CN110078450A - 一种用于砌体结构砖材的再生次轻砼配合比设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于砌体结构砖材的再生次轻砼配合比设计方法，属于建筑材料领域。该方法包括：(1)确定水胶比，初定净浆体中各原料用量并检测密度和空气含量；(2)分别对再生骨料和再生轻料进行筛分，确定再生骨料和再生轻料的初级净距；(3)根据所述再生骨料的初级净距确定骨料的单方体积和单方用量；(4)根据再生轻料的初级净距确定再生轻料和净浆体的单方用量；(5)根据各原料的初定用量换算成初步基准配合比；(6)对初步基准配合比进行试拌检验和优化，得到基准配合比；(7)检测用于生产调整的原料指标，将基准配合比换算为生产配合比。采用上述方法实现了各类废弃物的合理使用，同时兼顾工作性和性价比。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种用于砌体结构砖材的再生次轻砼配合比设计方法。
背景技术
建筑领域砌体的用量非常大，使用面积约为建筑面积的2～3倍，一般主用于建筑物的非承重墙(填充墙，隔断墙等将自重荷载传至梁板)和承重墙(承自重或梁板荷载并传递到基础)两类。非承重墙已有大量的新型建材(石膏类、陶粒类、水渣类、泡沫砼等)，建筑物承重类墙体按结构材料分为木结构、砌体结构、砼结构和钢结构等，其中砌体结构国内应用相当普遍。
砌体结构是由砌体和砂浆砌筑而成的墙或柱作为建筑物主要受力构件的结构。砌体结构分为砖砌体、砌块砌体和石砌体(石材类砌体)三类。石材类砌体因环保问题和开采运输综合成本高而很少使用；砼土类和灰砂类砖砌体主材为砂石，砂石作为天然资源越来越枯竭，其开采也严重破坏环境。粘土类因破坏天然土壤和环保问题已被国家和地区多次发文并制定计划逐步禁用，并鼓励开发新型环保类新材料。不难看出，现作为砌体结构规范中使用的砌体材料因取材或环保等问题将逐步淘汰，而作围护或结构使用的砌体在建筑物中使用量又非常大。
另一方面，伴随着我国工业、商业、建筑和农业的发展，产生了数量巨大的垃圾或废弃物，严重影响环境。农业方面，长期以来秸秆资源得不到有效利用，经常作为牲畜饲料、还田或焚烧处理，但作为牲畜饲料，牲畜对秸秆具有很强的选择性，且诸如油菜秸秆韧性高，无法作为动物饲料，而焚烧又会对环境造成污染，处置难度大。工业、商业和建筑方面，产生的固体废弃物各地采取集中堆放，不仅占地面积大，还严重污染环境。
中国专利文献CN107162521A公开了“一种秸秆纤维陶粒泡沫混凝土及其制备方法”，按照质量百分比配制而成：市政污泥陶粒占40％～60％，砂占20％～30％，水泥占10％～20％，粉煤灰占3％～10％，秸秆纤维占0.5％～1％，发泡剂占1％～3％，稳泡剂占0.3％～0.6％，强度等级达到C15等级。
中国专利文献CN104058647A公开了“一种秸秆纤维混凝土及其制备方法”，由磷酸钠盐2～3份、氯化钙3～4份、氢氧化钠5～7份、稻草6～8份、秸麦5～7份、玉米秸秆5～7份、聚乙烯吡咯烷酮1～2份、砂260～290份、磷酸乙酯5～7份、二甲基亚砜4～5份、水适量、助剂25～28份、水泥170～190份、石子540～570份、超细矿粉10～30份。该现有技术采用的原料主要是回收使用农业废弃物中的稻草、秸麦和秸秆。
以上发明的特点：一是原料使用了废弃物中的市政污泥陶粒、秸麦、秸秆、稻草或粉煤灰，让废弃物得到少量的回收；二是均属一种混凝土新产品的配方，而不涉及产品配方的设计方法；三是多使用于建筑物非承重墙领域。
目前国情所致砌体结构房屋相当长时间内还不可取替，所以研发砌体结构新型砖材很重要，而科学合理的配合比设计方法更重要。废弃物的再生利用方面，地区废弃物种类与组分情况千差万别，各废弃物的物理，化学及力学性能差异也大，相互之间混合使用的相容性差，各原料的用量合理确定或掺量选取存在较大技术难题，导致砌体的抗压强度和抗拉强度等明显下降，不易于满足砌体结构设计规范中砌体砖或块的设计指标要求。鉴于此，有必要针对此情况，结合各地区废弃物特点，研发一种能将各种废弃物有效回收和合理搭配的方法，使大量的废弃物得以作原材料生产砌体结构用的砼砖，解决目前砌体结构承重用材紧张的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于砌体结构砖材的再生次轻砼配合比设计方法，该设计方法能够在确保砌体结构性能的前提下，大量使用各类废弃物，使废弃物资源得到了再生利用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于砌体结构砖材的再生次轻砼配合比设计方法，所述用于砌体结构砖材的再生次轻砼的制备原料包括水泥、水、再生粉料、再生骨料和再生轻料；所述再生次轻砼配合比设计方法包括以下步骤：
(1)确定水胶比，根据水胶比确定净浆体中各原料的单方初定用量；根据各原料的单方初定用量配制净浆体并测定净浆体的密度和空气含量；所述净浆体中各原料包括水泥、水和再生粉料；
(2)对再生骨料进行筛分，得到不同粒径的筛余质量；
根据所述不同粒径的筛余质量，得到再生骨料的总体平均粒径；
根据所述再生骨料的总体平均粒径、所述步骤(1)中净浆体的密度和空气含量确定再生骨料的初级净距；
对再生轻料进行筛分，得到不同粒径的筛余质量；
将筛分粒径为0.15～5mm的再生轻料颗粒进行体积等效转化，根据所述不同粒径的筛余质量，得到再生轻料的总体平均粒径；
根据所述再生轻料的总体平均粒径确定再生轻料的初级净距；
(3)根据所述步骤(2)中再生骨料的初级净距确定再生骨料的单方体积和单方用量；
(4)根据所述步骤(2)中再生轻料的初级净距和所述步骤(3)中再生骨料的单方体积确定再生轻料的单方体积和单方用量；
(5)根据所述步骤(1)中净浆体的空气含量、所述步骤(3)中再生骨料的单方体积和所述步骤(4)中再生轻料的单方体积，确定净浆体的单方体积；根据所述净浆体的单方体积确定净浆体的单方用量；
根据所述净浆体的单方用量将所述步骤(1)中各原料在净浆体中的初定用量换算成初步基准配合比中各原料的用量，得到初步基准配合比；
(6)依次检验调整再生骨料和再生轻料的净距，以调整后的净距作为初级净距，重复所述步骤(3)～(5)，得到调整净距后对应的配合比，和对应配合比的试样；
检测所述试样的工作性，以性价比最优作为基准配合比；
(7)检测各原料的指标，通过检测指标将基准配合比换算为生产配合比，以所述步骤(1)中的水胶比为基准进行生产配合比的试拌优化，得到最终的生产配合比。
本发明通过采用上述方法实现了再生粉料、再生轻料和再生骨料在砌体结构砖材用再生次轻砼中的合理使用，确定各原料的单方用量时，是以筛分试验和实测数据为依据；得到初步基准配合比后，又重新调整了再生骨料的净距，确保了性价比最优；确定生产配合比时通过实测各原料的指标将基准配合比换算为生产配合比，提高了基准配合比向生产配合比转换的精度，所以整个配合比设计以组合后原材料检测数据为依据，经过科学合理的设计确定各原材料用量，在保证再生次轻砼的各项性能的同时兼顾了性价比。
此外，本发明的配合比设计方法为各类废弃物的大量回收，作为再生资源用于建筑材料方面提供了科学的设计方法和再循环使用的渠道。
再者，本发明提供的再生次轻砼的配合比设计方法，得到的再生次轻砼的比重每方达到1700公斤以下，具体的，实施例1的再生次轻砼的容重仅为1531kg/m3，实施例2的再生次轻砼的容重为1638kg/m3；而常规再生次轻砼每方高达1900～2400公斤，本发明设计的再生次轻砼在确保工作性的前提下更加轻质。
