摘要：混凝土配合比的设计方法直接关系到混凝土的强度和性能，并对土木工程的施工质量具有一定的影响。本文对再生骨料混凝土配合比的设计方法展开了研究，对比分析了不同再生骨料混凝土配合比设计方法，以期能为再生骨料混凝土配合比设计提供参考。
关键词：再生骨料混凝土；配合比；设计
0引言
随着我国建筑行业的快速发展，建筑工程的施工越来越多，建筑废弃物也日益增加。在建筑废弃物中，废弃混凝土占据着大部分，通过利用再生混凝土技术，能够将废弃混凝土中的骨料进行回收利用，对减轻废弃混凝土对环境的污染问题以及资源短缺问题具有十分重要的意义。因此，再生骨料混凝土的研究与应用成为了当前建筑行业重点探讨的课题。
1常用的再生粗骨料配合比设计方法
1.1 等质量/体积替换法
多数学者采用等质量或者等体积替换天然骨料(NCA)的方法，来研究取代率对再生粗骨料混凝土性能的影响。图1对比分析了数十篇文献中所使用的RCA及NCA的密度与吸水率的关系，与NCA相比，RCA具有表观密度低、吸水率较大的特征，这是RCA具有一定的残余浆体含量(MC)所致，这也使得RCA的压碎值通常大于NCA。RCA吸水率大，会导致混凝土的有效水胶比降低，混凝土拌合物表现出较差的流动性、粘聚性、保水性，并且坍损大，难以用作商品混凝土。而胶材用量相同时，再生骨料混凝土有效水胶比低，使得强度往往高于设计强度等级，在经济上并不合理。混凝土的强度主要由浆体和界面过渡区共同决定，等质量或等体积替换NCA时，会造成浆体体积增大，不利于混凝土强度的发展，该设计方法完全忽视了RCA的特征，是不合理的。
2 改进等效浆体体积的配合比设计方法(PEMC)
有效水胶比法(EW/C法)和等效砂浆体积法(EMC法)均是考虑RCA的特征后的设计方法，但前者并未考虑RCA的含浆量，并忽略了NCA同样具备吸水特征；而后者并未考虑RCA的吸水特征，并且将RCA残余砂浆全部等同于新拌砂浆，会造成混凝土工作性能的降低，尤其是高含浆量的RCA。考虑到二者各自的优缺点，在此提出了新的配合比设计方法:改进等效砂浆体积法(PEMC法)。其基本设计思路沿用等效砂浆法，但与EMC法不同之处在于:(1)引入EW/C法的设计思路；(2)近似等效砂浆设计。
PEMC法具体方法为:(1)设计天然骨料混凝土配合比:MCN，MWN，MCAN，MSN以及VCN，VMN；(2)考虑到EMC法设计的RCA混凝土新拌砂浆体积偏小，在此引入富余砂浆系数γ，即VMR=(1+γ)VMN，以此保证混凝土的工作性能，PEMC法中的等效关系式如式2-1和2-2所示；(3)计算RCA所含碎石的体积VCA1R，如式2-3和2-4所示。其中，RMC为RCA含浆量，%；ρRCA，ρCA1分别为RCA和RCA所含碎石的表观密度；(4)计算RCA体积VCAN，如式2-5和2-6所示；VRCA为单方RCA混凝土中RCA的体积；(5)计算新拌砂浆含量VNMR，如式2-7和2-8所示；(6)计算单方再生骨料混凝土中各原材料用量，参照EW/C法，引入有效水胶比的设计方法对用水量进行修正。如式2-9所示，ωRCA为RCA饱和面干吸水率，T为RCA饱和面干比，取值为0.8%～1.2%。饱和面干比是在混凝土生产时对湿骨料的用水量进行修正。
PEMC法再生骨料混凝土配合比计算公式:
3 不同再生骨料配合比设计方法的对比分析
选用RCA配制C30强度等级混凝土，粗骨料的性能如下:5～20mm连续级配天然碎石，表观密度2700kg/m3，吸水率0.6%，压碎值27%；5～20mm连续级配再生粗骨料，表观密度2450kg/m3，吸水率4.6%，压碎值27%，含浆量29%。表1为40%取代率下各方法计算出的再生骨料混凝土配合比，其中，PEMC法富余砂浆系数γ取值0.035(0.5γmax)，通过对比计算结果可知，PEMC法具备普通RCA、EW/C法及EMC法各自的优点，即减小混凝土的W/C但不改变有效W/C；同时减小了VM和VNM，但又小于EMC法的程度，有利于缓和浆体含量及W/C变动对再生骨料混凝土性能的影响。
图3为表1所示5组混凝土的组成分析，等质量/体积取代与EW/C法设计的再生骨料混凝土浆集比一致，说明二者方法没有实质性差别。PEMC法设计的混凝土浆集比处于EW/C法和EMC法之间，且与EMC法相比，NCA所占体积未变，而新拌砂浆体积有所增加，说明γ值是通过削减RCA体积来实现，即在EMC法基础之上定量削减RCA的体积，而且RCA替换率越大，弱化效果越明显。故PEMC法更适合用于大掺量或者高含浆量再生骨料混凝土的配合比设计。
表1 C30再生混凝土配合比设计对比分析
图5为γ取值对混凝土浆体总含量及新拌浆体含量变化的影响，当RCA取代率较低时，γ取值对二者的影响较小，而当RCA取代率较大时，浆体有效浆体含量急剧减小，通过适当增大γ取值，能显著增加有效浆体含量而又不会对浆体总含量造成较大影响。这也同样说明，在RCA取代率较大的情况下，PEMC法较EMC法更适用。
4 结语
综上所述，再生骨料的应用能够缓解骨料供需矛盾，减轻环境污染，具有应用效益。但是，再生骨料与天然骨料具有显著的差异，普通混凝土配合比设计方法无法应用与再生骨料混凝土配合比设计中，对再生骨料混凝土配合比设计展开研究十分必要。本文对不同再生骨料混凝土配合比设计方法进行了对比分析，具有一定的参考价值。
参考文献
[1]再生骨料混凝土的配合比设计及性能分析[J].王彦,李传军,董波,王晓龙.山东交通学院学报.2016(02).
[2]混凝土配合比设计与再生混凝土配合比设计方法的比较与分析[J].王涛,柯群芳.山东工业技术.2015(13).
论文作者:邹阳成
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/5
标签：骨料论文; 混凝土论文; 吸水率论文; 体积论文; 砂浆论文; 方法论文; 含量论文; 《基层建设》2017年3期论文;