再生骨料混凝土配合比设计参数研究.pdf

第 3 3卷 第 1 期 2 0 1 6年 1月 建筑科学与工程学报 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g V o 1 3 3 N o 1 J a n 2 0 1 6 文章编号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 6 ) O l 一 0 0 0 8 0 7 再 生骨料 混凝土配合 比设计参数研 究 高丹盈 ， 张丽娟 ， 芦静 云 ， 闫兆强 ( 郑州大学 新 型建 材与结构研究 中心 ， 河南 郑州4 5 0 0 0 2 ) 摘要 ： 通过再生骨料混凝土配合比试验 ， 研 究再生粗骨料材料性质对再生骨料混凝土配合 比设计中 水灰比、 单方用水量和砂率等参数的影响； 通过对试验结果的统计分析 ， 建立 了考虑再 生骨料取代 率影响的水胶 比计算公式 ， 考虑再生骨料吸水率和取代率影响的再生混凝土单方用水量计算公式 ， 以及考虑再生骨料空隙率、 取代率和表观密度影响的再生混凝土砂 率计算公式 。结果表明： 再生骨 料取代率、 空隙率和吸水率对再生骨料 混凝土配合 比设计参数的影响较 大； 所得公式形式简单 ，反 映了再生粗骨料的特点， 提 高了再生骨料混凝土配合比设计的精度， 为再生混凝土配合比设计提供 依 据和 参考 。 关键词 ： 再生骨料混凝土； 配合比； 水灰比； 单方用水量； 砂率； 抗压强度 中图分类 号 ： T U5 2 8 文 献标 志码 ： A Re s e a r c h o n De s i g n Pa r a me t e r s o f M i x Pr o po r t i o n f o r Re c y c l e d Ag g r e g a t e Co n c r e t e GAO Da n y i n g，Z HANG Li - j u a n，LU J i n g y u n ，YAN Zh a o q i a n g ( Re s e a r c h Ce n t e r o f Ne w S t y l e Bu i l d i n g Ma t e r i a l& S t r u c t u r e ，Zhe n gz hou Uni ve r s i t y， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2 ，He n a n，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：The i n f l ue n c e s of p r op e r t i e s of r e c y c l e d c o a r s e a g gr e g a t e o n t he ke y p a r a me t e r s o f m i x p r op or t l on de s i g n f or r e c yc l e d a gg r e g a t e c o nc r e t e， i nc l ud i ng wa t e r c e me nt r a t i o， u ni t wa t e c O Dt e nt a n d s a n d r a t i o we r e d i s c us s e d t hr o ug h t he mi x t ur e p r op or t i on t e s t s Th e f o r m u 1 a s f o r c a l c a t i ng t he k e y pa r a me t e r s of m i x p r op o r t i o n f o r r e c yc l e d a gg r e g a t e c on c r e t e we r e e s t a b l i s h e d t h r o u g h t h e s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t e s t r e s u l t s ，wh i c h c o n s i d e r e d t h e i n f l u e n c e s o f r e D l ac em ent r a t l o o f r e c y c l e d