具体实施方式
本发明提供了一种用于砌体结构砖材的再生次轻砼配合比设计方法。在本发明中，所述用于砌体结构砖材的再生次轻砼的制备原料包括水泥、水、再生粉料、再生骨料和再生轻料，优选还包括外加剂。
在本发明中，若无特殊说明，所述原料除再生粉料、再生轻料和再生骨料外均采用市售产品。
本发明确定水胶比，并根据水胶比确定净浆体中各原料的单方初定用量；根据各原料的单方初定用量配制净浆体并测定净浆体的密度和空气含量；所述净浆体中各原料包括水泥、水和再生粉料，优选还包括外加剂。在本发明中，所述各原料的单方初定用量均指的是单方再生次轻砼中各原料的初定质量。
在确定水胶比之前，本发明优选先检测净浆体中各原料指标，确保各原料指标符合相关规定。
在本发明中，所述净浆体中各原料包括水泥、水、和再生粉料，优选还包括外加剂。本发明对所述水泥的种类没有特殊要求，能够满足产品强度与性能要求即可。在本发明中，所述外加剂优选为聚羧酸系减水剂。
在本发明中，所述再生粉料优选由建筑类固体无机垃圾和/或工业类固体无机垃圾制备得到；所述建筑类固体无机垃圾优选包括废砖、废条板、废瓷砖、废瓦、废混凝土块、废砂浆、石粉和砂石废料中的一种或多种，所述工业类固体无机垃圾优选包括冶金废渣、采矿废渣、燃料废渣和化工废渣中的一种或多种。本发明对所述冶金废渣、采矿废渣、燃料废渣和化工废渣的具体种类没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的冶金废渣、采矿废渣、燃料废渣和化工废渣即可，如：冶金废渣可以为高炉渣等，采矿废渣可以为废石等，燃料废渣可以为碳渣、粉煤灰、煤渣等，化工废渣可以为铝渣等。在本发明中，所述再生粉料的粒径优选小于0.15mm，进一步优选小于0.15mm且大于0.02mm。
在本发明中，所述再生粉料的制备优选包括以下步骤：将建筑类固体无机垃圾和/或工业类固体无机废物依次进行清杂、碱化、干燥、破碎和分离，得到再生粉料。在本发明中，所述清杂是为了控制有机杂质、泥含量和消除放射性物质危害。本发明对所述清杂的具体实施方式没有特殊要求，能够起到上述效果即可。清杂后，本发明所述再生粉料中有机杂质含量优选在7wt.％以下，泥含量优选在5wt.％以下。本发明优选通过搭配使用来降低再生粉料有机杂质、再生粉料泥含量和放射性物质的掺量。本发明所述搭配使用优选根据回收料的检测指标情况，在用量上相互搭配来降低有机杂质、再生粉料泥含量和放射性物质的掺量；例如，回收料分A和B两批，当A批回收料的泥含量较高，B批回收料的含泥量较低时，可以采用在A批回收料中搭配适量B批回收料来降低再生粉料的泥含量。在本发明中，所述碱化的方式优选为采用碱性液对原料进行浸泡，使再生粉料的pH值不小于6。在本发明中，所述碱性液优选为氢氧化钠溶液。本发明对所述碱性液的浓度没有特殊要求，能够实现上述目的即可。本发明所述再生粉料的pH值指的是再生粉料用水浸泡2小时后溶液的pH值。本发明对所述破碎和分离的具体实施方式没有特殊要求，优选采用本领域已成熟的粉煤灰生产线中的破碎和分离方式。当所述再生粉料包括多种时，本发明对所述再生粉料中各种粉料的掺合比例没有特殊要求，只要掺合后的再生粉料能够满足《矿物掺合料应用技术规程》GB/T51003-2014的复合矿物掺合料的标准即可。本发明优选根据地区各废物回收的保障量，为了不增加因原料变化的检测频率，一定生产周期内以固定的体积比或质量比先混合后制备。
在本发明中，所述水的指标优选按照JGJ63-2006，砼用水标准检测；所述水泥的指标优选按照GB175-2007进行检测；所述再生粉料的指标优选按《矿物掺合料应用技术规程》GB/T51003-2014的复合矿物掺合料进行检测；所述外加剂的指标优选按照砼外加剂应用技术规范(GB50119-2013)进行检测。
各原料指标符合相关规范要求后，本发明确定水胶比，所述水胶比的确定方法优选包括：
(a)根据式1确定再生次轻砼的配制强度：
Rj＝Rk×￡/(0.9577-1.129K) 式1；
式1中，Rj为再生次轻砼的配制强度(MPa)；Rk为用于砌体结构砖材的设计强度等级(MPa)；K为用于砌体结构砖材的空心率(％)；￡为调整系数，所述调整系数按生产控制水平确定，生产控制优秀取1.05，一般取1.1，较差取1.15；
在本发明中，所述空心率按照生产要求确定；当砌体结构砖材要求为实心时，空心率为0；
(b)根据式2、式3和式4确定水胶比；
W＝ɑa×fb/(Rj+ɑa×ɑb×fb) 式2；
fb＝yf×ys×fce 式3；
fce＝yc×fce,g 式4；
式2、式3和式4中，W为水胶比，ɑa和ɑb为骨料回归系数，ɑa＝0.53，ɑb＝0.2；Rj为再生次轻砼的配制强度(MPa)；fb为胶凝材料28天胶砂抗压强度(MPa)；fce为水泥28天胶砂抗压强度(MPa)；yc为水泥的富裕系数(实测值)；yf为再生粉料的影响系数，将再生粉料视为粉煤灰，根据掺量按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011表5.1.3选取；ys为矿粉的影响系数，ys＝1；fce,g为水泥强度等级值(MPa)。
确定水胶比之后，本发明根据水胶比确定净浆体中各原料的单方初定用量。本发明所述净浆体中各原料的单方初定用量的确定方法优选分为包括外加剂和不包括外加剂两种情况：
I.当净浆体的制备原料还包括外加剂时，本发明所述净浆体中各原料的单方初定用量优选通过以下方法确定：
根据砌筑砂浆配合比设计规程JGJ98-2010第5.1.1-4条，按式5初步确定胶凝材料的单方规范用量，所述胶凝材料为再生粉料和水泥的混合料；
Jz＝1000×(Rj-β)/(α×fce) 式5；
式5中：Jz为胶凝材料的单方规范用量(kg)；Rj为再生次轻砼的配制强度(MPa)；α和β为砂浆特征系数，α＝3.03，β＝-15.09；fce为水泥28天胶砂抗压强度(MPa)；
根据式6确定净浆体中水的单方规范用量；
Qs～＝Jz×W 式6；
式6中，Qs～为水的单方规范用量(kg)；W为水胶比；Jz为胶凝材料的单方规范用量(kg)；
根据式7确定掺有外加剂条件下净浆体中水的单方理论初定用量；
Qs^＝Qs～×(1-g) 式7；
式7中，Qs^为掺有外加剂条件下净浆体中水的单方理论初定用量(kg)；g为外加剂的减水率(％)；
根据式8确定掺有外加剂条件下胶凝材料的单方初定用量；
Jz～＝Qs^/W 式8；
式8中，Jz～为掺有外加剂条件下胶凝材料的单方初定用量(kg)；Qs^为掺有外加剂条件下净浆体中水的单方理论初定用量(kg)；W为水胶比；
根据式9确定净浆体中外加剂的单方初定用量；
Wc＝Jz～×f 式9；
式9中，Wc为净浆体中外加剂的单方初定用量(kg)；Jz～为掺有外加剂条件下胶凝材料的单方初定用量(kg)；f为外加剂的掺量(％)；
根据式10确定净浆体中外加剂的单方含水量；
Wh＝Wc×(1-h) 式10；
式10中，Wh为净浆体中外加剂的单方含水量(kg)；Wc为净浆体中外加剂的单方初定用量(kg)；h为外加剂的固含量(％)；
根据式11确定掺有外加剂条件下净浆体中水的实际单方初定用量；
Ws＝Qs^-Wh 式11；
式11中，Ws为掺有外加剂条件下净浆体中水的实际单方初定用量(kg)；Wh为净浆体中外加剂的单方含水量(kg)；
根据胶凝材料的单方初定用量和再生粉料的掺量，确定净浆体中再生粉料和水泥的单方初定用量。
