山东省路桥集团工程设计咨询有限公司 山东济南 250000
摘要：全世界商用混凝土年使用量约为70亿t，20世纪50年代前的商品混凝土工程几乎都超过了使用年限大量拆除废弃商品混凝土不仅占用大量土地，而且污染环境，所以再生混凝土就应运而生。
关键词：再生混凝土配合比设计重要参数
一、引言
混凝土的冷再生技术适用于大部分沥青混凝土旧路与改建工程。首先需要对旧路的表面进行详细的调查，主要包括以下内容：对旧路结构和历年修补改造情况进行调查，并对沿线进行观察，以了解旧路的表面情况；对路段内的交通量进行调查分析；对旧路进行弯沉检测，以分析旧路的破坏状况和承载能力，确定重复利用旧路路基进行冷再生的必要性；旧路结构层进行钻芯取样，以确定旧路沥青混凝土层的厚度，基层厚度及各层材料的工程特性。
本文拟用旧路面铣刨料掺加适量的粗集料，设计合适的配合比，做为改建二级公路的基层材料，以适用于特定地区的重载交通条件。
二、前期路况调查
1、原有公路现状概况
二级公路，设计速度60Km/h，路面宽度9~12m，既有路面结构：2.5cmAC-10 上面层+3.5 cmAC-13I 下面层+16cm水泥稳定碎石上基层+16cm水泥砂砾下基层+16cm水泥砂砾底基层+3.0cmAC-10罩面。
2、交通量实测
项目所在区域道路沿线存在大量石料工厂，所以重载车辆主要是运送砂石料的车辆，以下是进行的6:00-18:00交通量实测，换算为24小时交通量如下：
由以上数据可以发现研究路段比沿线其他路段车流量明显增加，特别是中型及以上车型所占比例约40%，其中重载车辆主要是运载石料，砂的车辆，可以推断出该路段路面病害主要是随着运营年限的增长，在重载车辆反复作用下形成路面结构的疲劳，老化破坏。
三、配合比设计过程
1、混凝土配合比设计的要求
（1）满足结构强度要求能够适应重交通条件
（2）满足该路段现场施工条件所要求的的工作性
（3）满足该路段所处环境和设计规定的耐久性要求
（4）在满足上述要求前提下，尽量减少高价材料的用量，降低混凝土的生产成本，以便取得较好的经济效果
2、再生混凝土的设计方法
由于再生混凝土中再生骨料和天然骨料相比，有空隙率大、吸水率高、压碎指标大和表观密度低等特点，加上再生骨料是否预先吸水、颗粒级配是否符合规范和是否经过低级破碎还是进行颗粒整形等都影响着再生混凝土的强度与和易性，这造成了再生混凝土配合比设计目前没有统一的设计标准。目前主要是基于自由水灰比再生混凝土配合比设计、基于正交试验再生混凝土配合比设计等方法。
3、混凝土配合比设计需确定的几个重要参数
（1）单位体积用水量
再生混凝土单位体积用水量的多少决定配制出的再生混凝土强度的高低及和易性的好坏。再生骨科由于表面粗糙，破碎过程中又产生大量的棱角、机械损伤，在内部形成许多微裂纹，因此比表面积很大，故此吸水量比普通骨料大。配比设计时，若加入的用水量过少，则配制出的再生混凝土和易性达不到要求；若加入的用水量过多，则使再生混凝土强度降低，干缩性增大，不利于结构承重。因此，在保证再生混凝土施工性能的同时又不至于致使其强度降低过多，拌和用水量应有一个合适取值。再生混凝土用水量有两部分组成，一部分是按照普通混凝土配合比设计方法计算单位用水量W，另一部分为考虑再生骨科吸水率而额外增加的用水量ΔW，其中ΔW主要考虑再生骨科的吸水状态。
（2）水灰比
