公路改造項(xiàng)目中再生混凝土的應(yīng)用探討

摘要 為有效提升再生混凝土工程特性，保證公路項(xiàng)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(yàn)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(shí)施分析，并通過數(shù)值計(jì)算及試配試驗(yàn)實(shí)施再生混凝土的配比設(shè)計(jì)，確定了再生骨料的最優(yōu)摻量為50%。路用性能檢驗(yàn)表明，再生骨料摻量50%的條件下，再生混凝土強(qiáng)度、耐磨、抗凍及抗疲勞等各方面性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。因此在公路項(xiàng)目改造施工時(shí)，推薦的再生料摻量為50%。

關(guān)鍵詞 公路改造項(xiàng)目；再生混凝土；工作性能分析

中圖分類號 U414 文獻(xiàn)標(biāo)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(shí)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(jì)和環(huán)保效益。為此，該文以某公路項(xiàng)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(jī)對廢舊混凝土塊實(shí)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(xì)的集料可進(jìn)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(shí)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(xì)復(fù)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(yàn)測定新材料CJLOO、CJL30、CJL5O、CJL70的密度及吸水率，詳細(xì)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(jì)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(dǎo)致?lián)胶狭蠅核橹翟龃蟮闹饕蛟谟诩戏磸?fù)碎化時(shí)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(shí)驗(yàn)：通過Taber磨耗試驗(yàn)機(jī)測試CJL00、CJL30、CJL50、CJL70四種摻合料的磨耗損失量。經(jīng)統(tǒng)計(jì)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(xiàng)試驗(yàn)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(xì)集料

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

利用相關(guān)試驗(yàn)測定天然及再生細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)與吸水率。結(jié)果顯示，天然及再生細(xì)骨料吸水率依次為1.85%和5.5%，細(xì)度模數(shù)依次為2.66和2.88；相較于天然集料，再生集料細(xì)度模數(shù)與吸水率均較大，這主要是因?yàn)樵偕贤獠抗擦溯^多的砂漿材料，造成其吸水性增強(qiáng)[5]。

2 配合比設(shè)計(jì)

2.1 確定計(jì)算理論配合比

混凝土材料28 d彎拉強(qiáng)度表達(dá)式如下：

fc=fr/（1?1.04Cv） （1）

式中：fc——28 d彎拉強(qiáng)度（MPa）；fr——標(biāo)準(zhǔn)彎拉強(qiáng)度（MPa）；CV——變化指數(shù)，此處為0.15。通過上式求得彎拉強(qiáng)度fc=5.57 MPa。

水灰比計(jì)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(jì)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(jì)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(zhǔn)理論配合比

通過試配確定混凝土基準(zhǔn)的理論配合比，當(dāng)再生集料替換率為0%時(shí)，測得混凝土坍落度為40 mm，不符合施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；當(dāng)再生集料替換率為30%時(shí)，測得混凝土坍落度為25 mm，符合施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其密度值為2 393 kg/m3，混凝土工作性能優(yōu)良；而當(dāng)再生集料替換率為50%時(shí)，混凝土坍落度為10 mm，符合施工標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(dá)2 412 kg/m3，完全符合標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)證

3.1 抗彎拉和抗壓強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)試件。各配比條件下制作2組，共6塊，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)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(qiáng)度值，詳細(xì)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(qiáng)度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 磨損量

按照表1給出的RC0、RC30、RC50配比，制備標(biāo)準(zhǔn)試件，并分別實(shí)施磨耗損失試驗(yàn)，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(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 抗凍性能

按照表1給出的RC0、RC30、RC50配比，制備標(biāo)準(zhǔn)試件，依次測定其抗凍性能，全面統(tǒng)計(jì)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(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。通過試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 抗疲勞性能

通過四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)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(xì)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(shí)度越低。

通過以上試驗(yàn)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(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，而當(dāng)再生集料替換率為30%、50%條件下，再生混凝土各項(xiàng)性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。綜合考慮經(jīng)濟(jì)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(xué)性能最佳。

4 結(jié)語

綜上所述，該文以某公路改造項(xiàng)目為背景，通過室內(nèi)試驗(yàn)對不同再生集料摻量下再生混凝土的工作性能及力學(xué)特性實(shí)施分析，并對其路用性能實(shí)施檢驗(yàn)，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(yàn)確定混凝土基準(zhǔn)的理論配合比，并按照再生集料替換率30%、50%成形標(biāo)準(zhǔn)試件，對其路用性能實(shí)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(shí)度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，因此推薦再生集料摻量為50%。

參考文獻(xiàn)

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