在本发明中，上述计算过程中所述外加剂的掺量，减水率和固含量按照砼外加剂应用技术规范(GB50119-2013)进行实测得到；本发明所述外加剂的掺量是相对于胶凝材料而言，而非净浆体。
在本发明中，所述再生粉料的单方初定用量优选为：再生粉料的单方初定用量＝胶凝材料的单方初定用量×再生粉料的掺量。本发明中，所述再生粉料的掺量优选为胶凝材料总质量的20～60％，进一步优选以试配检测其活性指数满足《矿物掺合料应用技术规程》GB/T51003-2014的复合矿物掺合料规范要求确定再生粉料的掺量。
在本发明中，所述水泥的单方初定用量优选为：水泥的单方初定用量＝胶凝材料的单方初定用量-再生粉料的单方初定用量。
II.当净浆体的制备原料不含外加剂时，所述净浆体中各原料的单方初定用量的确定同含外加剂时的确定方法，不同的是所述外加剂的掺量、减水率和固含量均为0。
得到净浆体中各原料的单方初定用量之后，本发明根据各原料的单方初定用量配制净浆体并测定净浆体的密度和空气含量。
本发明优选根据净浆体中各原料的单方初定用量比配制净浆体。本发明优选按检测容器用量的1.5倍配制净浆体并测定净浆体的密度和空气含量。
在本发明的具体实施例中，本发明优选按建筑砂浆基本性能试验方法标准JGJ/T70-2009密度试验测定净浆体密度和空气含量，即将净浆体在检测容器中多次振捣密实后再检测净浆体的密度和空气含量。
配制净浆体后，本发明对再生骨料进行筛分，得到不同粒径的筛余质量；根据所述不同粒径的筛余质量，得到再生骨料的总体平均粒径；根据所述再生骨料的总体平均粒径、所述净浆体的密度和空气含量确定再生骨料的初级净距。
在本发明中，对所述再生骨料进行筛分时，优选按普通砼用砂、石质量及检测方法标准(JGJ52-2006)中砂的筛分析试验进行。
在本发明中，所述再生骨料的制备优选与再生粉料的制备方法相同，这里不再赘述。不同的是，本发明所述再生骨料的粒径优选为0.15～5mm；所述再生骨料的压碎值优选在45％以下；再生骨料中有机杂质含量优选在7wt.％以下。在本发明中，所述再生骨料的相关指标检测和质量控制按普通砼用砂、石质量及检测方法标准(JGJ52-2006)进行。
在本发明中，所述再生骨料的总体平均粒径的确定优选包括以下步骤：
步骤一、将筛孔在0.15～5mm范围内的每格筛网筛余的再生骨料等效为以平均粒径为边长的正方体；
步骤二、根据式12确定再生骨料每格筛网筛余平均粒径：
每格筛网筛余平均粒径＝(本格筛网的正方形网孔的边长+上一格筛网的正方形网孔的边长)/2 式12；
步骤三、以每格筛网筛余平均粒径的立方，作为每格筛网筛余单个颗粒的平均体积；以每格筛网筛余单个颗粒的平均体积与再生骨料的表观密度的乘积，作为每格筛网筛余单个颗粒的质量；以每格筛网对应筛余值与每格筛网筛余单个颗粒的质量的比值，作为每格筛网筛余再生骨料的颗数；
根据式13确定再生骨料的总体平均粒径：
再生骨料的总体平均粒径＝[∑(每格筛网筛余平均粒径×每格筛网筛余再生骨料的颗数)]/(∑每格筛网筛余再生骨料的颗数) 式13。
本发明所述每格筛网指的是每个尺寸的筛孔对应的筛网，例如，将筛孔在0.15mm的每格筛网筛余的再生骨料等效为以平均粒径为边长的正方体指的是将筛孔为0.15mm的筛网筛余的再生骨料等效为以平均粒径为边长的正方体。
得到再生骨料的总体平均粒径后，本发明根据所述再生骨料的总体平均粒径、所述净浆体的密度和空气含量确定再生骨料的初级净距。
在本发明中，所述确定再生骨料的初级净距的方式优选包括：
根据式14确定第一净距，根据式15确定第二净距；以所述第一净距和第二净距中的较大值作为再生骨料的初级净距；
第一净距＝再生骨料的总体平均粒径×再生次轻砼的配制强度/净浆体的28天抗压强度/3.8284+再生骨料的总体平均粒径/6.9+0.3 式14；
第二净距＝[(再生骨料的总体平均粒径)3/再生骨料的体积)]1/3-再生骨料的总体平均粒径 式15；
所述式15中，以净浆体的单方初定用量和净浆体的密度的比值，作为净浆体的单方初定体积，当包括外加剂时，所述净浆体的单方初定用量为净浆体中水泥、水、外加剂和再生粉料的单方初定用量之和，当不包括外加剂时，所述净浆体的单方初定用量为净浆体中水泥、水和再生粉料的单方初定用量之和；以净浆体的空气含量与0.6的乘积作为再生次轻砼的空气体积；将单方体积减去再生次轻砼的空气体积和所述净浆体的单方初定体积，作为再生骨料的体积。
本发明对再生轻料进行筛分，得到不同粒径的筛余质量；根据所述不同粒径的筛余质量，将粒径在0.15mm～5mm的再生轻料颗粒进行体积等效转化，得到再生轻料的总体平均粒径；根据所述再生轻料的总体平均粒径、净浆体的密度和空气含量确定再生轻料的初级净距。
在本发明中，对所述再生轻料进行筛分时，优选按普通砼用砂、石质量及检测方法标准(JGJ52-2006)中砂的筛分析试验进行。
在本发明中，所述再生轻料优选由轻质废弃物制备得到，所述轻质废弃物优选包括商业垃圾、农业垃圾和林业垃圾中的一种或多种，所述商业垃圾优选包括聚酯板、废珍珠岩制品、废桔杆制品、废陶粒制品和一次性饭盒中的一种或多种，所述农业垃圾优选包括桔秆、菜籽秆、玉米芯和壳类中的一种或多种，林业垃圾优选包括林业植物的根、茎、叶和果壳中的一种或多种；所述再生轻料的粒径优选为5mm以下。
在本发明中，所述再生轻料的制备优选包括以下步骤：将轻质废弃物依次进行清杂、碱化、干燥、破碎和分离，得到再生轻料。在本发明中，所述清杂是为了控制腐烂物杂质、泥含量和消除放射性物质危害。本发明对所述清杂的具体实施方式没有特殊要求，能够起到上述效果即可。本发明优选通过搭配使用回收料来降低再生轻料腐烂物杂质、再生轻料泥含量和放射性物质的掺量。本发明所述搭配使用优选根据回收料的检测指标情况，在用量上相互搭配来降低腐烂物杂质、再生轻料泥含量和放射性物质的掺量。在本发明中，再生轻料腐烂物杂质含量优选在10％以下；在本发明中，再生轻料泥含量优选在5％以下。在本发明中，所述碱化的方式优选为采用碱性液对原料进行浸泡，使再生粉料的pH值不小于6。在本发明中，所述碱性液优选为氢氧化钠溶液。本发明对所述碱性液的浓度没有特殊要求，能够实现上述目的即可。本发明所述再生轻料的pH值指的是再生轻料用水浸泡2小时后溶液的pH值。在本发明中，所述干燥优选为自然晾干，所述自然晾干后再生粉料的含水率优选小于5％。本发明对所述破碎和分离的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的破碎和分离方式即可。当所述再生轻料包括多种时，本发明对所述再生轻料中各种类的掺合比例没有特殊要求。本发明优选根据地区各废物回收的保障量，为了不增加因原料变化的检测频率，一定生产周期内以固定的体积比或质量比先混合后制备。
当所述再生轻料为玉米杆和/或玉米芯时，由于玉米可溶性糖含量高约40～60％，导致水泥前期不凝而影响使用，单独作为再生轻料使用时应降低可溶性糖的含量，使其不超过10％。本发明优选按照如下方法降低可溶性糖的含量：将玉米杆和/或芯依次进行破碎、分离、浸泡；所述浸泡为用清水浸泡不低于2小时挤出水分，重复2次或以上以使可行糖类含量降到10％以下。
在本发明中，所述再生轻料的总体平均粒径的确定与所述再生骨料的总体平均粒径的确定方法相同，这里不再赘述。
得到再生轻料的总体平均粒径之后，本发明根据所述再生轻料的总体平均粒径确定再生轻料的初级净距。
在本发明中，确定再生轻料的初级净距的方式优选包括：
根据式16确定再生轻料的初级净距：
