再生粗骨料混凝土配合比设计与施工和易性研究

张耀阳 王晓川 韩文浩

（1.中交二公局第四工程有限公司，洛阳 471000；2.武汉理工大学交通学院，武汉 430063）

0 引言

水泥混凝土配合比设计是项目工程施工中的重要环节，其目标是：在确保安全的前提下，最大程度提高工程经济效益，同时尽可能降低工程施工难度。因此，合理的配合比设计在工程实践中对混凝土强度满足要求有着重要的作用[1]。

1 配合比设计

1.1 实验材料参数及公式设定

本实验再生骨料单位用水量采用张学兵[2]博士推导的再生粗骨料额外用水量公式。再生粗骨料混凝土额外用水量Origin 拟合公式：

经过吸水率的测试，再生粗骨料的最高吸水率为5.78%，故公式选用如下：

1.2 配合比设计及再生骨料额外用水量计算

本试验依据普通混凝土配合比计算方式，分别设计了再生粗骨料混凝土在0%、40%、70%、100%取代率下的配合比。

1.2.1 水胶比拟定

拟定水胶比时，依据规范《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)中的规定[3]，由于再生粗骨料吸水率较大，回归系数要进行调整。

本文最终拟定回归系数:αa=0.34、αb=-0.55

式中：

w——再生粗骨料水泥混凝土中水含量

c——再生粗骨料水泥混凝土中胶凝材料含量

依照上述已知条件和规范中计算公式拟定水胶比为 0.53

1.2.2 单位用水量拟定

通过试验观察，若不加额外用水来拌合经饱水预处理的再生粗骨料水泥混凝土，初期拌合物和易性良好，但随时间的增加，施工和易性降低明显。

再生骨料水泥混凝土拌合物不同拌合时间时，拌合状态如下图：

因此本文利用额外加水的处理方式计算配合比。

WR——再生粗骨料水泥混凝土总用水量

WN——普通水泥混凝土用水量

∆W ——再生粗骨料额外用水量

则取代率为40%、70%、100%的再生粗骨料水泥混凝土单位用水量分别为

3）通过计算得水胶比和已知最大粒径，通过内插法将砂率取为 36%。

4）依据相关规范，最终拟定无再生粗骨料水泥混凝土的配合比拟定为，水：水泥：细集料：粗集料：砂=160：336：630：630：660。

5）由于对再生粗骨料采用了额外加水的处理方式，对施工和易性产生了一定影响，而再生粗骨料水泥混凝土配合比中，减水剂掺量对拌合物的工作性能也有一定的影响。因此，试验选用了0.7%的较低减水剂掺量。

表3 再生混凝土配合比设计表：

2 工作性能评价及试验研究

2.1 再生粗骨料混凝土坍落度试验研究

本文根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005）中的规范测试坍落度[4]。结果如下表。

表1.4 新拌再生粗骨料混凝土坍落度试验分析表

2.2 再生粗骨料混凝土工作性能影响因素分析

可以从结果看出,普通水泥混凝土的工作性能略优于对再生粗骨料水泥混凝土,它们之间性能的明显差异主要在坍落度、含沙情况、保水性上,而在棍度和粘聚性上是相似的。差异的主要影响因素是再生粗骨料的表面粗糙度,再生粗骨料的残余水泥不仅增加了比表面积,也使表面之间的摩擦系数上升而嵌合系数下降。由于水泥混凝土中起到支撑作用的主要是粗集料，因此随着再生骨料替换率的升高，坍落度的降低变化率下降。本试验中被再生粗骨料替换的粒径范围在5～10mm 内，10～20mm 的粒径仍采用天然粗骨料，这些天然粗骨料的表面粗糙度较再生粗骨料低，因此也出现了这种现象。

2.3 再生粗骨料额外用水掺入时间对混凝土和易性影响分析

再生粗骨料因为吸水率较高，因此额外的单位用水量在设计再生粗骨料混凝土的配合比时是十分必要的。在不同拌合步骤加入这部分的额外用水量同样会会对混凝土的施工和易性产生不同的影响[5]。

本文先按照上述再生混凝土配合比设计中额外用水量的计算方法，将再生骨料总质量的2.05%作为再生骨料额外用水量，然后提前 1 小时对再生粗骨料进行等水量的预湿处理，操作方式是沿着筒壁缓缓倒入。这样的操作优点是：计算的额外用水远低于再生骨料所需的吸水率，且这部分额外用水在短时间内被完全吸收，而且再生粗骨料放在桶内这样一个短时间内不会有太多的水挥发的环境，对再生骨料的额外用水量影响不大。

试验结果证明，这样的提前预湿法在节省浸泡和晒干的时间、减少了水资源的浪费，操作性较强的同时，在混凝土拌合过程中的和易性也更佳。

3 结论

1）本文引用了再生粗骨料混凝土额外用水量Origin 拟合公式，得出适用于本项目5～10mm 再生骨料额外用水量值的计算公式（公式 1.5 ）。

2）再生粗骨料的用量显著影响新拌混凝土施工和易性，具体表现为再生粗骨料用量的增加导致了坍落度的降低。

3）提出了再生骨料额外用水与提前预湿结合的处理方法，将计算得出的再生骨料额外用水的水量提前 1h 等量供给再生骨料吸收，可提高再生骨料混凝土拌合时的和易性。