再生混凝土的配合比設(shè)計研究

王雷 ， 王輝， 劉軍

（1.水利部淮委·安徽省水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000；2.合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥 230000；3.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230000；）

0 前言

近年來，隨著建筑工程建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，建筑材料供給不足問題逐漸凸顯出來，尤其是混凝土材料問題已經(jīng)成為建筑行業(yè)急需解決的重點問題。再生混凝土材料是對以往建筑材料使用過程中剩余廢料和材料的再利用，比如碎磚、碎瓦和混凝土塊等。不僅能夠解決建筑工程拆除中的廢料問題，還能保障建筑材料供給，具有很大的發(fā)展空間。因此，對再生混凝土材料配合比設(shè)計進(jìn)行應(yīng)用研究具有現(xiàn)實意義和理論價值。

1 再生混凝土分析

再生混凝土材料是經(jīng)廢料重新配比而成的一種建筑材料，其在建筑工程建設(shè)中能夠發(fā)揮的作用較大。相對于一般的混凝土材料，再生混凝土材料的可操作性更強，其在施工工藝方面的要求相對較低，且在實際工程應(yīng)用中的澆注性能更加優(yōu)越。因此，再生混凝土材料在建筑工程建設(shè)中的應(yīng)用范圍逐漸廣泛，其在未來工程建設(shè)中的發(fā)揮空間將更加廣闊[1]。對比普通混凝土材料和再生混凝土材料，普通混凝土材料強度相對較高，再生混凝土材料能夠減少對天然骨料資源的開發(fā)利用。不僅有利于混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展，還能夠緩解工程建設(shè)來帶的環(huán)境污染問題，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的平衡發(fā)展。與再生混凝土相比，普通混凝土材料收縮性相對較低，再生混凝土材料表面粗糙度較大。因為再生混凝土材料中存在廢棄骨料，所以混凝土空隙相對較大，有裂紋存在，具有較大的變化幾率。另外，在進(jìn)行再生混凝土材料設(shè)計時應(yīng)該注重混凝土質(zhì)量的控制，以降低再生混凝土材料離散性可能帶來的負(fù)面影響。

由于再生粗集料和天然粗集料的壓碎指標(biāo)值、表面粗糙度和吸水率等都存在差異性，因此在進(jìn)行材料配合比設(shè)計時必須對材料特點進(jìn)行綜合考慮，合理設(shè)計配合比。從再生混凝土材料使用情況來看，由于材料本身的彈性模量相對較低和吸水率相對較高等因素，混凝土材料的變形性能可能會影響到工程建設(shè)項目實施。因此，在實際設(shè)計再生混凝土材料配合比時，設(shè)計人員需要考慮到材料的使用壽命與使用效果。從再生混凝土材料強度來看，由于材料的抗壓強度要比普通混凝土低，所以在設(shè)計膠水比時要低于普通混凝土材料。雖然再生混凝土材料具有一定的節(jié)約效果，但若材料粗糙度過大，則有可能會影響到施工進(jìn)度與施工質(zhì)量。因此，在設(shè)計再生混凝土材料配合比時可以參照普通混凝土材料設(shè)計要求，對水泥用量、孔隙大小等進(jìn)行綜合考慮。綜合而言，再生混凝土材料雖然具有很大的應(yīng)用空間，但若配合比設(shè)計缺乏合理性，則會影響到建筑工程施工質(zhì)量。因此，再生混凝土配合比設(shè)計關(guān)乎到建筑材料的使用效果，需要相關(guān)設(shè)計人員嚴(yán)格把關(guān)，以降低材料的負(fù)面影響。

2 分析再生混凝土設(shè)計實驗

從再生混凝土材料分析中可知，該材料在建筑工程施工方面發(fā)揮的作用較大。但由于材料本身依然存在問題，因此應(yīng)用過程中可能會出現(xiàn)施工效果不足，甚至需要重新施工。本文主要從再生混凝土材料選擇、實驗分析和結(jié)果分析等方面進(jìn)行材料配合比設(shè)計分析，以供相關(guān)人士參考。

2.1 材料選擇

由于國內(nèi)再生集料相對廣泛，且各類集料之間存在較大的性能差異，因此在選擇再生集料時需要對集料的吸水率進(jìn)行考慮。相對于普通混凝土而言，再生混凝土材料的吸水率相對較大，因此材料本身的使用性能和抗壓能力相對較差。針對這種情況，設(shè)計人員需要對凈用水量和凈水膠比進(jìn)行嚴(yán)格的控制，且在設(shè)計凈水灰比時要盡量縮小比值。在控制用水量時，可以結(jié)合實際施工粗集料粒徑和坍落度，并將用水量比例上調(diào)5%左右。比如粗集料粒徑在10mm以內(nèi)，坍落度在10mm至30mm時，可將再生混凝土凈用水量設(shè)計在210kg/m3。當(dāng)粗集料粒徑在20mm之內(nèi)，坍落度在35mm～50mm時，必須將再生混凝土凈用水量控制在205kg/m3。細(xì)骨料選擇可以《建筑用砂》為標(biāo)準(zhǔn)，選擇2.61×103kg/m3密度的細(xì)骨料，含水率可選擇3%，含泥塊為0.2%。因為再生集料可能會影響到混凝土的使用性能，所以設(shè)計人員必須以普通砂替代細(xì)砂，由部分天然粗集料作為再生集料，且在進(jìn)行普通砂技術(shù)指標(biāo)設(shè)計時必須以相關(guān)規(guī)范為準(zhǔn)。在進(jìn)行再生混凝土摻合料選擇時，應(yīng)該以國家制定標(biāo)準(zhǔn)為主，合理選擇礦渣粉、粉煤灰和硅灰等[2]。比如在進(jìn)行粉煤灰選擇時，可以《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》為標(biāo)準(zhǔn)，選擇密度為2.4×103Kg/m3。