a gg r e g a t e s i n t h e wa t e r b i nd e r r a t i o f o r m ul a，wa t e r ab s or p t i o n a nd r e Dl a c e m e n t r a t o I n t he u ni t wa t e r c o nt e nt f or mul a，a nd v o i d f r a c t i o n，a pp a r e nt d e n s i t y a n d r e p l a c e m e nt r a t i o l n t h e s a n d r a t i o f or m u l a The r e s u l t s i n di c a t e t ha t t h e r e p l a c e m e nt r a t i o，v o l d f r a c t i on a nd wa t e r a bs o r Pt o n o f r e c yc l e d a gg r e ga t e s h a v e s i g ni f i c a nt e f f e c t on t he mi x pr o po r t i o n o f r e c v c l e d a g gr e ga t e c on c r e t e The o bt a i ne d f o r m u l a s h a v e s i mpl e f o r m s ，a nd r e f l e c t t he c h a r a c t e r i s t i c s of r e c y c l e d a g g r e g a t e ，e n h a n c e t h e mi x p r o p o r t i o n d e s i g n a c c u r a c y，a n d c a n p r o v i d e r e f e r e n c e f o r mi x p r o p o r t i o n d e s i g n o f r e c y c l e d c o n c r e t e Ke y wo r d s：r e c yc l e d a g gr e g a t e c o nc r e t e；mi x pr o po r t i o n；wa t e r c e me n t r a t i o；uni t wa t e r c o nt e nt ； s a n d r a t i o；c o mpr e s s i ve s t r e n gt h 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 7 一 O 1 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 1 7 9 4 3 4 ) 作者简介 ： iN( 1 9 6 2 一 ) ， 男 ， 河南三 门峡人 ， 教授 ， 博士研究生导师 ， 工学博士 ， E - ma i l ： g d y z u e d u c n o 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 高丹盈 ， 等： 再生骨料混凝土配合比设计参数研 究 9 0 引 言 据估算， 到 2 0 2 0年 中国将新增 建筑 面积 3 1 0 m ， 由此产生 的废 弃混凝 土等建筑 垃圾约 为 1 3 4 1 0 。 t ， 若单纯堆存将 占地 2 3 3 1 0 。 m ， 中 国建筑垃圾 的再生利用任重道远 。再生骨料混凝土 ( R e c y c l e d Ag g r e g a t e C o n c r e t e ， RAC ) 是 指 以 破 碎 加工后的废弃混凝土为骨料的混凝土。利用废弃混 凝土做骨料可节省石灰石 资源 6 1 ， 减 少 1 5 2 0 的 C O 排放量 2 ， 从根本上解决废弃混凝土的 处理问题 ， 还能节约天然骨料 ， 具有显著的经济 、 社 会和环境效益。由废弃混凝土破碎得到的再生骨料 表面往往包裹一层水泥砂浆， 棱角多 ， 针状物材料所 占比例大 ， 且破碎过程 中会使再生骨料产生大量 的 内部横向裂纹 。与天然骨料相 比， 再生骨料的吸水 率大、 空隙多。