再生轻料的初级净距＝再生轻料的总体平均粒径×再生次轻砼的配制强度/净浆体的28天抗压强度/3.8284+再生轻料总体平均粒径/6.9+0.15 式16。
本发明对所述再生骨料的初级净距和再生轻料的初级净距确定的先后顺序没有特殊要求，先确定再生骨料的初级净距或先确定再生轻料的初级净距均可。
得到再生骨料的初级净距之后，本发明根据所述再生骨料的初级净距确定再生骨料的单方体积和单方用量。
在本发明中，所述再生骨料的单方体积和单方用量的确定方法优选包括：
i.根据式17确定再生骨料的理论空隙率：
再生骨料的理论空隙率＝[(再生骨料的初级净距+再生骨料的总体平均粒径)3-再生骨料的总体平均粒径3]×100％/(再生骨料的初级净距+再生骨料的总体平均粒径)3 式17；
ii.根据式18确定再生骨料的单方体积：
再生骨料的单方体积＝(1-再生骨料的理论空隙率)×(1-再生次轻砼的空气体积) 式18；
iii.根据式19确定再生骨料的单方用量：
再生骨料的单方用量＝再生骨料的单方体积×再生骨料的表观密度 式19。
在本发明中，所述式18中的再生次轻砼的空气体积指的是1立方再生次轻砼中的空气体积；所述式19中再生骨料的表观密度优选按照普通砼用砂、石质量及检测方法标准(JGJ52-2006)中砂的表观密度检测方法得到。
得到再生骨料的单方体积和再生轻料的初级净距后，本发明根据所述再生轻料的初级净距和所述再生骨料的单方体积确定再生轻料的单方体积和单方用量。
在本发明中，所述再生轻料的单方体积和单方用量的确定方法优选包括：
(一)根据式20确定再生轻料的理论空隙率：
再生轻料的理论空隙率＝[(再生轻料的初级净距+再生轻料的总体平均粒径)3-再生轻料的总体平均粒径3]×100％/(再生轻料的初级净距+再生轻料的总体平均粒径)3 式20；
(二)根据式21确定再生轻料的单方体积：
再生轻料的单方体积＝(1-再生轻料的理论空隙率)×(1-再生次轻砼的空气体积-再生骨料的单方体积) 式21；
(三)根据式22确定再生轻料的单方用量：
再生轻料的单方用量＝再生轻料的单方体积×再生轻料的表观密度 式22。
本发明所述式22中再生轻料的表观密度优选按照普通砼用砂、石质量及检测方法标准(JGJ52-2006)中按砂的表观密度检测方法得到。
得到再生骨料和再生轻料的单方体积后，本发明根据所述净浆体的空气含量、所述再生骨料的单方体积和所述再生轻料的单方体积，确定净浆体的单方体积。
在本发明中，所述净浆体的单方体积优选根据式23确定：
净浆体的单方体积＝1-再生骨料的单方体积-再生轻料的单方体积-再生次轻砼的空气体积 式23。
得到净浆体的单方体积后，本发明根据所述净浆体的单方体积确定净浆体的单方用量。
在本发明中，所述净浆体的单方用量优选根据式24确定：
净浆体的单方用量＝净浆体的单方体积×净浆体的密度式24。
得到净浆体的单方用量后，本发明根据所述净浆体的单方用量将所述步骤(1)中各原料在净浆体中的单方初定用量换算成初步基准配合比中各原料的用量，得到初步基准配合比。
在本发明中，所述初步基准配合比中各原料的用量优选采用以下步骤确定：
根据式25确定初步基准配合比中水的理论单方用量：
Qsk＝B/(1+1/W+h×f/W/10000)
式25中，Qsk为初步基准配合比中水的理论单方用量(kg)；B为净浆体的单方用量(kg)；W为水胶比；h为外加剂的固含量(％)；f为外加剂的掺量(％)；当不采用外加剂时，h和f为0；
根据初步基准配合比中水的理论单方用量和水胶比确定初步基准配合比中胶凝材料的单方用量：初步基准配合比中胶凝材料的单方用量＝初步基准配合比中水的单方用量/W，其中W为水胶比；
根据初步基准配合比中胶凝材料的单方用量和再生粉料的掺量确定初步基准配合比中水泥和再生粉料的用量：
初步基准配合比中再生粉料的用量＝初步基准配合比中胶凝材料的单方用量×再生粉料的掺量；
初步基准配合比中水泥的用量＝初步基准配合比中胶凝材料的单方用量-初步基准配合比中再生粉料的用量；
根据外加剂的掺量确定初步基准配合比中外加剂的用量和外加剂的含水量：
初步基准配合比中外加剂的用量＝初步基准配合比中胶凝材料的单方用量×外加剂的掺量；
外加剂的含水量＝外加剂的用量×(1-h)，其中h为外加剂的固含量(％)；
由于再生轻料和再生骨料的吸水率均较大，在确定初步基准配合比中的实际用水量时，实掺用水量＝初步基准配合比中水的理论单方用量+(1-再生轻料的堆积空隙率)×再生轻料总体的检测吸水率×再生轻料的用量+再生骨料的用量×再生骨料总体的检测吸水率-外加剂的含水量。在本发明中，所述再生轻料的堆积空隙率以及吸水率优选按(普通砼用砂石质量及检验方法标准)JGJ52-2006参砂的堆积空隙率及吸水性(采用炒干)进行检测。
得到再生次轻砼的初步基准配合比之后，本发明依次调整再生骨料和再生轻料的净距，以调整后的净距作为初级净距，重复上述初步基准配合比的确定过程，得到调整净距后对应的配合比，和对应配合比的试样；检测所述试样的工作性，以性价比最优作为基准配合比。
在本发明中，所述检验调整再生骨料净距的步骤包括：
以初级净距为基准净距，先将再生骨料的初级净距进行两级调减，一级对应的调减值为1/5～1/15再生骨料的初级净距，二级对应的调减值为一级调减值的两倍，得到一级调减和二级调减后的两个净距；
若调减后的两个净距对应的试样及初级净距对应的试样均满足工作性要求，则以二级调减后的净距作为新的基准净距，按1/5～1/15再生骨料的初级净距作基数继续进行两级调减，直至基准净距对应的试样满足工作性要求，两级调减后的净距对应的试样均不满足工作性要求时为止，以最终的基准净距作为再生骨料的净距；
若调减后的两个净距对应的试样及初级净距对应的试样中只有初级净距对应的试样满足工作性要求，则以初级净距对应的净距作为再生骨料的净距；
若调减后的两个净距对应的试样及初级净距对应的试样中只有初级净距和一级调减后的净距对应的试样满足工作性要求，则以一级调减后的净距为新的基准净距，按1/5～1/15的再生骨料的初级净距作基数继续进行两级调减，直至基准净距对应的试样满足工作性要求，两级调减后的净距对应的试样均不满足工作性要求时为止，以最终的基准净距作为再生骨料的净距。
本发明所述两级调减后的净距指的是一级调减和二级调减后的两个净距。
本发明计算出的再生骨料的初级净距一般情况下都会满足工作性要求，若再生骨料的初级净距对应的试样以及调减后的两个净距对应的试样均不满足工作性要求，则以最接近工作性要求的净距(包括再生骨料的净距和再生轻料的净距)为基础，按照本领域公知的调整方法对该最接近工作性要求的再生骨料的净距和/或再生轻料的净距进行调整，以使该试样满足工作性要求，然后按照上述检验调整再生骨料净距的方法重新检验再生骨料的净距是否已达到最优。
在本发明中，当再生骨料的初级净距对应的试样以及调减后的两个净距对应的试样均不满足工作性要求，需要调增再生骨料或再生轻料的净距时，所述再生骨料调增后的净距优选不能超过在再生骨料的初级净距的2倍，所述再生轻料调增后的净距优选不能超过再生轻料的初级净距的2倍。
在本发明中，所述工作性优选包括再生次轻砼的粘聚性、保水性、坍落度、初终凝时间和容重。本发明采用上述净距的调整方法，既能满足工作性要求，同时由于净距越小即净浆越少，单方再生次轻砼中再生骨料的用量越大，成本越低，因此，本发明提供的净距调整方法能够确保得到的基准配合比满足性价比最高的要求。
检验调整再生骨料的净距后，本发明检验调整再生轻料的净距。
在本发明中，所述检验调整再生轻料的净距的方法包括：
