本發(fā)明涉及一種混凝土
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種高性能再生混凝土配合比設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
：由于再生混凝土的耐久性能、變形性能等性能低于普通混凝土，使得再生混凝土結(jié)構(gòu)性能較普通混凝土結(jié)構(gòu)有不同程度的降低，這成了再生混凝土在結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用的最大障礙。組合結(jié)構(gòu)能使剛才(或鋼纖維等增強(qiáng)材料)和混凝土兩種不同性質(zhì)的材料揚(yáng)長(zhǎng)避短，各自發(fā)揮其特長(zhǎng)，具有一系列有點(diǎn)。如果將再生混凝土應(yīng)用于組合結(jié)構(gòu)中，可以使結(jié)構(gòu)具有組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)再生混凝土的不足。因而，這將為再生混凝土應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程提供廣闊的前景，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄混凝土的最有效的利用，但還有很多工作需要進(jìn)一步展開。利用工業(yè)廢渣加工成的礦物摻合料部分取代水泥用于生產(chǎn)再生產(chǎn)混凝土，可以減輕工業(yè)廢渣，如粉煤灰、礦渣和鋼渣等的占用土地及環(huán)境污染問題，減少水泥用量及水泥生產(chǎn)過程中的能源、資源消耗和污染氣體排放量，還可以提高再生混凝土的耐久性能。通過加入碳纖維、鋼纖維、玻璃纖維、聚酯纖維等摻合料改善再生混凝土的質(zhì)量和性能。因而，充分利用工業(yè)廢渣和摻合料生產(chǎn)高性能再生混凝土，是混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的重要方向。隨著高性能再生混凝土技術(shù)的發(fā)展，再生混凝土的各項(xiàng)性能可得到大幅度改善，可研制C60以上的高性能再生混凝土。“高性能再生混凝土”既是一個(gè)新的概念，也是一項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)物，是當(dāng)今世界混凝土技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。包括世界上發(fā)達(dá)國(guó)家和國(guó)內(nèi)的一些科研單位，目前也僅是處于一些探索性的工作上。再生混凝土近年來雖然一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)，但由于受技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)性的限制，目前也僅限于理論研究和試驗(yàn)室階段，還未有大規(guī)模高強(qiáng)度高性能再生混凝土應(yīng)用于實(shí)際工程中。事實(shí)上，大多數(shù)研究者和工程技術(shù)人員，特別是在國(guó)內(nèi)，目前仍主要局限在再生骨料和再生混凝土的基本性能研究以及高強(qiáng)度再生混凝土的嘗試，缺乏對(duì)應(yīng)用理論和工程技術(shù)的投入。顯而易見，這種現(xiàn)狀難以在大規(guī)模工程應(yīng)用和商品化混凝土水平上實(shí)現(xiàn)根本性的突破。鑒于未來混凝土的高強(qiáng)高性能化的發(fā)展趨勢(shì)，本人認(rèn)為再生混凝土未來應(yīng)該走高性能化路線，這樣才能在與天然骨料混凝土的激烈競(jìng)爭(zhēng)中占一席之地，才能實(shí)現(xiàn)其巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。一般來說，再生混凝土的高性能化需要加入一定量的礦物摻合料和化學(xué)外加劑。加入一定比例的無機(jī)礦物磨細(xì)粉料，如粉煤灰、硅灰、礦渣粉、沸石粉等摻合料，這在普通混凝土中已得到較普遍的應(yīng)用。試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明，這些摻合料同樣也使用于再生混凝土，其中應(yīng)用最多的是粉煤灰。再生混凝土中加入粉煤灰，可以顯著改善混凝土拌和物的和易性，減少水泥用量，提高混凝土的強(qiáng)度并改善其耐久性能，收到很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。鑒于未來混凝土的高強(qiáng)高性能化的發(fā)展趨勢(shì)，本人認(rèn)為再生混凝土未來應(yīng)該走高性能化路線，這樣才能在與天然骨料混凝土的激烈競(jìng)爭(zhēng)中占一席之地，才能實(shí)現(xiàn)其巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。一般來說，再生混凝土的高性能化需要加入一定量的礦物摻合料和化學(xué)外加劑。加入一定比例的無機(jī)礦物磨細(xì)粉料，如粉煤灰、硅灰、礦渣粉、沸石粉等摻合料，這在普通混凝土中已得到較普遍的應(yīng)用。試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明，這些摻合料同樣也使用于再生混凝土，其中應(yīng)用最多的是粉煤灰。再生混凝土中加入粉煤灰，可以顯著改善混凝土拌和物的和易性，減少水泥用量，提高混凝土的強(qiáng)度并改善其耐久性能，收到很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。用于再生混凝土的粉煤灰摻量、設(shè)計(jì)粉煤灰混凝土配合比的超量系數(shù)、取代水泥率、配合比的設(shè)計(jì)方法等，可參考普通混凝土和輕骨料混凝土的相關(guān)規(guī)程。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種高性能再生混凝土配合比設(shè)計(jì)，以解決上述
背景技術(shù)：
