东莞市东田混凝土搅拌有限公司523000
摘要：因达到使用年限或由于城市建设的需要等原因，许多混凝土建筑物、构筑物被拆除，产生大量的废弃混凝土，其中砂石骨料占三分之二以上。若能将废弃混凝土中的骨料（主要指粗骨料）利用起来，不仅可以减少因开采砂石骨料而造成的资源枯竭和对自然地质地貌的破坏、缓解骨料供需矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染，其经济效益、社会效益和环境效益是显著的。因此，将废弃混凝土进行循环再利用（即再生混凝土新技术）已越来越引起各国的高度重视，已成为国内外工程界和学术界关注的热点和前沿课题之一。
关键词：再生混凝土；配合比设计；劈裂抗拉强度
引言
再生混凝土（RecycledConcrete，RC）又叫再生骨料混凝土（RecycledAggregateConcrete，RAC），它是将废弃混凝土进行回收利用，经破碎、清洗与分级后，按一定的比例与级配混合形成再生骨料（RecycledAggregate，RA），部分或全部代替砂石等天然骨料（主要是粗骨料），再加入水泥、水、或部分天然骨料配制而成的新的混凝土。这种新型混凝土一旦研制成功并投入工程使用，将迅速成为一种现实的生产力，产生良好的环境效益、经济效益和社会效益。
一、再生混凝土配合比的设计步骤
相比于普通混凝土，再生混凝土的材料组成更加复杂，且在配合比设计的过程中还需要相应的增加用水量。因此，再生混凝土配合比的设计步骤与普通混凝土要复杂的多，具体来说，有以下几个步骤：（1）明确混凝土骨料的最大粒径以及坍落度；（2）计算出再生混凝土的配制强度；（3）计算出再生混凝土的水灰比；（4）按照再生混凝土通常的表观密度及其与普通混凝土的对比，明确粗、细骨料的具体用量，并且选择合适的砂率及用量；（5）选择再生混凝土的粗细骨料的取代率，求出附加水的用量，将其与相应的普通混凝土的用水量相加，得到每立方米再生混凝土的用水量；（6）按照计算出的水灰比数值以及单位用水量，求得每立方米混凝土的水泥用量。
1.1再生混凝土与普通混凝土在配合比设计步骤上的区别
现将普通混凝土配合比计算步骤分述如下：
①根据实际工程要求确定混凝土的最大粒径和坍落度；
②求混凝土配制强度。
③求出相应的水灰比，只是回归系数不一样。
④选取每立方米混凝土用水量；根据骨料最大粒径和坍落度要求确定。
⑤计算每立方米混凝土的水泥用量。
⑥根据骨料最大粒径和水灰比选取砂率，用质量法或体积法计算粗、细骨料的用量。
通过对比发现，再生混凝土与普通混凝土在配合比设计步骤上的区别主要是：
①单位体积用水量的确定上；普通混凝土的可直接查表确定，而再生混凝土需在普通混凝土用水量的基础上增加，并由相应计算公式确定附加水。
②由于再生混凝土与普通混凝土在用水量上存在的区别导致确定粗、细骨料用量顺序上的不同。再生混凝土配合比设计中，由于附加水与再生骨料取代率有关，故需先确定粗、细骨料用量。
1.2再生骨料对再生混凝土配合比设计的影响
骨料的含水状态通常可分为四种：干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状态。在计算混凝士各组成材料配比时，若以饱和面干状态的骨料为基准，则不会影响混凝土的用水量和骨料的用量，因为饱和面干状态的骨料既不从混凝土中吸收水分也不向混凝土中释放水分。对于再生混凝土，再生骨料较大的吸水率和特殊的表面性质，导致再生混凝土随着时间的推移水分不断减少，这将难以保证混凝土正常的凝结硬化。
1.3基于自由水灰比之上的配合比设计方法
为解决再生骨料吸水率较大而引起再生混凝土强度波动以及增加用水量后引起水泥用量增加导致再生混凝土不经济的问题，将再生混凝土的拌和用水量分为两部分，一部分为骨料所吸收的水分，这部分水完全被骨料所吸收，在拌和物中不能起到润滑和提高流动性的作用，把它称为吸附水，吸附水为骨料吸水至饱和面干状态时的用水量；另一部分为拌和用水量，这部分水分布在水泥砂浆中，提高拌和物的流动性，并且在混凝士凝结硬化时，这部分自
由水除有一部分蒸发外，其余的要参与水泥的水化反应，称为自由水。其中自由水与水泥用量之比称为自由水灰比，再生混凝土的强度主要取决于自由水灰比。这样再生混凝土配合比设计就变得相当简单，即和普通混凝土配合比设计一样，只需额外增加用水量?W。这样做，完全可以满足工程需要。