用普通混凝土配合 比设计方法进行再 生骨料混凝 土配合 比设计 时 ， 在 相 同 的配 合 比下 ， 再 生骨料混凝土强度 比天然骨料混凝土强度低 5 2 4 3 - 6 ， 塌落度与流动性也远低于普通混凝土 ， 同 时耐久性明显降低_ 7 蜘。 再生骨料混凝土配合 比设计方法多是在普通混 凝土配合比的基础上进行修正。对再生混凝土水灰 比的研究表 明l 9 。 ， 再生骨料混凝土抗压强度与水 性 质与 天然 骨 料 不 同 ， 需 要 通 过 试 验 确 定 B o l o me y 公式的系数 。目前 ， 通过试验数据分析得到 的再生 骨料混凝 土 B o l o me y公式 的系数 未能合理反 映再 生骨 料性 质 的影 响 。对 于 再生骨 料 混凝 土 的单方 用 水量 ， 多是在普通混凝土单方用水量基础上考虑再 生骨料吸水率 高而需要的附加用水量_ 1 ， 计算方 法较为繁琐 ， 并且再生骨料吸水饱和需要一定的时 间 ， 按照附加用水量方法进行设计会增加拌和物的 实际用水量 ， 影响再生骨料混凝土的水灰 比和强度 。 有关再生混凝土砂率的计算方法还未发现相关 的报 道 ， 因此 ， 本文针对再生骨料特性 ， 通过试验研 究和 理论分析， 建立再生骨料混凝土水灰 比、 单方用水量 和砂率的计算公式 ， 以供再生骨料混凝土配合 比设 计时参考 。 1 试验概况 1 1试 验材 料 试验 采用 河南 荥 阳 天瑞 牌 P O 4 2 5水 泥 ； 粗 骨料分为天然粗骨料和再生粗骨料 ， 其 中， 天然骨料 为石灰石碎石 ， 粒径为 5 2 0 1T i m， 连续 级配 ； 再生 粗骨料为某检测站废弃 的强度为 C 2 0 C 4 o的商 品 混凝土 ， 用颚式破碎机破碎后筛分而成， 粒径 为 5 2 0 mm， 连续级配 ； 细骨料为细度模 数 2 6 7的天然 灰比基本符合 B o l o me y公式的关 系， 由于再生骨料 河砂 。原材料实测性能指标见表 1 4 。 表 1 水泥物理力学性能 Tab 1 Phy s i c a l a nd M e c ha ni c a l Pr op e r t i e s o f Ce me n t 抗压强度 MP a 抗折强度 MP a 密度 ( k gm ) 比表面积 ( m。k g ) 标 准稠度用水量 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 3 1 O O 3 5 2 2 7 2 3 5 4 5 0 5 6 8 5 表 2粗骨料的物理性能 Ta b 2 Ph y s i c a l Pr o pe r t i e s of Co a r s e Ag g r e g a t e 骨料类别 松散堆积密度 ( k g m ) 紧密堆积密度 ( k gm ) 空隙率 吸水率 压碎指标 表观密度 ( k g m ) 天然骨料 1 5 6 7 8 1 6 3 0 2 4 4 3 1 4 0 8 8 2 8 1 4 再生骨料 1 3 0 2 0 1 4 1 2 0 5 0 3 4 8 5 1 7 7 2 6 4 0 表 3粗骨料级配 Ta b 3 Gr a da t i o n o f Coa r s e Ag g r e g a t e 筛孔尺寸 mm 2 6 5 0 1 9 0 0 9 5 0 4 7 5 2 3 6 天然骨料累计筛余 0 0 0 0 0 0 7 6 5 7 9 9 4 4 1 0 0 0 0 再生骨料累计筛余 0 0 0 0 6 5 6 5 3 3 9 9 3 5 9 9 9 0 表 4砂的物理性能 Ta b 4 Ph y s i c a l Pr o pe r t i e s o f Sa n d 颗粒级配 细度 表观密度 松散堆积密度 紧密堆积 密度 n U T l 模数 ( k g m一 。 ) ( k gm一 。 ) ( k g m一 。 ) 0 1 6 5 O O 2 6 7 2 5 5 6 2 1 4 86 1 6 1 1 1 2试 验设 计 试验分为 3个部分 。第 1 部分研究水灰比 k对 再生骨料混凝土配合 比的影响， 以水灰 比、 再生骨料 取代率 ( 再生骨 料质量 占粗 骨料 总质量 的百分 比) 为主要参数 ， 其 中水灰 比分别为 0 3 ， 0 3 5 ， 0 4 ， 0 5 ， 0 5 5 ， 分别为 0 ， 5 0 9 6 ， 1 0 0 ， 砂率取 3 6 9 ， 6 ， 单方用水量取 1 8 0 k g ， 再生骨料混凝土配合 比及其 抗压强度的试验结果见表 5 。