中提出的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高性能再生混凝土配合比設(shè)計(jì)，方法如下：(1)確定再生混凝土配制強(qiáng)度f′cu,0：公式如(I)所述，f′cu,0＝f′cu,k+tσ(I)；(2)確定水泥抗壓強(qiáng)度fce：公式如(II)所述，fce＝γc·fce,k(II)；(3)再生骨料回歸系數(shù)α′a，α′b的取值；(4)確定計(jì)算再生混凝土的水灰比公式如(III)所述，(5)再生混凝土附加用水量的計(jì)算：公式如(IV)所述，mΔw＝2.15％mRCAmΔw＝2.15％mRCA(IV)；(6)確定再生混凝土單位用水量：公式如(V)所述，m′w0＝165+mΔw(V)；(7)確定再生混凝土水泥用量：公式如(VI)所述，(8)確定砂率；(9)計(jì)算砂、石用量；公式如(VII)所述，作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(1)中t的取值為1.645。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(3)中根據(jù)再生粗骨料的外形和性能進(jìn)行參考設(shè)定。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(5)中根據(jù)再生骨料表面附著部分水泥砂漿進(jìn)行參考設(shè)定。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(6)中再生混凝土拌和物粗骨料使用破碎、分級(jí)符合要求的廢棄卵石混凝土制作而成，且施工要求的坍落度為10mm～30mm。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(8)中對(duì)于采用最大粒徑為40mm的再生粗骨料配制的混凝土，按碎石類取值；當(dāng)水灰比為0.39時(shí)，其砂率值可取βs＝30％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)。為再生混凝土及高性能化的配合比設(shè)計(jì)研究提供參考和對(duì)照；(2)再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)。再生骨料的高吸水率，設(shè)計(jì)再生混凝土配合比時(shí)需要增加相應(yīng)的附加用水量；再生骨料的特性有別于碎石和卵石，設(shè)計(jì)配合比時(shí)應(yīng)該選用相應(yīng)的回歸系數(shù)A、B；(3)減水劑再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)。由于減水劑的吸附分散作用、濕潤(rùn)作用和潤(rùn)滑作用，只要使用少量的水就能容易地將混凝土拌和均勻，從而改善再生混凝土拌和物的和易性；(4)粉煤灰再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)。粉煤灰摻入混凝土中，可以改善混凝土拌和物的和易性、降低混凝土的水化熱，使混凝土的彈性模量提高，提高混凝土抗化學(xué)侵蝕性、抗摻等耐久性；(5)硅灰再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)。硅灰摻入混凝土中，可以改善混凝土拌和物的和易性、降低混凝土的水化熱，還可以使混凝土的早期強(qiáng)度提高。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1-8一種高性能再生混凝土配合比設(shè)計(jì)，方法如下：(1)確定再生混凝土配制強(qiáng)度f′cu,0：公式如(I)所述，f′cu,0＝f′cu,k+tσ(I)；(2)確定水泥抗壓強(qiáng)度fce：公式如(II)所述，fce＝γc·fce,k(II)；(3)再生骨料回歸系數(shù)α′a，α′b的取值；(4)確定計(jì)算再生混凝土的水灰比公式如(III)所述，(5)再生混凝土附加用水量的計(jì)算：公式如(IV)所述，mΔw＝2.15％mRCAmΔw＝2.15％mRCA(IV)；(6)確定再生混凝土單位用水量：公式如(V)所述，m′w0＝165+mΔw(V)；(7)確定再生混凝土水泥用量：公式如(VI)所述，(8)確定砂率；(9)計(jì)算砂、石用量；公式如(VII)所述，作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(1)中t的取值為1.645。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(3)中根據(jù)再生粗骨料的外形和性能進(jìn)行參考設(shè)定。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(5)中根據(jù)再生骨料表面附著部分水泥砂漿進(jìn)行參考設(shè)定。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(6)中再生混凝土拌和物粗骨料使用破碎、分級(jí)符合要求的廢棄卵石混凝土制作而成，且施工要求的坍落度為10mm～30mm。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟(8)中對(duì)于采用最大粒徑為40mm的再生粗骨料配制的混凝土，按碎石類取值；當(dāng)水灰比為0.39時(shí)，其砂率值可取βs＝30％。實(shí)施例8普通混凝土配合比我國(guó)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本思路是：混凝土的配合比設(shè)計(jì)取決于水灰比、用水量和砂率三個(gè)參數(shù)。根據(jù)混凝土的配制強(qiáng)度和水泥的實(shí)際強(qiáng)度，由鮑羅米(Bolomy)公式計(jì)算得到水灰比；根據(jù)坍落度和粗骨料的最大粒徑確定單位立方混凝土的用水量，然后根據(jù)粗骨料的最大粒徑和水灰比選擇適宜的砂率，最后即可根據(jù)體積法或質(zhì)量法確定砂和石子的用量，經(jīng)過試配和調(diào)整完成混凝土的配合比。下面以配制強(qiáng)度等級(jí)為C30的普通混凝土為例，對(duì)普通混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。配制設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30的普通混凝土試件，要求強(qiáng)度保證率95％，施工要求坍落度10mm～30mm，采用機(jī)械攪拌機(jī)械振搗，采用的材料規(guī)格如下：水泥：普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5，水泥密度3.10g/cm3；砂子：河中砂，級(jí)配合格，表觀密度為2640kg/m3，含水率1％；石子：卵石，粒徑5mm～40mm，級(jí)配合格，表觀密度為2680kg/m3；水：自來水。表8.1σ參考值(無歷史資料時(shí))混凝土等級(jí)強(qiáng)度C10～C20C25～C40C50～C60σ(MPa)4.05.06.0表8.2混凝土最大水灰比和最小水泥用量限制(JGJ55-2000)注：①當(dāng)用活性產(chǎn)和料取代部分水泥時(shí)，表中的最大水灰比及最小水泥用量即為替代前的水灰比和水泥用量。②配制C15級(jí)及其以下等級(jí)的混凝土，可不受本表限制。1.確定混凝土配制強(qiáng)度(fcu,o)根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2000)[47]規(guī)定，由于無混凝土強(qiáng)度歷史資料，因此按表8.1選取σ，σ＝4.0MPa。取P(％)＝95％，相應(yīng)的t值為1.645。由公式8.1[47]計(jì)算混凝土的配制強(qiáng)度(fcu,o)。fcu,o＝fcu,k+tσ(8.1)fcu,o＝30+1.645×5.0＝38.23MPa2.