再生混凝土的强度和水灰比设计有着密切的关系，如果按照普通混凝土水灰比设计，再生骨料吸水，导致水灰比下降，混凝土的和易性达不到要求。由于再生骨料的吸水性，当W/C低于某个值A1时候，再生混凝土的强度比基准混凝土低，原因是再生骨料的吸水性强，水灰比比较低时，再生骨料中水泥浆的流动性较差，再生骨料与水泥混凝土粘结比较差；当W/C低于某个值A1并低于某一个数值A2，再生混凝的强度没有随W/C的增加而下降，而是呈上升趋势，甚至抗压强度值可以高于基准混凝土，原因是再生骨料的吸水率高，吸水快，原材料加水拌合后，再生骨料大量吸水，使水泥浆体中实际水灰比降低，导致再生混凝土的抗压强度值增加；当W/C高于某一数值A2时候，再生混凝土的强度呈下降趋势，原因是再生骨料吸水达到饱和，用水量进一步增加，使再生骨料的密实度和周围的水泥浆强度降低，造成抗压强度值下降。另外，再生混凝土的配制强度的密实度与周围的水泥浆强度降低，造成抗压强度值下降。另外，再生混凝土的配制强度不仅与水灰比有关，而且还依赖于再生骨科的压碎指标，压碎指标越大，混凝土和水灰比的强度公式曲线中斜率越小。
（3）砂率
砂率主要影响着再生混凝土的和易性。一方面是砂形成的砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力，在拌合物中起润滑作用，在一定的砂率范围内随砂率增大，润滑作用愈加显著，流动性可以提高；另一方面在砂率增大的同时，骨料的总面积随之增大，需要润湿的水分增多，在一定用水量的条件下，拌合物流动性降低。当砂率增大超过一定的范围后，流动性随砂率增加而降低；砂率不宜过小，否则还会使拌合物粘聚性和保水性差，产生离析、流浆等现象。再生骨料为碎石状，空隙率较大，要达到相应的和易性，应提高再生混凝土的砂率，并随再生骨料的取代率增加而提高。
4、原材料试验
对改建道路铣刨料进行筛分试验，判断各粒径颗粒含量，对粗集料部分进行压碎值、针片状颗粒含量试验，将试验结果与《公路路面基层施工技术细则》中对粗集料的技术要求进行对比。作为二级公路的基层稳定材料的集料需要满足粗集料的技术要求，且级配稳定、塑性指数不大于9。
5、材料分档与掺配实验
做适应重交通条件下再生混凝土配合比设计，交通荷载等级和强度要求较高，为了保证等级的稳定，应选择不少于4档备料。根据《公路路面基层施工技术细则》用于二级公路基层的级配碎石或砾石，应有不少于4种规格的材料掺配而成。对铣刨料进行筛分，筛分成粗集料要求的规格，并按照不同粒径混合料的备料规格进行掺配。铣刨料的规格不满足设计级配的要求时可以掺配一定比例的碎石或轧碎砾石。研究发现铣刨料的工程粒径在10-20mm较少，需要加入一定的碎石，使级配碎石或砾石细集料的塑性指数不大于12。混合料组成设计按设计要求选择技术经济合理的混合料类型和配合比。
6、配合比性能验证
确定合适的配合比后，选择不少于5个水泥剂量，分别确定各剂量条件下混合料的最佳含水率和最大干密度，验证不同水泥剂量条件下混合料的7d龄期无侧限抗压强度，以适应特殊的交通条件。
7、强度试验
强度试验用现场压实度标准采用静压法成型试验。强度试验时间的径高比为1:1.无机结合料稳定细粒材料的试件直径为100mm；粗粒材料的试件直径为150mm。在强度试验时采用平行试验，根据试验结果，强度数据处理时，按照3倍标准差的标准剔除异常数值，且同一组试验样本异常数值剔除不多于2 个。混凝土稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准Rd在二级公路基层的重交通环境下为3.0~5.0MPa，该路段交通荷载等级高，所以取上限强度标准，如需提高材料强度，可以优化混合料级配，并验证混合料收缩性能、弯拉强度和模量等指标。
四、结论
从上可以得出适应重交通环境下的混凝土配合比设计一方面可以节约成本，做到对资源的再利用；另一方面可以满足重交通道路对路基强度和耐久性的特殊要求，而且混凝土的再生配合比在各方面都具有很强的适应性，所以适应重交通环境的再生混凝土配合比设计有很好的经济效益和广泛的应用前景。
论文作者:赵万蕾
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/10
标签：混凝土论文; 骨料论文; 强度论文; 水灰比论文; 用水量论文; 吸水论文; 抗压强度论文; 《基层建设》2017年第12期论文;