第 2部分研究再生骨 料混凝土塌落度与单方用水量 的关系 ， 单方用水量 从 1 6 0 k g增加到 2 2 0 k g ， 每次增加 1 O k g ， 分别为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 0 建筑科 学与工程学报 2 0 1 6生 表 5 再生骨料混凝 土配合比及抗压强度试验结果 Ta b 5 M i x Pr o po r t i on s o f RAC a n d Te s t Re s u l t s o f Co mp r e s s i v e St r e n g t h 各材料用量 ( k g m ) 再生 骨料 试件编号 水灰比 抗压 强度 MP a 水 水泥 砂 天然骨料 再生骨料 取代率 A1 0 l 8 O 6 0 0 6 0 2 5 l O 7 2 5 0 0 0 3 O O 7 5 2 A1 5 O 1 8 O 6 0 0 5 9 O 2 5 2 5 2 5 2 5 2 0 3 0 5 0 5 8 4 A1 1 0 0 1 8 O 6 0 0 5 7 8 6 0 0 1 O 3 0 O 0 3 0 1 O 0 5 5 3 A2 0 1 8 O 5 1 4 6 2 9 6 1 1 2 O 7 0 0 0 3 5 O 6 2 0 A2 5 0 1 8 O 5 1 4 6 1 6 7 5 4 8 8 5 4 8 8 0 3 5 5 0 5 9 6 A2 1 O 0 1 8 O 5 1 4 6 0 4 6 0 0 1 0 7 6 3 0 3 5 1 O O 5 5 9 A3 0 1 8 O 4 5 0 6 4 9 7 1 1 5 6 5 O 0 0 4 0 0 5 6 4 A3 5 O 1 8 O 4 5 0 6 3 6 4 5 6 6 4 5 6 6 4 0 4 0 5 0 5 1 3 A3 1 0 0 1 8 O 4 5 O 6 2 4 0 0 0 1 1 1 O 7 0 4 0 1 O O 4 9 2 + A4 0 1 8 O 4 0 0 6 6 5 6 1 1 8 4 7 0 0 0 4 5 0 4 7 5 A4 5 O 1 8 O 4 0 0 6 5 1 9 5 8 0 2 5 8 0 2 0 4 5 5 O 4 5 7 A4 1 0 0 1 8 O 4 O O 6 3 9 2 0 0 1 1 3 7 8 0 4 5 1 0 O 4 1 6 A5 0 1 8 0 3 6 O 6 7 8 3 1 2 0 7 3 0 0 0 5 0 0 4 3 6 A5 5 O 1 8 O 3 6 O 6 6 4 4 5 9l _ 3 5 9 1 3 0 5 0 5 O 41 2 A5 1 0 0 1 8 O 3 6 0 6 5 1 4 0 0 1 1 5 9 5 0 5 0 1 0 0 3 7 4 A6 0 1 8 O 3 2 7 6 8 8 5 1 2 2 5 6 0 0 0 5 5 O 3 8 2 A6 5 O 1 8 O 3 2 7 6 7 4 4 6 0 0 2 6 O 0 ， 2 0 5 5 5 O 3 5 3 A6 1 O 0 1 8 O 3 2 7 6 6 1 2 0 0 1 1 7 7 0 0 5 5 1 O 0 3 4 2 0 ， 5 O ， 1 O 0 ， 水灰 比取 0 4 ， 砂率取 3 6 ， 再生 骨料混凝土配合 比及其抗压强度 、 塌落度 的试验结 果见表 6 。第 3部分研究新、 旧砂率计算方法 对再 生骨料混凝土性能的影响 ， 水灰 比取 0 4 ， 单方用水 量取 1 8 0 k g 。根据新砂率计算 方法进行配合 比设 计的再生骨料混凝土抗压强度 、 塌落度的试验结果 见表 7 。 2 再 生骨料 混凝 土的水灰 比 根据 中国现 行 普 通 混 凝 土设 计 规 程 ( J G J 5 5 2 0 1 1 ) ， 混凝土强度与水灰比的关系式为 ， c ， o a 厂 c ( 一 ) ( 1 ) 式 中 ： -厂 c 。 为混 凝 土 的抗 压 强 度 ； 。 为水 泥 的 2 8 d 强度 ， 分别为主要 由水泥 、 骨料类 型和品质决 定 的 系数 ， 当粗 骨 料 为 碎 石 时 ， 口 一0 5 3 ， O 一0 2 ， 当粗骨料为卵石时， 一0 4 9 ， a b 一0 1 3 。 根据表 5中的试验结果， 不同再生骨料取代率 下 ， 试验得到的再生骨料混凝土立方体抗压强度 随水灰 比的变化 如图 1所示 。