確定水灰比無實(shí)測(cè)強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)公式8.2[47]計(jì)算水泥28d實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度值(fce)：fce＝γc·fce,k(8.2)fce＝1.12×32.5＝36.4MPaγc——水泥強(qiáng)度值的富余系數(shù)，根據(jù)水泥生產(chǎn)質(zhì)量來確定，本文取1.12(一般可取1.06～1.25)。根據(jù)公式8.3[47]計(jì)算混凝土水灰比(卵石混凝土：αa＝0.48,αb＝0.33)根據(jù)規(guī)程[85]，查表8.2知，水灰比為0.40時(shí)，符合混凝土耐久性要求。表8.3塑性混凝土單位用水量選用表(kg/m3)注：①本表用量系采用中砂的平均取值。采用細(xì)砂時(shí)，1m3混凝土用水量可增加5kg～10kg；采用粗砂則可減少5kg～10kg。②摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。③本表不適用于水灰比小于0.40或大于0.80的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土。3.確定單位用水量(mw0)混凝土拌和物施工要求的坍落度為10mm～30mm。根據(jù)規(guī)程[47]，查表8.3，對(duì)于最大粒徑為40mm的卵石配制的混凝土。當(dāng)所需坍落度為10mm～30mm時(shí)，1m3混凝土的用水量選用mw0＝150kg。4.確定水泥用量(mc0)查表8.2，mc0＝375kg＞200kg，符合耐久性要求。所以mc0＝375kg。表8.4混凝土砂率選用(％)注：①本表數(shù)值系中砂的選用砂率，對(duì)細(xì)砂或粗砂，可相應(yīng)地減小或增大砂率。②只用一個(gè)單粒級(jí)粗骨料配制混凝土?xí)r，砂率應(yīng)適當(dāng)增大。③對(duì)薄壁構(gòu)件，砂率取偏大值。④本表中的砂率指砂與骨料總量的重量比。⑤本表適用于坍落度10mm～60mm的混凝土。對(duì)于坍落度大于60mm的混凝土，應(yīng)在上表的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1％的幅度予以調(diào)整。坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。5.確定砂率(βs)查表8.4，對(duì)于采用最大粒徑為40mm的卵石配制的混凝土。當(dāng)水灰比為0.40時(shí)，其砂率值可取βs＝24％。6.計(jì)算砂、石用量(ms0、mg0)體積法：ρc——水泥的密度，g/cm3(或kg/L)；ρw——水的密度，g/cm3(或kg/L)；ρ0s——砂的密度，g/cm3(或kg/L)；ρ0g——卵石的密度，g/cm3(或kg/L)；不摻引氣型外加劑時(shí)，α取1。解聯(lián)立方程8.5得，ms0＝461kg，mg0＝1459kg。7.計(jì)算細(xì)骨料自然狀態(tài)的吸濕率(rwc)利用細(xì)骨料(砂)的含水率(rwc)的公式和實(shí)測(cè)砂的含水率1％，反算細(xì)骨料(砂)吸濕后的質(zhì)量(m～s0)：式中rwc——細(xì)骨料(砂)的吸濕(含水)率(％)；ms0——每立方米細(xì)骨料(砂)干燥狀態(tài)下的用量(kg)；m′s0——每立方米細(xì)骨料(砂)吸濕后的用量(kg)。因此解之m′s0＝466kg調(diào)整后水的單位用量(m′w0)按下式(8-7)計(jì)算：m′w0＝mw0-(m′s0-ms0)(8.7)所以m′w0＝150-(466-461)＝145kg1m3混凝土各材料用量為：水泥375kg，水145kg，砂466kg，碎石1459kg。于是得到普通混凝土的配合比為，水泥：砂：石：水＝1：1.24：3.89：0.39。類似地，同樣可以計(jì)算出強(qiáng)度等級(jí)為C20、C25、C35混凝土各材料的單位用量，于是得到各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的配合比，如表8.5所示。表8.5混凝土配合比按設(shè)計(jì)配合比試拌一定體積的混凝土，測(cè)定混凝土拌和物的和易性。若拌和物不符合設(shè)計(jì)要求，調(diào)整的方法如下：實(shí)測(cè)坍落度小于設(shè)計(jì)要求，保持水灰比不變，增加水泥漿，每增大10mm坍落度，約須增加水泥漿5％～8％；實(shí)測(cè)坍落度大于設(shè)計(jì)要求，保持砂率不變?cè)黾庸橇?，每減少10mm坍落度，約增加骨料5％～10％；粘聚性、保水性不良，單獨(dú)加砂，即增大砂率。8.2再生混凝土配合比再生混凝土由于所用骨料的孔隙率和吸水率高、不同來源的粗骨料性能差異大以及由此帶來的顆粒強(qiáng)度和彈性模量較低等特點(diǎn)，再生混凝土還不可能像普通混凝土那樣，用一個(gè)較公認(rèn)的強(qiáng)度公式作為混凝土配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。雖然國(guó)內(nèi)外都有不少研究者也曾提出各種各樣的強(qiáng)度公式，但都存著在一定的局限性，不能滿足再生骨料性能差異較大的要求，離實(shí)際應(yīng)用還有差距。所以，現(xiàn)階段主要還是在普通混凝土公式的基礎(chǔ)上，修正部分參數(shù)并通過試驗(yàn)的方法來確定各組分材料的用量。下文將在鄧壽昌、張學(xué)兵等提出的再生混凝土附加用水量的計(jì)算方法[45]和回歸系數(shù)αa、αb取值[44]的基礎(chǔ)上對(duì)再生混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。8.2.1再生粗骨料主要特性本試驗(yàn)采用的再生骨料來源為長(zhǎng)沙市人民中路與芙蓉中路交匯處路段因重修而產(chǎn)生的廢棄混凝土，經(jīng)人工破碎而成。其主要粒徑分為0～5mm的再生細(xì)骨料，5～10mm、10～20mm、20～30mm和30～40mm四種再生粗骨料。為了節(jié)約混凝土的水泥用量，提高混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度，混凝土粗骨料的總表面積應(yīng)盡可能減少，其空隙率應(yīng)盡可能降低。粗骨料最大粒徑與其總表面大小緊密相關(guān)，在條件許可的情況下，粗骨料的最大粒徑應(yīng)盡量大些。當(dāng)骨料的級(jí)配較好時(shí)，填充骨料間孔隙所需要的水泥漿量較少，從而可以降低水泥的用量。為了使再生粗骨料的級(jí)配與普通混凝土類似，對(duì)后四種粒徑范圍的再生粗骨料按一定比例進(jìn)行了重新組合，取組合后堆積密度最大的一個(gè)級(jí)配為所需的級(jí)配。通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用表8.6所示的級(jí)配時(shí)，其堆積密度最大。堆積密度為1280kg/m3表觀密度為2410kg/m3，再生粗骨料壓碎指標(biāo)值為15左右，天然骨料的壓碎指標(biāo)值為4.04，顯然，再生骨料的壓碎指標(biāo)顯著高于天然粗骨料，但仍能滿足《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2000)[47]對(duì)Ⅱ類粗骨料壓碎指標(biāo)值的要求(壓碎指標(biāo)值≤16)。