摘要：再生骨料混凝土是指将废混凝土块经过破碎、清洗与分级后，按一定的比例与级配混合形成再生骨料，部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的新的混凝土。对再生混凝土循环利用，是减轻环境负荷压力和作为可持续发展的重要途径。但是与天然骨料混凝土相比，再生骨料配制的混凝土具有需水量大、强度和弹性模量低、收缩徐变大及耐久性较差等特点。为了更好的利用和推广再生混凝土，本文对再生骨料混凝土的配合比进行了设计，并建立了再生骨料混凝土抗压强度公式，导出了劈拉强度与抗折强度之间的回归公式。
关键词：再生骨料；混凝土配合比；设计参数研究
1 原材料
1.1再生粗骨料
再生粗骨料以拆除近代混凝土建筑物为主，为工厂化生产，有5～25、5～10mm两种规格，对比天然粗骨料为石灰岩碎石。检测再生粗骨料与天然粗骨料的表观密度、堆积密度、吸水率及压碎值，试验结果见表1。由表1可知，再生粗骨料与天然骨料的表观密度、堆积密度、吸水率有较大差别，再生粗骨料的表观密度、堆积密度均小于天然骨料，吸水率大于天然粗骨料。再生粗骨料的表观密度、堆积密度和吸水率随粒径增大而降低。再生粗骨料的压碎值比天然粗骨料高60．4%，这是由于再生粗骨料表面附着砂浆，强度低且在破碎再生过程中易产生裂隙，在外力作用下，砂浆层易压碎脱落，压碎值增大，比天然粗骨料的抗压碎能力减弱。
1.2细骨料
采用天然砂和再生砂两种细骨料，经筛分试验确定均为中砂，细度模数分别为2．61和2.87。对细骨料进行表观密度试验，天然砂和再生砂的表观密度分别为2610、2428kg/m3。可见，再生砂比天然砂粗，且表观密度较天然砂小。
表1再生粗骨料与天然粗骨料的对比试验结果
1.3水泥
选用P．O42．5普通硅酸盐水泥，主要技术指标，如表2所示，主要性能指标满足相应技术标准要求。
表2水泥主要技术指标
2 配合比设计方法
结合再生粗骨料吸水率高的特点，为提高再生骨料混凝土的强度，降低强度变异性，参考普通混凝土配合比设计方法，进行再生骨料混凝土配合比设计研究。配合比研究以充分考虑经济因素为前提，在保证再生混凝土基本性能的条件下，不使用外加剂和掺合料，该方法的设计要点如下：1）再生粗骨料应处于饱和面干状态；2）参照普通混凝土配合比设计方法，计算初始水灰比，确定单位用水量，初选砂率，计算水泥单位用量；3）采用绝对体积法计算再生粗、细骨料的单位用量；4）采用连续级配原则设计再生粗骨料配合比，天然砂与再生砂的掺配比例经试拌确定；5）根据试拌结果，调整水灰比。按照上述方法计算C20再生骨料混凝土配合比，未掺加减水剂和掺合料，设计干稠型再生骨料混凝土，设计坍落度为10～30mm。调试出满足成型要求的5种水灰比，并据此提出5种再生骨料混凝土的配合比方案，见表3。
表3再生骨料混凝土的配合比
3 再生骨料混凝土的力学性能研究
3.1抗压强度试验分析
试拌5种配合比的混凝土，测定坍落度并成型再生骨料混凝土试件。首先将再生粗骨料饱水24h，试验前，擦拭再生粗骨料表面水分，使其达到饱和面干状态。试件尺寸为150mm×150mm×150mm立方体标准试件；成型方式为振动成型，振动时间为30s；养护方法为标准养护，温度20℃，相对湿度95%；养护龄期为28d。进行5组不同水灰比的再生骨料混凝土试验，坍落度与抗压强度试验结果见表4。
表4再生骨料混凝土28d抗压强度试验结果
由表4知，水灰比为0．54～0．62时，5种配合比均能达到C20的强度要求，且工作性能良好，说明配合比设计方法合理。对比分析5种配合比试验结果，2#、3#配合比的各项性能指标良好，2#配合比的性价比更优。随着水灰比的增加，再生骨料混凝土的抗压强度呈递减趋势，再生骨料混凝土的水灰比－强度关系与普通混凝土相似，其变化规律遵循Bolomey规则。
3.2干缩性能试验分析
选择2#配合比进行再生骨料混凝土干缩性能试验，试件尺寸为100mm×100mm×400mm，成型方式、养护方法同前，主要仪器为干缩试验箱。干缩性能试验采用千分表测定法，每块标准试件左右两端分别用502胶黏结有机玻璃片，并将千分表固定在收缩仪上，在收缩仪上安放涂有润滑剂的玻璃棒，收缩仪连同试件一起放入干缩室。在试件左右两端各安装2个千分表，分别记为左表1、左表2、右表1、右表2，试验前将千分表头顶到玻璃片上，调至千分表的初始读数为800（0．001mm）。试验共制备2组试件，每组试件6块，标准养护3d后（即试件成型并标准养护的第4天）开始进行早期收缩性试验，试验周期为60d，同时进行C20普通混凝土试件同条件下的收缩性能试验用于比对研究。
分析表5可知，1～7d再生骨料混凝土的体积变化主要表现为膨胀，7d后逐渐开始收缩。再生骨料混凝土1～7d早期体积膨胀速率与普通混凝土的收缩速率基本相同，但7d后两种混凝土均表现为收缩，普通混凝土14～60d收缩应变逐渐减小，体积收缩趋于稳定，而再生骨料混凝土的体积收缩则继续增大，说明再生骨料混凝土需要更长的养护周期。配合比设计中再生粗骨料处于饱和面干状态，而再生砂为风干状态，早期吸水膨胀，水泥水化缓慢，因此再生骨料混凝土早期出现体积膨胀，在这种状态下再生混凝土在水泥水化初期能起到良好的保水作用。但随着后期水泥水化反应的加速和水分的散失，再生骨料混凝土产生较大的干燥收缩量，导致干缩应变增大。
4 结语
1）再生粗骨料的表观密度、堆积密度均小于天然骨料，再生粗骨料的吸水率大于天然粗骨料。2）再生骨料混凝土配合比优先设计方法的要点是：再生粗骨料采用饱和面干状态；参照普通混凝土配合比设计方法选用参数与计算用量；采用连续级配原则设计再生粗骨料配比，天然砂与再生砂的掺配比例经试拌确定；根据试拌结果，调整水灰比。3）当水灰比为0．54～0．62，再生骨料混凝土的水灰比－强度关系与普通混凝土相似，遵循Bolomey理论。4）再生骨料混凝土成型后1～7d体积早期膨胀，7d后体积干燥收缩，且收缩应变高于普通混凝土，故应用再生骨料混凝土更应保证有充足的施工养护措施。
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论文作者:魏燕燕1,郑犇2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/20
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