再生骨料的净距确定后，保持再生骨料的净距不变，按再生骨料净距检验调整的方法检验调整再生轻料的净距，只需将再生骨料对应的参数换成再生轻料即可，这里不再赘述。
本发明通过调整再生轻料的净距，能够进一步优化再生次轻砼的内部传力平衡。
由于再生骨料的净距对再生次轻砼的工作性影响最大，因此本发明先调整再生骨料的净距，后调整再生轻料的净距，可以减少试验调整的次数。
在本发明中，所述试样工作性检测的最小试拌量是检测再生次轻砼性能时，按检测容器所需再生次轻砼湿料重量的1.5倍进行配制和检测，所述工作性检测方法优选按照(普通砼拌合物性能试验方法标准)GB/T50080-2016检测。
确定基准配合比之后，本发明检测各原料的指标，通过检测指标将基准配合比换算为生产配合比，以所述确定净浆体各原料的单方初定用量时采用的水胶比为基准进行生产配合比的试拌优化，得到最终的生产配合比。
在本发明中，通过检测各原料的指标将基准配合比换算为生产配合比的方法优选包括：
检测各原料的含水率和再生轻料的含粉率，保持各原料的干重与基准配合比中各原料的干重一致，将基准配合比换算为生产配合比。
所述换算的具体过程优选为：检测各原料的含水率，再生骨料和再生轻料的含粉率，原料含水时，按原料的含水量增加各原料用量，保证基准配合比各原料的干料用量不变，同时从基准配合比确定的总用水量中扣除各原料总的含水量；再生骨料和再生轻料含有小于0.15mm的粉料时，按含粉率分别增加再生骨料和再生轻料用量，保证基准配合比中再生骨料和再生轻料在0.15～5mm粒径范围内的用量不变，同时减少再生粉料的用量。
在本发明中，所述生产配合比的试拌优化优选包括以下步骤：
以确定净浆体各原料的单方初定用量时采用的水胶比为基准，一般同时增减一个小于0.2以内的数值，得到增减后的两个水胶比，分别采用基准水胶比和增减后的两个水胶比进行试拌，若基准水胶比对应的试样工作性与力学性能最优，则以基准水胶比对应的配合比作为最终的生产配合比；
若调增后水胶比对应的试样工作性与力学性能最优，则以调增后的水胶比作为新的基准水胶比，同时增减一个小于0.2的数值，得到增减后的两个新的水胶比，分别采用新的基准水胶比和增减后的两个水胶比进行试拌，直至基准水胶比的工作性与力学性能最优时为止，以基准水胶比对应的配合比作为最终的生产配合比；
若调减后水胶比对应的试样工作性与力学性能最优，则以调减后的水胶比作为新的基准水胶比，同时增减一个小于0.2的数值，得到增减后的两个新的水胶比，分别采用新的基准水胶比和增减后的两个水胶比进行试拌，直至基准水胶比的工作性与力学性能最优时为止，以基准水胶比对应的配合比作为最终的生产配合比。
在进行生产配合比的试拌优化时，本发明进一步优选水胶比同时增减0.05。
在本发明中，所述工作性与力学性能检测优选按照(普通砼拌合物性能试验方法标准)GB/T50080-2016和(普通砼力学性能试验方法标准)GB/T50081-2002检测。
在本发明中，所述力学性能优选指的是再生次轻砼的抗压强度，进一步优选还包括抗弯强度、抗剪强度和抗拉强度。
本发明通过以上述方式进行生产配合比的试拌优化，能够确保再生次轻砼的工作性与力学性能，同时由于水胶比越大，胶凝材料用量越少，单方再生次轻砼成本越低，因此，在保证工作性与力学性能的同时还能保证性价比最优。
本发明的配合比设计方法主要对配制再生次轻砼的必要原料进行设计，其它改善或提升再生全轻砼性能的辅料(比如硅灰，防水粉，增稠剂等)，本发明按胶凝用量的质量百分比采用内掺或外掺方法使用。
下面结合实施例对本发明提供的用于砌体结构砖材的再生次轻砼配合比设计方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
配制强度MU30的再生多孔砖，多孔砖的规格尺寸为240mm×115mm×90mm，最小壁厚30mm，再生次轻砼生产坍落度指标控制在90mm以上，再生多孔砖的空心率K为10％，生产水平一般，要求初凝4小时，终凝7小时即可满足生产要求。
一、初定净浆体并测定密度和含气量
1、选择净浆体的原材料为：水泥、水、再生粉料和外加剂，水泥选用国大42.5水泥，废砼块和废石按体积比1:2混合后，粉碎和筛分后制备粒径大于0.02且小于0.15mm的再生粉料，外加剂选用聚羧酸减水剂。
2、测定原料指标：
水泥富裕系数yc为1.1，试验外加减水剂掺量2.9％，减水率23％，外加剂测定固含量27％，试验再生粉料的掺量为43％。
3、确定配制强度：
由于施工水平为一般，故k＝1.1，配制强度MU30，空心率为10％，因此再生次轻砼的配制强度Rj＝30×1.1/(0.9577-1.129×10％)＝39.06MPa。
4、确定水胶比
水泥强度等级值fce,g为42.5MPa，水泥富裕系数yc为1.1，再生粉料的影响系数yf根据再生粉料掺量按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011表5.1.3选取，为0.55；ys为矿粉的影响系数，ys＝1；ɑa和ɑb为骨料回归系数，ɑa＝0.53，ɑb＝0.2；
fce＝yc×fce,g＝1.1×42.5＝46.75MPa；fb＝0.55×1×46.75＝25.71MPa；
W＝ɑa×fb/(Rj+ɑa×ɑb×fb)＝0.53×25.71/(39.06+0.53×0.2×25.71)＝0.326。
5、确定净浆体中各原料的单方初定用量
根据砌筑砂浆配合比设计规程JGJ98-2010第5.1.1-4条，按规范α为特征系数3.03；β特征系数取-15.09；胶凝材料的单方规范用量Jz＝1000×(Rj-β)/(α×fce)1000×(39.06+15.09)/(3.03×46.75)＝382.27kg；
水的单方规范用量Qs～为：Qs～＝Jz×W＝382.27×0.326＝125kg；
掺有外加剂条件下水的单方规范用量Qs^为：Qs^＝Qs～×(1-g)＝125×(1-0.23)＝96kg；
掺有外加剂条件下为保持水胶比不变，胶凝材料的单方初定用量Jz～为：
Jz～＝Qs^/W＝96/0.326＝294kg；
外加剂的单方初定用量Wc为：Wc＝294×2.9％＝8.53kg；
外加剂的单方含水量Wh为：Wh＝Wc×(1-h)＝8.53×(1-27％)＝6.2kg；
水的实际单方初定用量Ws为：Ws＝Qs^-Wh＝96-6.2＝89.8kg；
再生粉料的单方初定用量＝胶凝材料的单方初定用量×再生粉料的掺量＝43％×294＝126kg；
水泥的单方初定用量＝胶凝材料的单方初定用量-再生粉料的单方初定用量＝294-126＝168kg；
确定净浆体的初定总用量Jy～＝Jz～+Wc+Ws＝294+8.53+89.8＝392kg；
以初定总用量确定净浆体原料的用量比：
水＝89.8/392，水泥＝168/392，再生粉料＝126/392，外加剂＝8.53/392
6、配制净浆体并检测净浆体密度和测净浆体的空气含量:
根据2个检测容器装净浆体的净重为3.9kg，配制量不小于1.5倍，2×3.9×1.5＝11.7kg，最小配制净浆体取12kg。
按上述用量比得出净浆体12kg各原材料用量(kg)：
水＝89.8×12/392＝2.75kg，水泥＝168×12/392＝5.2kg，
再生粉料＝126×12/392＝3.86kg，外加剂＝8.53×12/392＝0.26kg。
按确定的各材料试拌量进行称量，并用小型搅拌机搅拌均匀，按现行(建筑砂浆基本性能试验方法标准)方法测定净浆体密度，具体见表1。