表8.6再生粗骨料級(jí)配表粒徑范圍(mm)5～10mm10～20mm20～30mm30～40mm比例(％)203525208.2.2再生混凝土配合比設(shè)計(jì)的新方法8.2.2.1再生混凝土配合比設(shè)計(jì)中附加用水量的新概念再生骨料表面附著相當(dāng)部分水泥砂漿，其孔隙率較大，導(dǎo)致再生骨料的吸水率遠(yuǎn)大于天然骨料的吸水率。所以在伴制再生混凝土拌和物時(shí)，為了保持其工作性、流動(dòng)性及和易性，需要在普通混凝土設(shè)計(jì)用水量(W)的基礎(chǔ)上增加再生骨料比天然骨料多出部分的吸附水，這部分吸附水稱之為再生混凝土的附加用水量(ΔW)，他的作用是使再生混凝土保持在設(shè)計(jì)強(qiáng)度不變的情況下，再生混凝土的塌落度與普通混凝土的塌落度保持一致。8.2.2.2再生混凝土用水量的計(jì)算原理和量化公式根據(jù)前述提出的再生混凝土配合比設(shè)計(jì)附加用水量的新概念，本文提出再生混凝土配合比設(shè)計(jì)用水量的計(jì)算原理，即：“再生混凝土用水量＝普通混凝土用水量+再生混凝土骨料的附加用水量”，其量化的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：WR＝W+ΔW(8.8)式中W——單位體積混凝土設(shè)計(jì)用水量(kg/m3)；ΔW——單位體積再生混凝土設(shè)計(jì)附加用水量(kg/m3)；WR——單位體積再生混凝土設(shè)計(jì)用水量(kg/m3)。8.2.2.3再生混凝土細(xì)、粗骨料附加用水量的計(jì)算原理和量化公式如果再生混凝土的骨料是由再生細(xì)骨料+再生粗骨料組成，則再生混凝土附加用水量＝再生細(xì)骨料附加用水量+再生粗骨料附加用水量，即：ΔW＝ΔWs+ΔWg(8.9)式中ΔWs——單位體積再生細(xì)骨料設(shè)計(jì)用水量(kg/m3)；ΔWg——單位體積再生粗骨料設(shè)計(jì)用水量(kg/m3)。進(jìn)一步的分析(8.9)式，發(fā)現(xiàn)(ΔWs、ΔWg)還應(yīng)當(dāng)包括再生細(xì)、粗骨料自身的吸濕率(r′s、r′g)、再生細(xì)、粗骨料的吸水率(r′ws、r′ws)、再生細(xì)；粗骨料在普通混凝土中的摻加率(rrs、rrg)，即再生混凝土中的再生細(xì)、粗骨料取代天然細(xì)、粗骨料的比率，這樣就考慮全面了，因此，本文提出再生混凝土細(xì)附加用水量的計(jì)算原理：“再生細(xì)骨料附加用水量＝再生細(xì)骨料在飽和狀態(tài)的吸水量—再生細(xì)骨料自然狀態(tài)過程中吸收潮濕空氣中的水分量。其數(shù)學(xué)表達(dá)式：ΔWs＝r′wsrrsms0-r′srrsms0＝(r′ws-r′s)rrsms0(8.10)式中ms0——每立方米再生混凝土細(xì)骨料用量(kg/m3)；r′ws——再生細(xì)骨料的吸水率(％)；r′s——再生細(xì)骨料的吸濕(含水)率(％)；rrs——再生細(xì)骨料的取代率(％)；同理：再生混凝土粗骨料附加用水量的計(jì)算原理：“再生粗骨料附加用水量＝再生粗骨料在飽和狀態(tài)的吸水量-再生粗骨料自然狀態(tài)過程中吸收潮濕空氣中的水分量。其數(shù)學(xué)表達(dá)式：ΔWg＝r′wgrrgmg0-r′grrgmg0＝(r′wg-r′g)rrgmg0(8.11)mg0——每立方米再生混凝土粗骨料用量(kg/m3)；r′wg——再生粗骨料的吸水率(％)；r′g——再生粗骨料的吸濕(含水)率(％)；rrg——再生粗骨料的取代率(％)。8.2.2.4混凝土細(xì)、粗骨料的吸水性和吸濕性定義1混凝土細(xì)、粗骨料的吸水性是指吸細(xì)、粗骨料在飽和狀態(tài)下吸收水分多少的性質(zhì)。一般可用質(zhì)量吸水率(％)或體積吸水率(％)表示。細(xì)骨料的吸水性按下式計(jì)算：式中ms——混凝土細(xì)骨料干燥狀態(tài)的質(zhì)量(kg)；mws——混凝土細(xì)骨料吸水飽和狀態(tài)的質(zhì)量(kg)；rws——混凝土細(xì)骨料的吸水率(％)；粗骨料的吸水性按下式計(jì)算：式中mg——混凝土粗骨料干燥狀態(tài)的質(zhì)量(kg)；mwg——混凝土粗骨料吸水飽和狀態(tài)的質(zhì)量(kg)；rwg——混凝土粗骨料的吸水率(％)。定義2再生混凝土細(xì)、粗骨料的吸水性是指再生細(xì)、粗骨料在飽和狀態(tài)下吸收水分的多少。亦可用質(zhì)量吸水率(％)或體積吸水率(％)表示。再生細(xì)骨料的吸水性按下式計(jì)算：式中m′ws——再生細(xì)骨料吸水飽和狀態(tài)的質(zhì)量(kg)；m′s——再生細(xì)骨料干燥狀態(tài)的質(zhì)量(kg)；r′ws——再生混凝土細(xì)骨料的吸水率(％)；再生粗骨料的吸水性按下式計(jì)算：m′wg——再生粗骨料吸水飽和狀態(tài)的質(zhì)量(kg)；m′g——再生粗骨料干燥狀態(tài)的質(zhì)量(kg)。r′wg——再生混凝土粗骨料的吸水率(％)。定義3混凝土細(xì)、粗骨料的吸濕性是指在細(xì)、粗骨料在自然狀態(tài)下吸收空氣潮濕水分的多少。這一性質(zhì)也可用質(zhì)量吸濕率(％)和體積吸濕率(％)表示，也可稱之為自然含水率(％)或自然吸濕率(％)，按下式計(jì)算：混凝土細(xì)骨料的吸濕性按下式計(jì)算：式中mds——混凝土細(xì)骨料吸濕(含水)后的質(zhì)量(kg)；rs——混凝土細(xì)骨料的吸濕(含水)率(％)。式中mdg——混凝土粗骨料吸濕(含水)后的質(zhì)量(kg)；rg——混凝土粗骨料的吸濕(含水)率(％)。定義4再生混凝土細(xì)、粗骨料的吸濕性是指在再生細(xì)、粗骨料在自然狀態(tài)下吸收空氣潮濕水分的多少。這一性質(zhì)也可用質(zhì)量吸濕率(％)和體積吸濕率(％)表示，也可稱之為自然含水率(％)或自然吸濕率(％)。再生混凝土細(xì)骨料的吸濕性按下式計(jì)算：式中m′ds——再生混凝土細(xì)骨料吸濕(含水)后的質(zhì)量(kg)；r′s——再生混凝土細(xì)骨料的吸濕(含水)率(％)。再生混凝土粗骨料的吸濕性按下式計(jì)算：式中m′ds——再生粗骨料含水(吸濕)后的質(zhì)量(kg)；r′g——再生混凝土粗骨料的吸濕(含水)率(％)。8.2.2.5再生骨料附加用水量(ΔW)的實(shí)用計(jì)算公式公式(8.8)～(8.19)式在理論上解決了再生混凝土附加用水量，(ΔW)的計(jì)算公式，計(jì)算過程涉及物理因子較多，有些關(guān)鍵的影響物理量的精確取值還有十分困難，如再生粗骨料的吸水率(rwga)的確定就不是一個(gè)容易的數(shù)值，不可能每次配比前都做一次實(shí)驗(yàn)測(cè)定。一般情況下，文獻(xiàn)[83]的研究表明：在計(jì)算混凝土中各項(xiàng)材料的配合比時(shí)，應(yīng)以飽和面狀態(tài)的骨料為基準(zhǔn)來計(jì)算用水量，這樣不會(huì)影響混凝土的用水量和骨料用量，因?yàn)槌曙柡兔鏍顟B(tài)的骨料既不從再生混凝土中吸取水分，也不向再生混凝土拌合物中釋放水分。