由图 1可 以看 出： 当 水灰比相同时 ， 再生骨料混凝土立方体抗 压强度 随 再生骨料取代率 的增加而降低 ； 再生骨料混凝土 立方体抗压强度随水灰 比的变化规律在 不同时 略有不 同； &=0 时 ， 粗骨料全部为天然骨料 ， 随着 水灰 比的增加 ， 混凝土立方 体抗压强度 不断减小 ； 一5 0 ， 1 0 0 时 ， 在水灰 比大 于 0 3 5之后 ， 随着 水灰比的增大 ， 再 生骨料混凝土立方体抗压强度逐 渐减小 ； 当水灰比小于 0 3 5 ， 随着水灰 比的减小 ， 再 生骨料混凝土立方体抗压强度略有降低 。这可能是 由于本文试验的再生骨料属于 类骨料， 压碎指标 较大 ， 当再生骨料混凝土强度超过 5 O MP a时 ， 再生 骨 料混 凝土 由于 再 生 骨料 压 碎 而 破 坏 ， 此 时 再 生 骨 料混凝土强度主要 由再生骨料强度决定， 所 以当水 灰 比小于 0 3 5时， 再生混凝土强度未随水灰 比的降 低 而增 加 。 在 为 0 ， 5 0 ， 1 0 0 ， 水 灰 比在 0 3 5 0 5 5 范围时 ， 试验得到的再 生骨料混凝土立方体抗 压强 度 和水 泥强度 之 比与 水灰 比关 系见 图 2 。 由图 2可知 ， 再生骨料混凝土立方体抗压强度和水泥强 度之 比与水 灰 比之 间呈 线 性关 系 ， 符 合 式 ( 1 ) 的 规律 。 再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的最大差别 在于粗骨料 的品质， 粗 骨料 的性 能又与 密切相 关 ， 粗骨料 的压碎指标 随着 的增加 而降低 。因 此 ， 不同再生粗骨料 的取代 率应有不同 的 a 和 值。按照式( 1 ) 对不同 炙 的再生骨料混凝土抗压强 度与水灰比进行统计分 析， 得到不 同 下 的 a 和 a b值 ， 见 表 8 。 由表 8 可 知 ， 由 于 再 生 骨 料 的 品 质 较 天然 骨 料 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 高丹盈， 等 ： 再生骨料混凝土配合比设计参数研 究 1 1 表 6 再生骨料混凝土配合 比及抗 压强度、 塌落度试验 结果 Ta b 6 M i x Pr o p or t i on s of RAC a n d Te s t Re s u l t s o f Comp r e s s i v e St r e ng t h a n d S l u mp 各材料 用量 ( k gm ) 再生骨料 试件编号 塌落度 ram 抗压强 度 MP a 水 水泥 砂 天然骨料 再生骨料 取代率 B1 0 1 6 O 4 0 0 6 8 5 1 1 2 1 9 5 0 0 O 6 4 7 8 Bl 一 5 O l 6 0 4 0 0 6 7 1 1 5 9 7 2 5 9 7 2 5 0 4 4 5 5 B1 1 0 0 1 6 O 4 0 0 6 5 8 0 0 0 1 1 7 1 2 1 O O 2 4 5 0 B2 0 1 7 0 42 5 6 6 7 5 1 1 8 8 2 0 0 0 1 3 5 1 9 B 2 5 0 1 7 O 42 5 6 7 1 1 5 9 7 2 5 9 7 2 5 O 7 4 8 2 B 2 1 O 0 l 7 O 4 2 5 6 5 8 0 0 0 1 1 7 1 2 1 O O 5 4 5 7 B3 0 1 8 O 4 5 0 6 4 9 7 1 l 5 6 5 0 0 O 3 2 5 6 4 B 3 5 O 1 8 O 45 O 6 3 6 4 5 6 6 4 5 6 6 4 5 O 2 1 5 1 3 B3 1 O 0 1 8 O 4 5 O 6 2 4 0 0 0 1 1 1 O 7 1 O O 1 3 4 9 2 B4 0 1 9 O 47 5 6 3 2 3 1 1 2 5 5 0 0 O 6 0 4 9 6 B4 5 O 1 9 O 47 5 6 1 9 4 5 5 1 2 5 5 1 2 5 0 4 6 5 2 1 B4 1 O O 1 9 O 4 7 5 6 0 7 3 0 0 1 0 81 0 1 0 O 2 9 5 3 2 B5 0 2 0 0 5 O O 6 1 4 7 1 O 9 4 2 0 0 O 9 6 5 0 2 B5 5 O 2 0 0 5 0 O 6 0 2 1 5 3 5 