1.4基于自由水灰比之上的配合比设计方法的优点
这种基于自由水灰比之上的配合比设计方法，可大大降低标准差，节约水泥用量。同时这部分吸附水存储在骨料内部，起到蓄水池的作用，为水泥的水化和凝结硬化提供充足的水分，这对混凝土的强度发展是非常有利的。随着水化的进一步进行，当周围环境较干燥和自由水分蒸发时，骨料可以释放掉内部的水分，保证混凝土在较长时间内保持一定的湿度，促进混凝土强度的发展。这种“内养护”通常比外部养护作用更大、更均匀，而且更经济。这与目前冰岛、荷兰和澳大利亚的一些研究和应用以吸水饱和的多孔骨料配制高强和高性能混凝土效果类似。
1.5自由水灰比配合比设计在其它混凝土中的应用
如果将这种基于自由水灰比之上的配合比设计方法应用在普通混凝土和其它混凝土中，可以不考虑骨料的吸水率和表面性质的不同，自由水灰比均由混凝土的和易性和强度确定，吸附水可以在拌和混凝土时，先将这部分用水量加到再生骨料中，若采用不同品质的再生骨料时，应分别加入各自的所需吸附水，这样，不但可以简化混凝土的配合比设计方法，而且可以在所有混凝土配合比设计中制定一个统一的标准。
二、影响再生混凝土强度的几个主要因素
2.1试验用原材料
（1）粗骨料
废弃混凝土来自于湘潭大学旧道路路面混凝土，拆除的旧房屋结构构件及少部分废弃混凝土试块，经人工破碎、筛分得到再生粗、细骨料。再生骨料具有与碎石类似的表面特征，处于干燥状态。再生粗骨料级配如表1所示。
表1再生粗骨料级配
图3不同水泥强度下再生混凝土28d抗压强度关系图
从图3可看出，一般情况下，同一水灰比相同配制的再生混凝土28d抗压强度42.5水泥配制的比32.5水泥配制的要高，且差别较大。同一水泥随着水灰比的增大，强度下降明显，且基本上呈直线下降。
将28d劈裂抗拉强度作图见图4。
图6砂率对再生混凝土劈裂抗拉强度的影响关系图
观察图6，在砂率为25%和40%时出现两个至高点，而35%时出现强度最低点，有趣的是，这与图5-3的结论正好相反，这个结论值得商榷，有待于进一步研究。由于在考察再生混凝土强度时，我们更关心的是其抗压强度，因此，再生混凝土配合比中砂率究竟取何值适合，我们认为为了充分利用再生骨料，砂率值可在20-40%之间取值，最佳值在30-40%之间。
2.2.4最大粒径
分别取最大粒径为10、20、31.5、40mm的再生粗骨料，其他条件均相同，配制再生混凝土，配比数据见表5-5，将28d抗压强度作图见图7。
表5不同最大粒径下再生混凝土配比
图8最大粒径对再生混凝土劈裂抗拉强度的影响
观察图8，当最大粒径较小时，再生混凝土强度较高。当最大粒径较大时，再生混凝土强度较低，而当最大粒径为20mm时再生混凝土强度值最大，这与图5-5的结论是完全一致的。最大粒径为10和20mm时差别很小，但与最大粒径为31.5和40mm时差别较大，当最大粒径为31.5mm时强度最低。
通过试验研究，得出下述结论：
1.水灰比、水泥强度、砂率、最大粒径、级配均是影响再生混凝土强度的主要因素，但砂率对再生混凝土强度的影响较小。
2.在中低强度再生混凝土配合比设计中，水灰比值宜取0.5左右，这样既可以得到较高的再生混凝土强度，又可以保证其工作性能。
3.水泥强度则可以根据建筑结构的承载力要求并结合考虑经济性选定。
4.砂率宜取35%左右，将原始混凝土破碎成最大粒径为20mm的颗粒是合适的，宜根据最大密度曲线确定不同粒径骨料所占的质量百分比。
结束语
通过试验结果分析可以得知，最大粒径越小，再生混凝土的强度越高。但是，当最大粒径在20mm时，再生混凝土的抗压强度值处于最大，而最大粒径是31.5与40mm时，混凝土强度的差值比较小，只有在最大粒径是10与20时，差别在最大。由此可见，原始混凝土破碎的最大粒径处在20mm时，是最佳的再生混凝土骨料。
参考文献
[1]马嵘.论再生混凝土在生态建筑中的意义[J].混凝土，2013（10）：21-23，27.
[2]孙新友.再生混凝土技术[J].混凝土，2010（5）：36-40.
[3]杜惠强.再生混凝土未来发展的探讨[J].混凝土，2012，（4）.
[4]吴中伟.绿色高性能混凝土-混凝土发展方向[J].混凝土与水泥制品，2012（2）.
[5]高静云.再生骨料混凝土配合比设计参数研究[J].建筑科学与工程学报，2016（01）：8-14.