配制再生混凝土拌和物時(shí)，根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，干燥狀態(tài)再生骨料的附加用水量ΔW在時(shí)間(t)約束下附加用水量可按張學(xué)兵—鄧壽昌提出的實(shí)用公式計(jì)算[83]：式中：mRCA——再生骨料的質(zhì)量(kg)；t——攪拌至養(yǎng)護(hù)的計(jì)算時(shí)間(min)。(11)式中的時(shí)間因數(shù)取t＞24h為好，可使再生骨料的吸附水最為充分，則(8.20)式的簡(jiǎn)化公式如下[83]：ΔW＝0.0215mRCA(8.21)再生混凝土配合比設(shè)計(jì)中的，由于再生粗骨料的外形和性能都有別于天然碎石和卵石，所以不能按照文獻(xiàn)[32]的規(guī)定來選用回歸系數(shù)αa、αb的取值。根據(jù)鄧壽昌、張學(xué)兵的研究[44]，對(duì)于100％再生粗骨料+天然砂配制的再生混凝土，不摻外加劑時(shí)，回歸系數(shù)的取值為：α′a＝0.56；α′b＝0.7。本文將在再生混凝土附加用水量(ΔW)的計(jì)算公式和回歸系數(shù)αa′、α′b取值的基礎(chǔ)上，研究再生混凝土配合比設(shè)計(jì)的新方法。8.2.3再生混凝土配合比設(shè)計(jì)配制設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20的再生混凝土試件，要求強(qiáng)度保證率95％，施工要求坍落度10mm～30mm，采用機(jī)械攪拌機(jī)械振搗，采用的材料規(guī)格如下：水泥：普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5，水泥密度3.10g/cm3；砂子：河中砂，級(jí)配合格，表觀密度為2640kg/m3，含水率1％；粗骨料：再生粗骨料，粒徑5mm～40mm，級(jí)配合格，表觀密度為2410kg/m3；水：自來水。1.確定再生混凝土配制強(qiáng)度(f′cu,0)再生混凝土的強(qiáng)度受很多因素的影響，在設(shè)計(jì)再生混凝土的配合比時(shí)，必須考慮其可能產(chǎn)生的偏差(一般用標(biāo)準(zhǔn)差表示)，保證配制出的混凝土強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)高出設(shè)計(jì)強(qiáng)度，即要求配制強(qiáng)度具有保證率。借鑒《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2000)[47]，再生混凝土的配制強(qiáng)度可以按公式8.22確定。由于無混凝土強(qiáng)度歷史資料，因此按表8.1選取σ，σ＝4.0MPa。根據(jù)JGJ55—2000[47]規(guī)定，取P(％)＝95％，相應(yīng)的t值為1.645。f′cu,0＝f′cu,k+tσ(8.22)式中f′cu,k——再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；t——概率度，與強(qiáng)度保證率P(％)＝95％相對(duì)應(yīng),建議值?。籺＝1.645；σ——再生混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)，按表1取值4.0。f′cu,0——再生混凝土配制強(qiáng)度(MPa)。所以f′cu,0＝f′cu,k+tσ＝20+1.645×4.0＝26.58(MPa)。2.水泥抗壓強(qiáng)度(fce)值的確定當(dāng)無水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值時(shí),fce的計(jì)算與普通混凝土配合比計(jì)算方法相同，按(8.2)式計(jì)算，可直接得到相同的計(jì)算值：fce＝36.4MPa。3.再生骨料回歸系數(shù)α′a，α′b的取值由于再生粗骨料的外形和性能都有別于天然碎石和卵石，所以不能完全按照文獻(xiàn)[60]的規(guī)定來選用再生骨料回歸系數(shù)α′a和α′b。根據(jù)文獻(xiàn)[61]，對(duì)于100％再生粗骨料+天然砂配制的再生混凝土，不摻外加劑時(shí)，回歸系數(shù)的取值為：α′a＝0.56,α′b＝0.70。4.確定計(jì)算再生混凝土的水灰比根據(jù)文獻(xiàn)[83]，利用類比理論可得到再生混凝土水灰比的計(jì)算公式：式中α′a，α′b——再生混凝土的回歸系數(shù)；——再生混凝土水灰比。所以5.再生混凝土附加用水量的計(jì)算由于再生骨料表面附著部分水泥砂漿，其孔隙率較大，導(dǎo)致再生骨料的吸水率大于天然骨料的吸水率。所以在伴制再生混凝土拌和物時(shí)，為了保持其工作性，需要增加相應(yīng)的附加用水量(mΔw)。按(8.21)式的簡(jiǎn)化形式計(jì)算：mΔw＝2.15％mRCA(t＞24h)(8.24)m′w0＝mw0+mΔw(8.25)式中mw0——按普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法計(jì)算的單位用水量(kg)；mΔw——考慮再生骨料吸水率大而額外增加的用水量(kg)；m′w0——再生混凝土拌和物時(shí)的總用水量(kg)。6.確定再生混凝土單位用水量(m′w0)再生混凝土拌和物粗骨料使用破碎、分級(jí)符合要求的廢棄卵石混凝土制作而成，此種再生骨料應(yīng)屬于再生碎石骨料，而不是再生卵石骨料，施工要求的坍落度為10mm～30mm。對(duì)于最大粒徑為40mm的廢棄卵石混凝土制作的再生混凝土，當(dāng)所需坍落度為10mm～30mm時(shí)，1m3再生混凝土的用水量按表8.3，碎石類取值，選用mw0＝165kg。所以m′w0＝165+mΔw7.確定再生混凝土水泥用量(m′c0)式中m′c0——每立方米再生混凝土的水泥用量，kg；所以8.確定砂率(βs)根據(jù)文獻(xiàn)[74]，對(duì)于采用最大粒徑為40mm的再生粗骨料配制的混凝土，按碎石類取值。當(dāng)水灰比為0.39時(shí)，其砂率值可取βs＝30％。9.計(jì)算砂、石用量(m′s0、m′g0)在體積法中：m′w0用mw0+mΔw來取代，得到新的體積法的計(jì)算公式：式中m′c0——每立方米再生混凝土的水泥用量，kg；mΔw——每立方米再生混凝土的附加用水量，kg；m′s0——每立方米再生混凝土的細(xì)骨料用量，kg；m′g0——每立方米再生混凝土的粗骨料用量，kg；ρ0gR——再生粗骨料的密度，kg/L；不摻引氣型外加劑時(shí)，α取1，有：解聯(lián)立方程(8.27)式得，m′c0＝380kg，mΔw＝25kg，m′s0＝503kg，m′g0＝1173kg。根據(jù)規(guī)程[47]，查表知，m′c0＝380kg＞200kg，符合耐久性要求。所以m′c0＝380kg。考慮砂的含水率rwc＝1％可得：1m3混凝土各材料用量為：水泥380kg，水185kg，砂508kg，再生粗骨料1173kg。類似地，同樣可以計(jì)算出強(qiáng)度等級(jí)為C25、C30、C35再生混凝土各材料的單位用量，于是得到各強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土的配合比。如表8.7所示：表8.7再生混凝土配合比注：表中CRCi表示再生混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。