9 5 3 5 9 5 0 7 8 4 8 7 B 5 1 O 0 2 0 0 5 0 0 5 9 0 4 0 0 1 0 5 1 0 1 O O 4 9 5 1 2 B6 0 2 1 O 5 2 5 5 9 7 1 1 0 6 2 9 0 0 0 1 3 0 4 7 4 B6 5 O 2 1 O 5 2 5 5 8 4 9 5 2 0 6 5 2 O 6 5 0 1 2 l 4 6 4 B 6 1 O O 2 1 0 5 2 5 5 7 3 5 0 0 1 02 0 0 l O O 1 O 6 4 6 0 B7 一 O 2 2 0 5 5 0 5 7 9 6 1 0 3 1 6 0 0 O 1 7 5 4 7 2 B 7 5 O 2 2 O 55 O 5 6 7 7 5 0 5 2 5 05 2 5 O 1 6 8 4 4 5 B7 1 O O 2 2 0 55 O 5 5 6 6 0 0 9 0 9 7 1 O 0 1 5 9 4 2 8 表 7 采用新计算方法的再生骨料混凝 土配合 比及抗 压强度、 塌落度试验 结果 Ta b 7 M i x Pr o po r t i o ns o f RAC a nd Te s t Re s u l t s o f Co mpr e s s i v e S t r e n g t h a nd S l u mp Us i n g Ne w Ca l c u l a t i o n M e t h o d 试件 各材料用量 ( k gm ) 再 生骨料 编号 水 水泥 砂 天然骨料 再生骨料 取代率 砂 率 塌落度 ram 密度 ( k g m ) 抗压强度 MP a C1 0 1 8 O 4 5 O 65 0 1 1 1 55 7 0 0 0 36 0 3 4 2 4 3 5 8 5 6 9 C1 2 5 1 8 0 4 5 0 6 6 4 2 8 41 2 2 8 0 4 2 5 3 7 2 3 O 2 4 1 5 8 5 5 7 C1 5 O 1 8 O 4 5 0 67 8 1 5 44 2 5 4 4 2 5 0 3 8 4 2 9 2 3 9 6 5 5 4 4 C1 7 5 1 8 O 4 5 O 69 O 9 2 6 4 6 7 9 3 8 7 5 39 5 2 8 2 3 7 9 3 5 2 6 C1 1 0 0 1 8 O 4 5 O 7 0 1 9 0 0 1 0 3 0 7 l O 0 4 0 5 2 6 2 3 6 2 6 5 1 2 图 1 再 生 骨 料 混 凝 土 强 度 与 水 灰 比的 关 系 Fi g 1 Re l at i o ns Be t we e n Co mpr e s s i v e St r e n g t h a nd W a t e r - c e me nt Rat i o o f RAC 有所降低 ， 再生骨料混凝土的水泥强度转化 系数 a 值降低 ， 虚拟水灰比系数 钆 则增加 ， a ， 与 之间 均具有线性关系， 即 5 水 灰 比 图 2 f f 与水灰 比的关 系 F i g 2 R e l a t i o n s B e t w e e n f o j a n d Wa t e r - c e me n t R a t i o _ A I ( 2 ) Or b 一0 2 ( 1 +B )J 式中： A， B均为与再生骨料 品质有关 的系数 ， 对 于 本文采用的混凝土建筑垃圾再生骨料， 根据式( 2 ) 和 1 l 1 0 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 建筑科 学与工程 学报 2 0 1 6生 表 8 不 同再 生骨料 取代率下的 口 ， 口 值 Ta b 8 Va l u e s o f a a nd口b Und e r Di f f e r e nt Re pl a c e m e nt Ra t i o s o f Re c yc l e d Ag g r e g a t e 参数 g =0 一5 0 一1 0 0 O 5 3 2 0 4 9 7 0 4 7 6 口 b 0 2 0 4 0 2 1 8 0 2 4 4 表 8中不 同取代率下的 a ， a b ，得到 A一0 1 0 6 ， B一 0 2。 近似取 A一0 1 ， 则有 a a = 。 l ( 3 ) 矾一0 2 ( 1 +0 2 3 )J 式( 3 ) 适用于 类再生骨料和水灰 比大于 0 3 5 的情况 ， 可配置抗压强度大于等于 C 5 0的再生混凝 土。