再生混凝土的配合比设计研究

2018-05-02王雷王辉刘军

安徽建筑 2018年2期

王雷，王辉，刘军

（1.水利部淮委·安徽省水利科学研究院，安徽合肥 230000；2.合肥城市轨道交通有限公司，安徽合肥 230000；3.安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽合肥 230000；）

0 前言

近年来，随着建筑工程建设进程的不断加快，建筑材料供给不足问题逐渐凸显出来，尤其是混凝土材料问题已经成为建筑行业急需解决的重点问题。再生混凝土材料是对以往建筑材料使用过程中剩余废料和材料的再利用，比如碎砖、碎瓦和混凝土块等。不仅能够解决建筑工程拆除中的废料问题，还能保障建筑材料供给，具有很大的发展空间。因此，对再生混凝土材料配合比设计进行应用研究具有现实意义和理论价值。

1 再生混凝土分析

再生混凝土材料是经废料重新配比而成的一种建筑材料，其在建筑工程建设中能够发挥的作用较大。相对于一般的混凝土材料，再生混凝土材料的可操作性更强，其在施工工艺方面的要求相对较低，且在实际工程应用中的浇注性能更加优越。因此，再生混凝土材料在建筑工程建设中的应用范围逐渐广泛，其在未来工程建设中的发挥空间将更加广阔[1]。对比普通混凝土材料和再生混凝土材料，普通混凝土材料强度相对较高，再生混凝土材料能够减少对天然骨料资源的开发利用。不仅有利于混凝土材料的可持续发展，还能够缓解工程建设来带的环境污染问题，促进生态环境的平衡发展。与再生混凝土相比，普通混凝土材料收缩性相对较低，再生混凝土材料表面粗糙度较大。因为再生混凝土材料中存在废弃骨料，所以混凝土空隙相对较大，有裂纹存在，具有较大的变化几率。另外，在进行再生混凝土材料设计时应该注重混凝土质量的控制，以降低再生混凝土材料离散性可能带来的负面影响。

由于再生粗集料和天然粗集料的压碎指标值、表面粗糙度和吸水率等都存在差异性，因此在进行材料配合比设计时必须对材料特点进行综合考虑，合理设计配合比。从再生混凝土材料使用情况来看，由于材料本身的弹性模量相对较低和吸水率相对较高等因素，混凝土材料的变形性能可能会影响到工程建设项目实施。因此，在实际设计再生混凝土材料配合比时，设计人员需要考虑到材料的使用寿命与使用效果。从再生混凝土材料强度来看，由于材料的抗压强度要比普通混凝土低，所以在设计胶水比时要低于普通混凝土材料。虽然再生混凝土材料具有一定的节约效果，但若材料粗糙度过大，则有可能会影响到施工进度与施工质量。因此，在设计再生混凝土材料配合比时可以参照普通混凝土材料设计要求，对水泥用量、孔隙大小等进行综合考虑。综合而言，再生混凝土材料虽然具有很大的应用空间，但若配合比设计缺乏合理性，则会影响到建筑工程施工质量。因此，再生混凝土配合比设计关乎到建筑材料的使用效果，需要相关设计人员严格把关，以降低材料的负面影响。

2 分析再生混凝土设计实验

从再生混凝土材料分析中可知，该材料在建筑工程施工方面发挥的作用较大。但由于材料本身依然存在问题，因此应用过程中可能会出现施工效果不足，甚至需要重新施工。本文主要从再生混凝土材料选择、实验分析和结果分析等方面进行材料配合比设计分析，以供相关人士参考。