按設(shè)計(jì)配合比試拌一定體積的再生混凝土，測(cè)定再生混凝土拌和物的和易性。若拌和物不符合設(shè)計(jì)要求，可按普通混凝土的方法進(jìn)行調(diào)整。8.3減水劑再生混凝土配合比8.3.1減水劑混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻入的用以改善混凝土性能的物質(zhì)。外加劑在混凝土中的摻量不多(一般不大于水泥質(zhì)量的5％)，但可以顯著改善混凝土拌和物的和易性，明顯提高混凝土的物理力學(xué)性能和耐久性。目前，外加劑在混凝土中的應(yīng)用非常普遍，稱為制備優(yōu)良性能混凝土的必備條件，被稱為混凝土的第五組分。其中，應(yīng)用最廣泛的一種是減水劑。減水劑是指在混凝土拌和物坍落度基本相同的條件下，能減少拌合用水量的外加劑。減水劑之所以能減水，是由于它是一種表面活性劑，混凝土對(duì)減水劑的吸附和分散作用，減水劑還有濕潤(rùn)和潤(rùn)滑作用。在混凝土組成材料種類和用量不變的情況下，往混凝土中摻入減水劑，混凝土拌和物的流動(dòng)性將顯著提高。若要維持混凝土拌和物的流動(dòng)性不變，則可減少混凝土的加水量。以配制強(qiáng)度等級(jí)為C25的再生混凝土為例，對(duì)減水劑再生混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。8.3.2減水劑再生混凝土配合比設(shè)計(jì)已知再生混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，要求強(qiáng)度保證率95％，施工要求坍落度10mm～30mm，采用機(jī)械攪拌機(jī)械振搗。為提高再生混凝土強(qiáng)度，在再生混凝土中摻入聚羧酸系高效減水劑，采用的材料規(guī)格如下：水泥：普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5，水泥密度3.10g/cm3；砂子：河中砂，級(jí)配合格，表觀密度為2640kg/m3，含水率1％；粗骨料：再生粗骨料，粒徑5mm～40mm，級(jí)配合格，表觀密度為2410kg/m3；水：自來水。減水劑：深圳市五山建材實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的WS-PC型聚羧酸系高效減水劑，密度1.08g/cm3。(推薦用量：摻量為膠凝材料的1.0％，減水28％。),具有微引氣作用。1.確定混凝土配制強(qiáng)度(f′cu,o)借鑒《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2000)[47]，再生混凝土的配制強(qiáng)度可以按公式8.22確定。由于無混凝土強(qiáng)度歷史資料，因此按表8.1選取σ，σ＝4.0MPa。根據(jù)JGJ55—2000[47]規(guī)定，取P(％)＝95％，相應(yīng)的t值為1.645。f′cu,0＝f′cu,k+tσ(8.22)所以f′cu,0＝f′cu,k+tσ＝25+1.645×5.0＝33.23(MPa)。2.水泥抗壓強(qiáng)度(fce)值的確定當(dāng)無水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值時(shí)，fce的計(jì)算與普通混凝土配合比計(jì)算方法相同，按(8.2)式計(jì)算，可直接得到相同的計(jì)算值：fce＝36.4MPa。3.再生骨料回歸系數(shù)α′a，α′b的取值由于再生粗骨料的外形和性能都有別于天然碎石和卵石，所以不能完全按照文獻(xiàn)[61]的規(guī)定來選用再生骨料回歸系數(shù)α′a和α′b。根據(jù)文獻(xiàn)[60]，對(duì)于100％再生粗骨料+天然砂配制的再生混凝土，摻外加劑時(shí)，α′a＝0.33,α′b＝-0.56。4.確定計(jì)算再生混凝土的水灰比根據(jù)文獻(xiàn)[83]，利用類比理論可得到再生混凝土水灰比的計(jì)算公式：所以5.再生混凝土附加用水量的計(jì)算再生混凝土附加用水量按(8.21)式的簡(jiǎn)化形式計(jì)算：mΔw＝2.15％mRCA(t＞24h)(8.24)m′w0＝mw0+mΔw(8.25)6.確定再生混凝土單位用水量(m′w0)對(duì)于最大粒徑為40mm的廢棄卵石混凝土制作的再生混凝土，當(dāng)所需坍落度為10mm～30mm時(shí)，1m3再生混凝土的用水量按表8.3，碎石類取值，選用mw0＝165kg。所以m′w0＝165+mΔw7.確定再生混凝土水泥用量(m′c0)式中m′c0——每立方米再生混凝土的水泥用量，kg；所以8.確定砂率(βs)根據(jù)文獻(xiàn)[74]，對(duì)于采用最大粒徑為40mm的再生粗骨料配制的混凝土，按碎石類取值。當(dāng)水灰比為0.45時(shí)，其砂率值可取βs＝28％。9.計(jì)算砂、石用量(m′s0、m′g0)體積法：摻引氣型外加劑時(shí)，α＝2～4。WS-PC型聚羧酸系高效減水劑具有微引氣作用，取α＝2解聯(lián)立方程8.15得，m′c0＝422kg。查表8.2，C0＝422kg＞200kg，符合耐久性要求。所以C0＝422kg。摻入的減水劑是為了提高混凝土的強(qiáng)度，所以保持再生持混凝土水泥用量不變，即，水泥：mce＝m′s0＝422kg水：mwe＝165×(1-28％)＝119kg砂、石：用體積法計(jì)算，解聯(lián)立方程8.33得，mse＝483kg，mge＝1242kg，mΔwe＝27kg。減水劑摻量：mJ＝m′c0×1.0％＝422×1.0％＝4.22kg考慮砂的含水率rwc＝1％可得：1m3混凝土各材料用量為：水泥422kg，水141kg，砂483kg，再生粗骨料1242kg，減水劑摻量4.22kg。類似地，同樣可以計(jì)算出強(qiáng)度等級(jí)為C20、C30、C35再生混凝土各材料的單位用量，于是得到各級(jí)減水劑再生混凝土的配合比。如表8.8所示：表8.8減水劑再生混凝土配合比注：表中CRCi是為了方便比較，并不是表示加入減水劑后再生混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。按設(shè)計(jì)配合比試拌一定體積的混凝土，測(cè)定混凝土拌和物的和易性。若拌和物不符合設(shè)計(jì)要求，可按普通混凝土的方法進(jìn)行調(diào)整。8.4粉煤灰再生混凝土配合比混凝土摻合料是指在混凝土攪拌前或在攪拌過程中，與混凝土其它組分一起，直接加入人造或天然的礦物材料以及工業(yè)廢料，摻量一般不大于水泥重量的5％。其目的是為了改善混凝土性能、調(diào)節(jié)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和節(jié)約水泥用量等。摻合料與水泥混合材料在種類上基本相同，主要有粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣粉以及其它工業(yè)廢渣。粉煤灰是目前用量最大，使用范圍最廣的摻合料。8.4.1粉煤灰當(dāng)鍋爐以磨細(xì)的煤粉作為燃料時(shí)，煤粉噴入爐膛中，以細(xì)顆?；饒F(tuán)的形式進(jìn)行燃燒，釋放出熱量，煤中的有機(jī)物燃燒后揮發(fā)，而煤中的固定碳和礦物雜質(zhì)燃燒后收縮成球狀液，經(jīng)迅速冷卻而成為粉煤灰。