表1净浆体密度测定结果
按波全元砼理论认为空气在砼中主存在于净浆体中，故可用净浆体的空气含量换算为砼的空气含量，检测净浆体空气含量为5.5％，换算再生次轻砼的空气体积约为5.5％×0.6＝3.3％。
二、确定再生骨料的用量
采用废砼块和废石按体积比1:2混合后，粉碎和筛分后制备0.15mm～5mm的再生骨料。
1、再生骨料的筛分
再生骨料的筛分试验按(普通砼用砂石质量及检验方法标准)JGJ52-2006中6.1砂的筛分析试验的方法，取样品两份，筛分数据见表2。
表2再生骨料筛分数据
2、再生骨料总体平均粒径的计算：
再生骨料的总体平均粒径的确定包括以下步骤：
步骤一、将筛孔在0.15～5mm范围内的每格筛网筛余的再生骨料等效为以平均粒径为边长的正方体；
步骤二、根据式12确定再生骨料每格筛网筛余平均粒径：
每格筛网筛余平均粒径＝(本格筛网的正方形网孔的边长+上一格筛网的正方形网孔的边长)/2式12；
步骤三、以每格筛网筛余平均粒径的立方，作为每格筛网筛余单个颗粒的平均体积；以每格筛网筛余单个颗粒的平均体积与再生骨料的表观密度的乘积，作为每格筛网筛余单个颗粒的质量；以每格筛网对应筛余值与每格筛网筛余单个颗粒的质量的比值，作为每格筛网筛余再生骨料的颗数；
根据式13确定再生骨料的总体平均粒径：
再生骨料的总体平均粒径＝[∑(每格筛网筛余平均粒径×每格筛网筛余再生骨料的颗数)]/(∑每格筛网筛余再生骨料的颗数)式13；
计算结果见表3。
表3再生骨料总体平均粒径计算结果
3、再生骨料的指标检测
按照普通砼用砂、石质量及检测方法标准(JGJ52-2006)检测再生骨料的表观密度、堆积密度、吸水率以及堆积空隙率，具体结果见表4。
表4再生骨料的指标
4、计算再生轻料颗粒的初级净距:
(1)第一净距＝再生骨料的总体平均粒径×再生次轻砼的配制强度/净浆体的28天抗压强度/3.8284+再生骨料的总体平均粒径/6.9+0.3＝1.011×39.06/25.71/3.8284+1.011/6.9+0.3＝0.848mm；
(2)净浆体的初定总用量392kg,密度1511kg/m3,净浆体的初定体积＝392/1511＝0.26m3，再生骨料的体积＝1-0.033-0.26＝0.707m3；
第二净距＝[(再生骨料的总体平均粒径)3/再生骨料的体积)]1/3-再生骨料的总体平均粒径＝{[(1.011/1000)3/0.707)]1/3-1.011/1000}×1000＝0.12mm；
再生骨料的初级净距取二者最大值为0.848mm。
5、再生骨料用量的确定
再生骨料的单方体积＝(1-再生骨料的理论空隙率)×(1-再生次轻砼的空气体积)再生骨料的单方用量＝再生骨料的单方体积×再生骨料的表观密度；
再生骨料的理论空隙率为83.9％，再生骨料的单方体积＝(1-0.839)×(1-0.033)＝0.1556m3；再生骨料的用量＝0.1556×2314＝360kg。
三、确定单方砼中再生轻料的用量
1、取粉碎后的锯末颗粒：谷壳颗粒按体积比1：0.3进行混合，按筛分试验检测数据，结果见表5。
表5再生轻料筛分数据
2、检测再生轻料的各项指标
按(普通砼用砂石质量及检验方法标准)JGJ52-2006参砂的堆积空隙率及吸水性(采用炒干)检测再生轻料的表观密度、堆积密度、吸水率以及堆积空隙率，具体结果见表6。
表6再生轻料的各项指标
3、再生轻料的总体平均粒径的计算：
同再生骨料总体平均粒径的计算过程，计算结果见表7。
表7再生轻料总体平均粒径计算结果
4、计算再生轻料颗粒的初级净距:
再生轻料的初级净距＝再生轻料总体平均粒径×再生次轻砼的配制强度/净浆体的28天抗压强度/3.8284+再生轻料总体平均粒径/6.9+0.15＝0.381×39.06/25.71/3.8284+0.381/6.9+0.15＝0.2884mm。
5、计算再生轻料的单方用量
再生轻料正方体体积＝0.381×0.381×0.381＝0.0553mm3；
再生轻料的理论空隙率＝[(再生轻料的初级净距+再生轻料的总体平均粒径)3-再生轻料正方体体积]×100％/(再生轻料的初级净距+再生轻料的总体平均粒径)3＝[(0.2884+0.381)3-0.0553]×100％/(0.2884+0.381)3＝81.56％；
再生轻料的单方体积＝(1-再生轻料的理论空隙率)×(1-再生次轻砼的空气体积-再生骨料的单方体积)＝(1-0.8156)×(1-0.033-0.1556)＝0.1496m3；
再生轻料的单方用量＝再生轻料单方用量的体积×再生轻料的表观密度＝0.1496×678＝101kg。
7、计算净浆体的单方体积和单方用量
净浆体的单方体积＝1-再生轻料的单方体积-再生骨料的单方体积-空气的体积＝1-0.033-0.1556-0.1496＝0.6618m3；
得到净浆体的单方用量＝0.6618×1511＝1000kg。
四、确定浆体的初步基准配合比
初步基准配合比中水的理论单方用量＝B/(1+1/W+h×f/W/10000)＝1000/(1+1/0.326+0.27×0.029/0.326/10000)＝1000/4.091＝244.3kg；
胶凝用量＝244.3/0.326＝749.5kg；再生粉料用量＝749.5×0.43＝322.3kg；水泥用量＝749.5-322.3＝427.2kg；外加剂用量＝749.5×0.029＝21.74kg；外加剂含水量＝21.74-21.7×0.27＝15.87kg；
实掺用水量＝初步基准配合比中水的理论单方用量+(1-再生轻料的堆积空隙率)×再生轻料总体的检测吸水率×再生轻料的用量+再生骨料的用量×再生骨料总体的检测吸水率-外加剂的含水量
＝244.3+(1-0.73)×148.8％×101+360×7.4％-15.87＝296kg
得到的初步基准配合比各原料的用量见表8。
表8初步基准配合比结果
五、按初步基准配合比进行试拌，并检测工作性
1、试拌对比检验再生骨料净距的方法
得到初步基准配合比之后，本发明检验调整再生骨料的净距，以调整后的净距作为初级净距，重复上述初步基准配合比的确定过程，得到调整净距后对应的配合比，和对应配合比的试样；检测所述试样的工作性，以性价比最优作为基准配合比。
本实施例中，单方砼湿容重＝1529kg，对比试验容器湿容重的用量为26kg,最小试拌量＝26×1.5＝40kg；
按再生骨料的净距作对比试验调整的净距为0.848的1/5～1/15，这里取0.1，按40kg湿容重，骨料净距分别减0.1和0.2的三个试样用量如表9所示：
表9试拌配合比
对比试验检测结果如表10所示：要求再生次轻砼的粘聚性与保水性好，施工流动性的坍落度90mm以上，要求初凝4小时，终凝7小时即可满足生产需求。
表10试拌对比样的工作性
结论：再生骨料的净距0.848合理。
2、试拌对比检验再生轻料净距的方法：
按再生轻料的粒径作对比试验调整的净距为0.288的1/10～1/15，这里取0.025，按40kg湿容重，轻料净距分别减0.025和0.05的三个试样用量如表11所示：
表11调整轻料净距的对比试验配比
对比试验检测结果如表12所示：要求再生次轻砼的粘聚性与保水性好，施工流动性的坍落度90mm以上，要求初凝4小时，终凝7小时即可满足生产需求。
表12试拌对比样的工作性
结论：再生轻料的净距0.2884合理。再生骨料与再生轻料净距均不必调整。3、根据1,2分别调减两级再生骨料和再生轻料净距试拌结果，以初步的基准配合比(基准比)确定为正式基准配合比。
六、确定正式生产的配合比