2.2 實驗分析

在進(jìn)行再生混凝土配合比實驗設(shè)計分析時，可將混凝土試塊配合比強度設(shè)計為C40、C20。若選擇C40再生混凝土實驗設(shè)計，本實驗水泥為P·042.5級，選擇中型砂石黃砂作為集料，實驗所用水源為自來水，選擇減水劑作為外加劑。在進(jìn)行C20再生混凝土配合比實驗設(shè)計時，可選擇常規(guī)配比方式，將其設(shè)為對照組。凈水用量為41kg，凈水膠比為0.5，混凝土塊為正方體，150mm×150mm×150mm，骨料直徑在10mm～20mm內(nèi)，骨料和天然類骨料之間配合比為3∶2，粗骨料直徑在15mm～20mm內(nèi)，堆積密度為1.23g/cm3，表觀密度為2.59g/cm3。（凈水膠比×水泥用量=凈水量）

再生混凝土在進(jìn)行配合比設(shè)計時，需要對再生集料吸水率進(jìn)行考慮，加強凈水膠比與凈用水量的控制，設(shè)為實驗組。以C40強度設(shè)計為研究對象，凈水膠比控制在0.39～0.42范圍之內(nèi)，凈水用量為45kg，將碎磚作為部分細(xì)砂石骨料，混凝土塊為長方體，100mm×100mm×150mm，骨料直徑在5mm～10mm之內(nèi)，碎磚類骨料和天然類骨料之間配合比為3:2，利用外加劑將碎磚混凝土減水率控制在25%。選取石灰?guī)r碎石為粗骨料，骨料粒徑在15mm～20mm之內(nèi)，表觀密度為2.64g/cm3，堆積密度為1.25g/cm3。

經(jīng)實驗結(jié)果可知，C20再生混凝土在水泥、砂料外加劑方面使用量要比C40再生混凝土少。與C20再生混凝土相比，C40再生混凝土外用水量為20%。C20再生混凝土中并沒有使用粉煤灰，C40用粉煤灰代替了同等量的水泥，所占比例達(dá)到11.0%。（實驗中兩組再生混凝土配合所用材料用量見表1、表2）

C40再生混凝土配合比 表2

2.3 結(jié)果分析

結(jié)合實驗結(jié)果可知，在進(jìn)行再生混凝土配合比設(shè)計時，不可應(yīng)用傳統(tǒng)設(shè)計方式。因為傳統(tǒng)設(shè)計模式并沒有考慮到工程實際進(jìn)行配合比的調(diào)整，只是對廢料添加量進(jìn)行單純的比例計算，如此設(shè)計出來的再生混凝土強度可能會無法滿足工程施工要求。當(dāng)再生混凝土所用水量逐漸增多時，其內(nèi)水灰比例便會逐漸降低，對廢棄骨料的使用量也會逐漸增長，最終形成的混凝土材料強度更高。再生混凝土配比實驗設(shè)計是以普通混凝土配置為基礎(chǔ)進(jìn)行自來水添加。從實驗過程來看，一開始添加部分自來水時并沒有對材料吸水率產(chǎn)明顯的影響，需要經(jīng)過一段時間才能提高吸水率。在計算再生混凝土預(yù)水量時，應(yīng)該以加水10min后的再生混凝土為標(biāo)準(zhǔn)，以保障計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。然而由于再生混凝土附加水和凈用水加水時間相同，因此實際計算結(jié)果可能會存在偏差。只有將預(yù)水量結(jié)果精確計算出來，才能夠?qū)⒃偕炷撂鋯栴}解決掉。另外，再生混凝土應(yīng)用的廢棄骨料需要完全清潔之后才能使用，并對骨料進(jìn)行等級劃分，因此再生混凝土應(yīng)用成本相對較高[3]。從實際應(yīng)用來看，再生混凝土可以現(xiàn)場加工，能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境起到一定的保護(hù)作用。由此可見，再生混凝土配合比設(shè)計雖然仍然具有一定的局限性，但卻擁有很大的發(fā)展空間，值得相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)用研究。

3 結(jié)語

綜上可知，再生混凝土在建筑工程建設(shè)方面具有較高的應(yīng)用價值。然而由于再生混凝土材料本身具有一定的局限性，因此實際應(yīng)用過程中可能會存在施工問題。對于再生混凝土本身存在的缺陷問題，需要材料設(shè)計部門加強配合比設(shè)計應(yīng)用研究，以提高材料的實用性。

[1]范正春,范春艷,李四春.淺談混凝土配合比設(shè)計及優(yōu)化設(shè)計的重要性[J].四川水力發(fā)電.2017(04).

[2]江大騏,黎先訪.淺談水下不離析混凝土配合比設(shè)計及工程應(yīng)用[J].建筑知識.2017(10).

[3]葉滿林,蔡萬祥,胥永寧,王輝.國金中心基礎(chǔ)筏板大體積混凝土配合比設(shè)計與施工質(zhì)量控制[J].陜西建筑.2015(11).