对于其他不同种类 的再生骨料 ， 可根据式( 2 ) 模 型并通过对试验数 据的回归分析 ， 得到适合于具 体 骨料的 a ， 值 ， 然后按式( 1 ) 计算水灰 比。 3再 生骨料 混凝土的单方用水量 普通混凝土单方用水量可根据粗骨料 品种 、 最 大粒径 以及设定 的拌和物塌落度查表或使用混凝土 单方用水量定则计算确定 ， 即 W 一1 0 ( 0 1 T+K) 3 ( 4 ) 式 中： w 为混凝土单方用水量 ； T为设定的塌落度 ； K 为常 数 ， 取 决 于 石 子 的最 大粒 径 和 品 种 ， 随 石 子 粒 径 的增 大而减 小 ， 可查 表得 到口 。 根据表 6 试验结果得到的再生骨料混凝土单方 用水量与拌和物塌落度、 再生骨料取代率 的关系见 图 3 。由图 3可 以看 出： 单方用水量 随着塌落度 的 增加逐渐增大 ； 当塌落 度不变时 ， 单方用水量 随着 的增 加不断增大 ； 当单方用水量相 同时， 塌落度 随着 的增 加不断减小 。为 了与普通混凝土单方 用水量计算式( 4 ) 保持一致 ， 再生骨料混凝土单方用 水量 的计 算模 型 可表 示为 W 一C( 0 1 T+K ) ( 5 ) 曲 删 I * 旺 椒 ：噩 _ 图 3 单方用水量与再 生骨料混 凝土拌和物塌落度的关 系 Fi g 3 Re l a t i o n s Be t we e n Un i t W a t e r Co nt e nt a nd RAC Sl ump 式 中： w 为再生骨料混凝土单方用水量 ； C为系数 ； K 为与再生骨料的类型、 粒径等有关 的系数。 按照式( 5 ) 对不同 炙 下的单方用水 量 试验 结果与 0 1 T进行拟合 ， 得到不 同 下的 C， K 拟 合值 ， 见表 9 。 表 9 不 同再 生骨料取 代率下的 C ， q值 Ta b 9 Va l u e s of C a nd Und e r Di f f e r e nt Re pl a c e me nt Ra t i o s o f Re c y c l e d Ag g r e g a t e 参数 g 一0 风一5 0 如一1 0 0 C 3 3 37 3 3 3 7 3 3 3 4 K 拟合值 4 9 7 5 0 7 5 1 9 K 计算值 4 9 7 5 O 9 5 2 1 由表 9可知： 系数 C基本保持在 3 3 3左右， 与 普通混凝土单方用水量计算式( 4 ) 一致 ； 系数 K 则 随着 的增大而不断增加， 说 明再生骨料混凝土单 方用水量与 相关 ， 同时也受再生骨料 吸水率 叫 的影响。为 了准确计算 再生骨料混凝 土单方用水 量 ， 将 和 引入 K 的计算公式中， 即 K 一 K( 1 + ) ( 6 ) 对于不同类型的骨料 ， 式 ( 6 ) 中的 K 值可 由试 验得到， 也可取与普通混凝土单方用水量计算 中的 相同值。根据 实用建筑材料试验手册 _ 1 引， 对 于最 大粒 径 为 2 0 mm 的碎 石 ， K 一 5 3 ； 最 大 粒 径 为 4 O mi D _ 的碎石， K一4 8 5 。本文试验得到的 K 为4 9 7 ， 介于 4 8 5 5 3 ， 可能 与骨料 的颗 粒形 状 以及 颗粒 级 配有关 系。一般来说， 骨料颗粒越大， K 的取值越小。 由表 3可 知， 本文试 验 中 的再生 骨料 吸水 率 一 4 8 5 ， 代入式( 6 ) 得到采用混凝土建筑垃圾再 生骨料 的 K 计算公式为 K 一 K( 1 + 4 8 5 1 0 ) ( 7 ) 由式( 7 ) 得 到的 K 计算值与试验 拟合值 的 比 较见 表 9 ， 二 者 十 分 接 近 ， 最 大 相 对 误 差 只 有 0 3 9 。因此 ， 再生 骨 料混 凝 土单 方 用 水 量 可 由式 ( 5 ) ， ( 6 ) 计算 得 到 。 4 再 生骨料混凝土的砂率 在再生骨料混凝土中存在天然骨料和再生骨料 2种粗骨料 。由于再生骨料空隙率较大 ， 使得再生 骨料混凝土拌和物的空隙率相对天然骨料混凝土有 所增大 ， 再生骨料混凝土拌 和物空 隙率会随着再 生 骨料空隙率 P 、 再 生骨料 取代率 的增 加而增 大 ， 这些空隙需要 由细骨料砂来填充。