2.1 材料选择

由于国内再生集料相对广泛，且各类集料之间存在较大的性能差异，因此在选择再生集料时需要对集料的吸水率进行考虑。相对于普通混凝土而言，再生混凝土材料的吸水率相对较大，因此材料本身的使用性能和抗压能力相对较差。针对这种情况，设计人员需要对净用水量和净水胶比进行严格的控制，且在设计净水灰比时要尽量缩小比值。在控制用水量时，可以结合实际施工粗集料粒径和坍落度，并将用水量比例上调5%左右。比如粗集料粒径在10mm以内，坍落度在10mm至30mm时，可将再生混凝土净用水量设计在210kg/m3。当粗集料粒径在20mm之内，坍落度在35mm～50mm时，必须将再生混凝土净用水量控制在205kg/m3。细骨料选择可以《建筑用砂》为标准，选择2.61×103kg/m3密度的细骨料，含水率可选择3%，含泥块为0.2%。因为再生集料可能会影响到混凝土的使用性能，所以设计人员必须以普通砂替代细砂，由部分天然粗集料作为再生集料，且在进行普通砂技术指标设计时必须以相关规范为准。在进行再生混凝土掺合料选择时，应该以国家制定标准为主，合理选择矿渣粉、粉煤灰和硅灰等[2]。比如在进行粉煤灰选择时，可以《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》为标准，选择密度为2.4×103Kg/m3。

2.2 实验分析

在进行再生混凝土配合比实验设计分析时，可将混凝土试块配合比强度设计为C40、C20。若选择C40再生混凝土实验设计，本实验水泥为P·042.5级，选择中型砂石黄砂作为集料，实验所用水源为自来水，选择减水剂作为外加剂。在进行C20再生混凝土配合比实验设计时，可选择常规配比方式，将其设为对照组。净水用量为41kg，净水胶比为0.5，混凝土块为正方体，150mm×150mm×150mm，骨料直径在10mm～20mm内，骨料和天然类骨料之间配合比为3∶2，粗骨料直径在15mm～20mm内，堆积密度为1.23g/cm3，表观密度为2.59g/cm3。（净水胶比×水泥用量=净水量）

再生混凝土在进行配合比设计时，需要对再生集料吸水率进行考虑，加强净水胶比与净用水量的控制，设为实验组。以C40强度设计为研究对象，净水胶比控制在0.39～0.42范围之内，净水用量为45kg，将碎砖作为部分细砂石骨料，混凝土块为长方体，100mm×100mm×150mm，骨料直径在5mm～10mm之内，碎砖类骨料和天然类骨料之间配合比为3:2，利用外加剂将碎砖混凝土减水率控制在25%。选取石灰岩碎石为粗骨料，骨料粒径在15mm～20mm之内，表观密度为2.64g/cm3，堆积密度为1.25g/cm3。

经实验结果可知，C20再生混凝土在水泥、砂料外加剂方面使用量要比C40再生混凝土少。与C20再生混凝土相比，C40再生混凝土外用水量为20%。C20再生混凝土中并没有使用粉煤灰，C40用粉煤灰代替了同等量的水泥，所占比例达到11.0%。（实验中两组再生混凝土配合所用材料用量见表1、表2）

C40再生混凝土配合比表2

2.3 结果分析

结合实验结果可知，在进行再生混凝土配合比设计时，不可应用传统设计方式。因为传统设计模式并没有考虑到工程实际进行配合比的调整，只是对废料添加量进行单纯的比例计算，如此设计出来的再生混凝土强度可能会无法满足工程施工要求。当再生混凝土所用水量逐渐增多时，其内水灰比例便会逐渐降低，对废弃骨料的使用量也会逐渐增长，最终形成的混凝土材料强度更高。再生混凝土配比实验设计是以普通混凝土配置为基础进行自来水添加。从实验过程来看，一开始添加部分自来水时并没有对材料吸水率产明显的影响，需要经过一段时间才能提高吸水率。在计算再生混凝土预水量时，应该以加水10min后的再生混凝土为标准，以保障计算结果的准确性。然而由于再生混凝土附加水和净用水加水时间相同，因此实际计算结果可能会存在偏差。只有将预水量结果精确计算出来，才能够将再生混凝土坍落问题解决掉。另外，再生混凝土应用的废弃骨料需要完全清洁之后才能使用，并对骨料进行等级划分，因此再生混凝土应用成本相对较高[3]。从实际应用来看，再生混凝土可以现场加工，能够对生态环境起到一定的保护作用。由此可见，再生混凝土配合比设计虽然仍然具有一定的局限性，但却拥有很大的发展空间，值得相关设计人员应用研究。