粉煤灰主要從火力發(fā)電廠的煙氣中收集而得到，我國(guó)絕大多數(shù)電廠排放的粉煤灰為低鈣灰。粉煤灰的顆粒形貌主要是玻璃微珠，玻璃微珠有空心和實(shí)心之分。空心微珠又有薄壁與后壁之分，前者能漂浮在水面上，又叫做“漂珠”，其活性高。粉煤灰的化學(xué)成分主要有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等。粉煤灰由于其本身的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和顆粒形狀等特征，摻入混凝土中可產(chǎn)生三種效應(yīng)：活性效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)和微骨料效應(yīng)，總稱為“粉煤灰效應(yīng)”。粉煤灰摻入混凝土中，可以改善混凝土拌和物的和易性、可泵性、可塑性，能降低混凝土的水化熱，使混凝土的彈性模量提高，提高混凝土抗化學(xué)侵蝕性、抗摻、抑制堿—骨料反應(yīng)等耐久性。粉煤灰取代混凝土中部分水泥后，混凝土的早期強(qiáng)度有所降低，但后期強(qiáng)度可以趕上甚至超過未摻粉煤灰的混凝土。以配制強(qiáng)度等級(jí)為C30的再生混凝土為例，按照《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GBJ146—1990)[102]，對(duì)粉煤灰再生混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。8.4.2粉煤灰再生混凝土配合比設(shè)計(jì)已知再生混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，要求強(qiáng)度保證率95％，施工要求坍落度10mm～30mm，采用機(jī)械攪拌機(jī)械振搗，在再生混凝土中摻入粉煤灰，采用的材料規(guī)格如下：水泥：普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5，水泥密度3.10g/cm3；砂子：河中砂，級(jí)配合格，表觀密度為2640kg/m3，含水率1％；粗骨料：再生粗骨料，粒徑5mm～40mm，級(jí)配合格，表觀密度為2410kg/m3；粉煤灰：Ⅱ級(jí)粉煤灰，密度為2200kg/m3；水：自來水。依據(jù)GBJ146—1900[102]超量取代法，計(jì)算粉煤灰再生混凝土配合比。1.再生混凝土的基準(zhǔn)配合比。(1)確定再生混凝土配制強(qiáng)度(f′cu,o)按公式8.1確定再生混凝土配制強(qiáng)度(f′cu,o)fcu,o＝fcu,k+tσ＝30+1.645×5.0＝38.23MPa(2)確定水灰比無實(shí)測(cè)強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)公式8.2計(jì)算水泥28d實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度值(fce)：fce＝γc·fce,k＝1.12×32.5＝36.4MPa根據(jù)相關(guān)研究[74]，對(duì)于100％再生粗骨料+天然砂配制的再生混凝土，不摻外加劑時(shí)，α′a＝0.56,α′b＝0.70。查表8.2知，水灰比為0.39符合混凝土耐久性要求。(3).確定單位用水量(mw0)混凝土拌和物施工要求的坍落度為10mm～30mm。查表8.3，對(duì)于最大粒徑為40mm的再生粗骨料配制的混凝土。按碎石類取值，當(dāng)所需坍落度為10mm～30mm時(shí)，1m3混凝土的用水量選用mw0＝165kg。(4).確定水泥用量(m′c0)(5).確定砂率(βs)查表8.4，對(duì)于采用最大粒徑為40mm的再生粗骨料配制的混凝土，按碎石類取值。當(dāng)水灰比為0.39時(shí)，其砂率值可取βs＝27％。(6).計(jì)算砂、石用量(m′s0、m′g0)體積法：不摻引氣型外加劑時(shí)，α取1。解聯(lián)立方程8.17得，m′c0＝487kg，mΔw＝28kg，m′s0＝429kg，m′g0＝1159kg。查表8.2，m′s0＝487kg＞200kg，符合耐久性要求。所以m′s0＝487kg?？紤]砂的含水率βs＝1％可得：1m3再生混凝土中水泥、砂、再生粗骨料和水的用量分別為m′s0＝487kg，m′s0＝433kg，m′g0＝1159kg，m′w0＝186kg。按照表8.9[102]選取粉煤灰取代水泥率f(％)＝15％，按表8.10[80]選取超量系數(shù)K＝1.5。表8.9粉煤灰取代水泥百分率(βc)(JGJ28-1986)混凝土等級(jí)普通水泥(％)礦渣水泥(％)C15以下15～2510～20C2010～1510C25～C3015～2010～15注：①以32.5級(jí)水泥配制成的混凝土取表中下限制；以42.5級(jí)水泥配制的混凝土取上限值。②C20以上的混凝土宜采用Ⅰ、II級(jí)粉煤灰；C15以下的素混凝土可采用III級(jí)粉煤灰。③在預(yù)應(yīng)力混凝土中的取代水泥率：普通水泥不大于15％；礦渣水泥不大于10％。2.確定粉煤灰取代水泥量(F)、總摻量(Ft)及超量部分重量(Fe)F＝487×15％＝73kgFt＝1.5×73＝110kgFe＝110-73＝37kg表8.10粉煤灰的超量系數(shù)3.確定水泥用量(mce)mce＝m′c0-Fmce＝487-73＝414kg4.確定調(diào)整后砂的重量(mse)ρf——粉煤灰的密度，kg/m3。5.1m3粉煤灰再生混凝土各組成材料的用量(kg)：mse＝414，F(xiàn)t＝110，mse＝389，mw0＝186，m′g0＝1159。類似地，同樣可以計(jì)算出強(qiáng)度等級(jí)為C20、C25、C35粉煤灰再生混凝土各材料的單位用量，于是得到各級(jí)粉煤灰再生混凝土的配合比。如表8.11所示：表8.11粉煤灰再生混凝土配合比注：表中CRCi是為了方便比較，并不是加入粉煤灰劑后表示再生混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度級(jí)。按設(shè)計(jì)配合比試拌一定體積的混凝土，測(cè)定混凝土拌和物的和易性。若拌和物不符合設(shè)計(jì)要求，可按普通混凝土的方法進(jìn)行調(diào)整。8.5硅灰再生混凝土配合比8.5.1硅灰硅灰是在生產(chǎn)硅鐵、硅鋼或其他硅金屬時(shí)，高純度石英和煤在電弧爐中還原所得到的以無定形SiO2為主要成分的球狀玻璃體顆粒粉塵。硅灰顆粒極細(xì)，平均粒徑為0.1μm～0.2μm。硅灰活性極高，火山灰活性指標(biāo)高達(dá)110％。其中的SiO2在水化早期就于Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，可配制出100MPa以上的高強(qiáng)混凝土。硅灰取代水泥后，其作用與粉煤灰類似，可改善混凝土拌和物的和易性，降低水化熱，提高混凝土抗化學(xué)侵蝕性、抗凍、抗?jié)B，抑制堿—骨料反應(yīng)，且效果比粉煤灰好得多。另外，硅灰摻入混凝土中，可使得混凝土的早期強(qiáng)度提高。硅灰需水量比為134％左右，若摻量過大，將會(huì)使水泥變得十分粘稠。