因此 ， 每立方 米再 生 骨料 混凝 土 中砂 的体积 可表 示为 V 一 ) ， ( VN A PN A +VR A PR A ) ( 8 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 高丹盈 ， 等 ： 再生骨料混凝土配合比设计参数研 究 1 3 式中： ， V w ， 分别 为每立 方米再 生混凝 土 中 砂 、 天然骨料和再生骨料的体积 ； P 为天然骨料 的 空隙率 ； ) ， 为砂浆富裕系数， 是砂浆体积与拌和物空 隙体积之比， 可由试验测得 ， 天然骨料混凝土的 y取 值在 1 - I I 4之间 1 引。 再生骨料混凝土砂率和再生骨料取代率分别为 一 ms ( 9 ) = - - - ( 1 o ) 式中： 风 为再生骨料混凝土的砂率； ， m ， m 分 别为砂、 天然 骨料 和再生 骨料 的质量 ， 一0 V ， tuN A =p N A VN A ， taR A =O R A VR A ， P ， IO N A ， p R A 分 别 为砂 、 天然骨料 、 再生骨料的表观密度。 联立式( 8 ) ( 1 O ) ， 得到再生骨料混凝土砂率的 计算公式为 一 1 P P 。 y (一 ) P R A N A + P N A R A lD +P N A l D R A 在式 ( 1 1 ) 中， l D ， l 0 ， l0 R A ， P N ， PR A 均 与材 料 性 能有关 ， 可 由试 验直接测得。根据选 定的 ， 由式 ( 1 1 ) 直接计算出相应 的砂率 。 为了探讨 对再生混凝土砂率、 塌落度 和抗压 强度 的影 响， 本文取水 灰 比为 o 4 ， 单 方用水量 为 1 8 0 k g ， 由式( 1 1 ) 计算再生骨料混凝土的砂率 ， 按照 绝对体积法确定再生骨料混凝土各材料用量 ， 配置 再生骨料混凝 土， 进行塌落度 和 2 8 d抗 压强度试 验 ， 试 验结 果见 表 7 。 由表 7可知， 按照式( 1 1 ) 的砂率计算方法 ， 砂率 随着 的增加不断增大。 增加 2 5 ， 砂率增大 1 2 左右 。这是 由于再生骨料空隙率较大 ， 随着再 生骨料用量的增大 ， 需要更多的细骨料来填充粗骨 料之间的空隙。如采用普通混凝土砂率计算方法 ， 3 种情况下砂率均为 3 6 。为 了便于分析对 比， 将式 ( 1 1 ) 计算得到的砂率与普通混凝土砂率计算方法得 到的砂率以及配置的再生骨料混凝土塌落度 、 抗压 强度的试验结果见表 1 0 。由表 1 O可以看出， 当 相同时 ， 使用式( 1 1 ) 砂率计算 方法得到 的塌落度 明 显提高 ， 尤其是 当 一1 0 0 时塌落度 由原来 的 1 3 mm 提高到 2 6 mm。随着再生骨料取代率的增加 ， 2 种计算方法得到的拌和物塌落度都在不断减小 ， 但 用式 ( 1 1 ) 砂率 的计算公式时 ， 再生骨料混凝土塌落 度降幅较小 ， 且抗压强度较高。由此可见 ， 式( 1 1 ) 的 砂率计算方 法更适 合再生骨料混凝 土的配合 比设 计。同时 ， 随着 的增大 ， 再生骨料混凝土的单方 用水量不断减小 ， 这是 由于再 生骨料 的表观密度远 低 于天然 骨料 ， 且 再生 骨料 的表 观密 度受 老 、 旧混凝 土来源的影响较大， 致使天然骨料混凝土假定单方 用水量的配合 比计算方法用于再生骨料混凝土配合 比计 算 时必然 引 起 较 大 的误 差 。因此 ， 对 再 生 骨料 混凝土的配合 比计算 ， 建议采用绝对体积法计算再 生骨料混凝土的各材料用量 。 表 l 0 砂率及再生骨料混凝土塌落度 、 抗压强度的对比 Tab 1 0 Co mpa r i s on of S a nd Ra t i o。Sl u mp a nd Co mp r e s s i v e S t r e ng t h f o r RAC 再生骨料 砂率 塌落度 ram 抗压强度 MP a 取代率 普通方法 式( 1 1 ) 新方法 普通方法 式( 1 1 ) 新方法 普通方 法 式 ( 1 1 ) 新方法 O 3 6 3 6 0 3 2 3 4 5 6 4 5 6 9 2 5 3 6 3 7 2 2 7 3 0 5 3 2 5 5 7 5 0 3 6 3 8 4 2 1 2 9 5 1 3 5 4 4 7 5 3 6 3 9 5 1 6 2 8 4 9 9 5 2 6 1 0 O 3 6 4 0 8 1 3 2 6 4 9 2 5 1 2 5 结语 ( 1 ) 在再生骨料混凝土配合 比设计中， 需首先测 定再生骨料的空隙率、