因为作基准配合比的原材均提前制备为干燥和标准粒径的料，而原材料制备过程中或多或少会含水，颗粒与粉相互夹杂，均达到标准料和干燥料生产反而增加原材料加工成本，用于生产配比调整的指标：再生骨料的含粉量0.6％和含水率为3.3％；再生轻料含粉量3.2％，含水率为2.7％；再生粉料的含水率测定为0.4％。
将基准比换算为生产配合比比，结果见表13。
表13基准配合比对应的生产配合比
| 水(kg) | 水泥(kg) | 再生轻料(kg) | 再生骨料(kg) | 外加剂(kg) | 再生粉料(kg) |
| 279.9 | 427.21 | 107.52 | 374.2 | 21.74 | 318.14 |
按基准配合比的水胶比分别增减0.05，每个试样以最小配制量40kg配制，三个试样的用量如表14。
表14试配的生产配合比
对试配的生产配合比进行性能检测，结果见表15。要求施工坍落度90mm以上，要求初凝4小时，终凝7小时即可满足生产需求，强度不低于砖材的砼配制强度39.1MPa即可。
表15检测结果
从以上结果看出：以基准配合比确定的生产比来生产该MU30砖材最合理。
实施例2
配制强度MU30的再生多孔砖，多孔砖的规格尺寸为240mm×115mm×90mm，最小壁厚30mm，生产需要的工作性要求为：再生次轻砼的粘聚性与保水性好，施工流动性的坍落度控制85mm以上，要求初凝3小时，终凝6小时即可满足生产需求。
一、初定净浆体并测定密度和含气量；二、确定再生骨料的用量；三、确定单方砼中再生轻料的用量；四、确定浆体的初步基准配合比；本实施例步骤一至步骤四同实施例1。
五、按初步基准配合比进行试拌，并检测工作性，要满足新的工作性要求，应从再生骨料的净距调整开始：
1、试拌对比检验再生骨料净距的方法
得到初步基准配合比之后，本发明检验调整再生骨料的净距，以调整后的净距作为初级净距，重复上述初步基准配合比的确定过程，得到调整净距后对应的配合比，和对应配合比的试样；检测所述试样的工作性。
本实施例中，单方砼湿容重＝1529kg，对比试验容器湿容重的用量为26kg,最小试拌量＝26×1.5＝40kg；
按再生骨料的粒径作对比试验调整的净距＝1.011/10＝0.1，按40kg湿容重，骨料净距分别减0.1和0.2的三个试样用量如表16所示：
表16试拌对比样的配合比
对比试验检测结果如表17所示：工作性要求再生次轻砼的粘聚性与保水性好，施工流动性的坍落度控制85mm以上，要求初凝3小时，终凝6小时即可满足生产需求。
表17试拌对比样的工作性
结论：基准比除容重，粘聚性和保水性满足需要生产要求外，其余指标按新的生产需求都不满足。
2、调整办法：由于调整比2的坍落度，初凝与终凝时间较接近，仅保水性差，为了节约调整次数与时间，按行业公知的方法：以最接近工作性要求的调整比2来进行调整最快，因保水性差(优先调减再生骨料净距)，粘聚性一般(优先调整加再生轻料)，故调整方向确定为：调减调整比2再生骨料的净距来提升保水性，增加调整比2再生轻料的净距来减少轻料用量，将原包裹再生轻料的净浆体调整给再生骨料来增加再生次轻砼的粘聚性即可。
3、再生骨料的净距调整：每次按不超过0.848的1/5～1/10进行两级调减试拌，经过调减一级净距为0.1，二级净距为0.2，同时检验基准试样与两级对比试样的工作性，确定以0.848-0.2＝0.648mm作为新的再生骨料的净距。
再生轻料的净距调整：为了节约调整次数与时间，按调整方向先增大不超过2倍再生轻料的净距即2×0.288＝0.576mm，确定增加至0.488mm，如表18所示从而得到新的初步基准配合比为：
表18初步基准配合比调整为
三、按调整的初步基准配合比先骨料净距后轻料净距的步骤，分别降两级净距同时进行三试样的试拌，并检测工作性来确定骨料和轻料的净距：
1、试拌对比检验确定再生骨料净距的方法：保持再生轻料的净距0.488不变，一级对比试验调减再生骨料的净距取0.05较合理，即一级调减0.05和二级调减0.1，最小试拌量变为41kg湿容重才满足，三个试样用量如表19所示：
表19试拌对比样的配合比
工作性检验结果如表20所示：
表20试拌对比样的工作性
结论：基准比的再生骨料净距按0.648mm合理。
2、试拌对比检验确定再生轻料净距的方法：
每次按再生轻料的初定净距确定对比试样调整的一级净距不超过0.488的1/5和1/15，这里取0.025，按41kg湿容重才满足最小试拌量，再生轻料净距分别减0.025和0.05的三个试样用量如表21所示：
表21调整轻料净距的对比样的配合比
对比试验检测结果如表22所示：要求再生次轻砼的粘聚性与保水性好，施工流动性的坍落度85mm以上，要求初凝3小时，终凝6小时即可满足生产需求。
表22试拌对比样的工作性
结论：再生轻料的净距0.488mm合理，不能再减，湿容重变为1639kg满足次轻砼的要求(远小于2400kg)。
3、将再生骨料净距为0.648mm、再生轻料净距为0.488mm得到的初步基准配合比确定为正式基准配合比。
六、确定正式生产的配合比
用于生产配比调整的指标与实施例1为同批次：再生骨料的含粉量0.6％和含水率为3.3％；再生轻料含粉量3.2％，含水率为2.7％；再生粉料的含水率测定为0.4％。
将基准比换算为生产配合比，结果见表23。
表23基准配合比对应的生产配合比
| 水(kg) | 水泥(kg) | 再生轻料(kg) | 再生骨料(kg) | 外加剂(kg) | 再生粉料(kg) |
| 271.9 | 442.28 | 45.31 | 526.3 | 22.50 | 330.56 |
按基准配合比的水胶比分别增减0.05，每个试样以最小配制量41kg配制，三个试样的用量如表24。
表24试配的生产配合比
对试配的生产配合比进行性能检测，结果见表25。
要求再次检验再生次轻砼的粘聚性与保水性好，施工坍落度85mm以上，要求初凝3小时，终凝6小时即可满足生产需求，同时强度不低于砖材的砼配制强度39.1MPa即可。
表25检测结果
从以上结果看出：以基准配合比确定的生产比来生产该MU30砖材最合理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于砌体结构砖材的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述用于砌体结构砖材的再生次轻砼的制备原料包括水泥、水、再生粉料、再生骨料和再生轻料；所述再生次轻砼配合比设计方法包括以下步骤：
(1)确定水胶比，根据水胶比确定净浆体中各原料的单方初定用量；根据各原料的单方初定用量配制净浆体并测定净浆体的密度和空气含量；所述净浆体中各原料包括水泥、水和再生粉料；
(2)对再生骨料进行筛分，得到不同粒径的筛余质量；
根据所述不同粒径的筛余质量，得到再生骨料的总体平均粒径；
根据所述再生骨料的总体平均粒径、所述步骤(1)中净浆体的密度和空气含量确定再生骨料的初级净距；
对再生轻料进行筛分，得到不同粒径的筛余质量；
将筛分粒径为0.15～5mm的再生轻料颗粒进行体积等效转化，根据所述不同粒径的筛余质量，得到再生轻料的总体平均粒径；
根据所述再生轻料的总体平均粒径确定再生轻料的初级净距；
(3)根据所述步骤(2)中再生骨料的初级净距确定再生骨料的单方体积和单方用量；
(4)根据所述步骤(2)中再生轻料的初级净距和所述步骤(3)中再生骨料的单方体积确定再生轻料的单方体积和单方用量；