在土建工程中，硅灰的摻量一般為膠凝材料的5％～15％且必須同時(shí)摻入高效減水劑。硅灰的摻加方法分為內(nèi)摻和外摻，①內(nèi)摻：在加水量不變的前提下，硅灰可取代水泥并保持混凝土抗壓強(qiáng)度不變而提高混凝土的其它性能；②外摻：水泥用量不變，摻加硅灰則顯著提高混凝土強(qiáng)度和其它性能。以配制強(qiáng)度等級(jí)為C20的硅灰混凝土為例，采用外摻法，對(duì)硅灰再生混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。8.5.2硅灰再生混凝土配合比設(shè)計(jì)已知再生混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35，要求強(qiáng)度保證率95％，施工要求坍落度10mm～30mm，采用機(jī)械攪拌機(jī)械振搗，在再生混凝土中摻入硅灰，采用的材料規(guī)格如下：水泥：普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5，水泥密度3.10g/cm3；砂子：河中砂，級(jí)配合格，表觀密度為2640kg/m3，含水率1％；粗骨料：再生粗骨料，粒徑5mm～40mm，級(jí)配合格，表觀密度為2410kg/m3；硅灰：長(zhǎng)沙市博賽特建筑工程材料有限公司生產(chǎn)的微硅粉，密度為2200kg/m3，需水量比134％(推薦用量：一般為膠凝材料用量的5％～10％)；水：自來水。減水劑：深圳市五山建材實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的WS-PC型聚羧酸系高效減水劑，密度1.08g/cm3。(推薦用量：一般為膠凝材料用量的1.0％時(shí)，減水28％)。1.確定混凝土配制強(qiáng)度(f′cu,o)按公式2.1確定再生混凝土配制強(qiáng)度(f′cu,o)fcu,o＝f′cu,k+tσ＝35+1.645×5.0＝43.23MPa2.確定水灰比無實(shí)測(cè)強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)公式8.2[85]計(jì)算水泥28d實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度值(fce)：fce＝36.4MPa根據(jù)相關(guān)研究[88]，對(duì)于100％再生粗骨料+天然砂配制的再生混凝土，摻外加劑時(shí)，α′a＝0.33,α′b＝-0.56。查表8.2知，水灰比為0.33符合混凝土耐久性要求。3.確定單位用水量(mw0)混凝土拌和物施工要求的坍落度為10mm～30mm。查表8.3，對(duì)于最大粒徑為40mm的再生粗骨料配制的混凝土。當(dāng)所需坍落度為10mm～30mm時(shí)，1m3混凝土的用水量選用mw0＝165kg。4.確定水泥用量(mc0)5.確定砂率(βs)查表8.4，對(duì)于采用最大粒徑為40mm的再生粗骨料配制的混凝土，按碎石類取值。當(dāng)水灰比為0.33時(shí)，其砂率值可取βs＝27％。6.計(jì)算砂、石用量(m′s0、m′g0)體積法：摻引氣型外加劑時(shí)，α＝2～4。WS-PC型聚羧酸系高效減水劑具有微引氣作用，取α＝2解聯(lián)立方程8.20得，m′c0＝573kg。查表8.2，m′c0＝573kg＞200kg，符合耐久性要求。所以m′c0＝573kg。摻入的減水劑是為了提高混凝土的強(qiáng)度，所以保持再生持混凝土水泥用量不變，即，水泥：mce＝m′c0＝573kg7.確定硅灰摻量(K)按推薦用量選取硅灰摻加率f(％)＝8％。硅灰摻量K＝573×8％＝46kg8.確定單位用水量(mwe)硅灰的需水量：(由上文表8.8可知，)調(diào)整后單位用水量：mwe＝(1-28％)mw0+mwk+mΔwe＝72％×165+15+mΔwe＝134+mΔwe砂、石：用體積法計(jì)算，解聯(lián)立方程8.21得，mse＝424kg，mge＝1147kg，mΔwe＝25kg。減水劑摻量：J＝m′c0×1.0％＝573×1.0％＝5.73kg9.計(jì)算調(diào)整后砂的用量(m′se)硅灰的體積應(yīng)按下式8.13[92]計(jì)算，即在砂料中扣除同體積的砂重，求出調(diào)整后的砂重(m′se)。調(diào)整后的砂重10.考慮砂的含水率βs＝1％可得，1m3硅灰再生混凝土的各種材料用量為：mc0＝573kg，K＝46kg，m′se＝373kg，mge＝1147kg，mwe＝155kg，J＝5.73kg。類似地，同樣可以計(jì)算出強(qiáng)度等級(jí)為C20、C25、C30再生混凝土各材料的單位用量，于是得到各級(jí)硅灰再生混凝土的配合比。如表8.12所示：表8.12硅灰再生混凝土配合比注：表中CRCi是為了方便比較，并不是表示加入硅灰后再生混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。按設(shè)計(jì)配合比試拌一定體積的混凝土，測(cè)定混凝土拌和物的和易性。若拌和物不符合設(shè)計(jì)要求，可按普通混凝土的方法進(jìn)行調(diào)整。8.6復(fù)摻再生混凝土的配合比復(fù)摻技術(shù)是指在混凝土中加入兩種或兩種以上不同摻合料或外加劑，改善混凝土的性能。其中“雙摻”是在混凝土中加入兩種不同的摻合料或外加劑；“三摻”是在混凝土中加入三種不同的摻合料或外加劑。8.6.1雙摻再生混凝土配合比設(shè)計(jì)根據(jù)上文減水劑再生混凝土、粉煤灰再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)的方法，在再生混凝土中同時(shí)加入減水劑和粉煤灰(本文以下簡(jiǎn)稱為雙摻再生混凝土)，計(jì)算出雙摻再生混凝土各材料的單位用量。雙摻再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)可以按以下步驟進(jìn)行：①先計(jì)算再生混凝土中加入粉煤灰的配合比，即粉煤灰再生混凝土配合比；②再計(jì)算加入減水劑后的再生混凝土配合比，即在粉煤灰再生混凝土配合比的基礎(chǔ)上，計(jì)算加入減水劑的配合比。計(jì)算結(jié)果如表8.13所示。表8.13雙摻再生混凝土配合比8.6.2三摻再生混凝土配合比設(shè)計(jì)在再生混凝土中同時(shí)加入減水劑、粉煤灰、硅灰(本文以下簡(jiǎn)稱為三摻再生混凝土)，計(jì)算出三摻再生混凝土各材料的單位用量。三摻再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)可以按以下步驟進(jìn)行：①先計(jì)算再生混凝土中加入粉煤灰的配合比，即粉煤灰再生混凝土配合比；②再計(jì)算加入減水劑后的再生混凝土配合比，即在粉煤灰再生混凝土配合比的基礎(chǔ)上，計(jì)算加入減水劑的配合比；③最后計(jì)算加入硅灰后的配合比。計(jì)算結(jié)果如表8.14所示。表8.14三摻再生混凝土配合比按設(shè)計(jì)配合比試拌一定體積的混凝土，測(cè)定混凝土拌和物的和易性。若拌和物不符合設(shè)計(jì)要求，可按普通混凝土的方法進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3