凝土的單方用水量相應(yīng)計算如下：Wg=C（0.1T+Kg）（4）

在上式（4）當(dāng)中，Wg表示再生骨料混凝土的單方用水量；C則表示系數(shù)；Kg表示和再生骨料相應(yīng)的粒徑與種類相關(guān)的系數(shù)[5]。根據(jù)計算式（4），可知處于δk差異情況下的單方用水量最終結(jié)果和0.1T十分相似，獲得C與Kg值，如表2所示。

表2 處于δg差異情況下的C、Kg數(shù)值

從表2獲悉，C大概固定為3.33，符合一般混凝土的單方用水量計算公式（3）的要求，δg則和Kg呈正比關(guān)系，表明δg和再生骨料混凝土的單方用水量存在緊密關(guān)聯(lián)。當(dāng)然，再生骨料的吸水率ωg也與其存在關(guān)聯(lián)。基于確保計算結(jié)果準(zhǔn)確的目的，通過下式進(jìn)行計算：Kg=K（1+ωgδg）（5）

依據(jù)相關(guān)規(guī)定可知，當(dāng)碎石的最大粒徑是20mm的時候，K=54；當(dāng)碎石的最大粒徑是40mm的時候，K=47.5。經(jīng)試驗得出K=49.6，處于47.5～54范圍內(nèi)，和骨料相應(yīng)顆粒的級配與外觀緊密相關(guān)。通常而言，骨料的顆粒增大，K值則減小。經(jīng)試驗獲知再生骨料的吸水率ωg=4.84%后，根據(jù)式（5），最終得出 Kg值。

4 結(jié)論

從論文闡述與分析可知，深入探究與分析再生骨料混凝土配合比的設(shè)計參數(shù)顯得十分關(guān)鍵，具有重要的研究意義和價值。本文通過圍繞再生骨料混凝土配合比設(shè)計參數(shù)為內(nèi)容，介紹了試驗相關(guān)概況，并分析了再生骨料混凝土相應(yīng)的水灰比、再生骨料混凝土相應(yīng)的單方用水量。

參考文獻(xiàn)

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[4]郭光玲，薛麗皎，丁金偉.廢舊磚再生骨料混凝土配合比設(shè)計的試驗研究[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報，2017，14（16）：139～143.

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