(5)根据所述步骤(1)中净浆体的空气含量、所述步骤(3)中再生骨料的单方体积和所述步骤(4)中再生轻料的单方体积，确定净浆体的单方体积；根据所述净浆体的单方体积确定净浆体的单方用量；
根据所述净浆体的单方用量将所述步骤(1)中各原料在净浆体中的单方初定用量换算成初步基准配合比中各原料的用量，得到初步基准配合比；
(6)依次检验调整再生骨料和再生轻料的净距，以调整后的净距作为初级净距，重复所述步骤(3)～(5)，得到调整净距后对应的配合比，和对应配合比的试样；
检测所述试样的工作性，以性价比最优作为基准配合比；
(7)检测各原料的指标，通过检测指标将基准配合比换算为生产配合比，以所述步骤(1)中的水胶比为基准进行生产配合比的试拌优化，得到最终的生产配合比。
2.根据权利要求1所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中的再生粉料和所述步骤(2)中的再生骨料独立地由建筑类固体无机垃圾和/或工业类固体无机垃圾制备得到；所述建筑类固体无机垃圾包括废砖、废条板、废瓷砖、废瓦、废混凝土块、废砂浆、石粉和砂石废料中的一种或多种，所述工业类固体无机垃圾包括冶金废渣、采矿废渣、燃料废渣和化工废渣中的一种或多种；所述再生粉料的粒径小于0.15mm；所述再生骨料的粒径为0.15～5mm。
3.根据权利要求1所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中水胶比的确定方法包括：
(a)根据式1确定再生次轻砼的配制强度：
Rj＝Rk×￡/(0.9577-1.129K) 式1；
式1中，Rj为再生次轻砼的配制强度(MPa)；Rk为用于砌体结构砖材的设计强度等级(MPa)；K为用于砌体结构砖材的空心率(％)；￡为调整系数，所述调整系数按生产控制水平确定，生产控制优秀取1.05，一般取1.1，较差取1.15；
(b)根据式2、式3和式4确定水胶比；
W＝ɑa×fb/(Rj+ɑa×ɑb×fb) 式2；
fb＝yf×ys×fce 式3；
fce＝yc×fce,g 式4；
式2、式3和式4中，W为水胶比，ɑa和ɑb为骨料回归系数，ɑa＝0.53，ɑb＝0.2；Rj为再生次轻砼的配制强度(MPa)；fb为胶凝材料28天胶砂抗压强度(MPa)；fce为水泥28天胶砂抗压强度(MPa)；yc为水泥的富裕系数；yf为再生粉料的影响系数，将再生粉料视为粉煤灰，根据掺量按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011表5.1.3选取；ys为矿粉的影响系数，ys＝1；fce,g为水泥强度等级值(MPa)。
4.根据权利要求1所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中净浆体中各原料的单方初定用量通过以下方法确定：
I.当净浆体的制备原料还包括外加剂时，根据砌筑砂浆配合比设计规程JGJ98-2010第5.1.1-4条，按式5初步确定胶凝材料的单方规范用量，所述胶凝材料为再生粉料和水泥的混合料；
Jz＝1000×(Rj-β)/(α×fce) 式5；
式5中：Jz为胶凝材料的单方规范用量(kg)；Rj为再生次轻砼的配制强度(MPa)；α和β为砂浆特征系数，α＝3.03，β＝-15.09；fce为水泥28天胶砂抗压强度(MPa)；
根据式6确定净浆体中水的单方规范用量；
Qs～＝Jz×W 式6；
式6中，Qs～为水的单方规范用量(kg)；W为水胶比；Jz为胶凝材料的单方规范用量(kg)；
根据式7确定掺有外加剂条件下净浆体中水的单方理论初定用量；
Qs^＝Qs～×(1-g) 式7；
式7中，Qs^为掺有外加剂条件下净浆体中水的单方理论初定用量(kg)；g为外加剂的减水率(％)；
根据式8确定掺有外加剂条件下胶凝材料的单方初定用量；
Jz～＝Qs^/W 式8；
式8中，Jz～为掺有外加剂条件下胶凝材料的单方初定用量(kg)；Qs^为掺有外加剂条件下净浆体中水的单方理论初定用量(kg)；W为水胶比；
根据式9确定净浆体中外加剂的单方初定用量；
Wc＝Jz～×f 式9；
式9中，Wc为净浆体中外加剂的单方初定用量(kg)；Jz～为掺有外加剂条件下胶凝材料的单方初定用量(kg)；f为外加剂的掺量(％)；
根据式10确定净浆体中外加剂的单方含水量；
Wh＝Wc×(1-h) 式10；
式10中，Wh为净浆体中外加剂的单方含水量(kg)；Wc为净浆体中外加剂的单方初定用量(kg)；h为外加剂的固含量(％)；
根据式11确定掺有外加剂条件下净浆体中水的实际单方初定用量；
Ws＝Qs^-Wh 式11；
式11中，Ws为掺有外加剂条件下净浆体中水的实际单方初定用量(kg)；Wh为净浆体中外加剂的单方含水量(kg)；
根据胶凝材料的单方初定用量和再生粉料的掺量，确定净浆体中再生粉料和水泥的单方初定用量；
II.当净浆体的制备原料不含外加剂时，按所述情况I确定净浆体中各原料的单方初定用量，其中，所述外加剂的掺量、减水率和固含量为0。
5.根据权利要求1所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中再生轻料由轻质废弃物制备得到，所述轻质废弃物包括商业垃圾、农业垃圾和林业垃圾中的一种或多种，所述商业垃圾包括聚酯板、废珍珠岩制品、废桔杆制品、废陶粒制品和一次性饭盒中的一种或多种，所述农业垃圾包括桔秆、菜籽秆、玉米芯和壳类中的一种或多种，林业垃圾包括林业植物的根、茎、叶和果壳中的一种或多种；所述再生轻料的粒径在5mm以下。
6.根据权利要求1所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中再生骨料的总体平均粒径的确定包括以下步骤：
步骤一、将筛孔在0.15～5mm范围内的每格筛网筛余的再生骨料等效为以平均粒径为边长的正方体；
步骤二、根据式12确定再生骨料每格筛网筛余平均粒径：
每格筛网筛余平均粒径＝(本格筛网的正方形网孔的边长+上一格筛网的正方形网孔的边长)/2 式12；
步骤三、以每格筛网筛余平均粒径的立方，作为每格筛网筛余单个颗粒的平均体积；以每格筛网筛余单个颗粒的平均体积与再生骨料的表观密度的乘积，作为每格筛网筛余单个颗粒的质量；以每格筛网对应筛余值与每格筛网筛余单个颗粒的质量的比值，作为每格筛网筛余再生骨料的颗数；
根据式13确定再生骨料的总体平均粒径：
再生骨料的总体平均粒径＝[∑(每格筛网筛余平均粒径×每格筛网筛余再生骨料的颗数)]/(∑每格筛网筛余再生骨料的颗数) 式13；
所述步骤(2)中再生轻料的总体平均粒径的确定与所述再生骨料的总体平均粒径的确定方法相同。
7.根据权利要求6所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中根据再生骨料的总体平均粒径、所述步骤(1)中净浆体的密度和空气含量确定再生骨料的初级净距的方式包括：
根据式14确定第一净距，根据式15确定第二净距；以所述第一净距和第二净距中的较大值作为再生骨料的初级净距；
第一净距＝再生骨料的总体平均粒径×再生次轻砼的配制强度/净浆体的28天抗压强度/3.8284+再生骨料的总体平均粒径/6.9+0.3 式14；
第二净距＝[(再生骨料的总体平均粒径)3/再生骨料的体积)]1/3-再生骨料的总体平均粒径 式15；
所述式15中，以净浆体的单方初定用量和净浆体的密度的比值，作为净浆体的单方初定体积；以净浆体的空气含量与0.6的乘积作为再生次轻砼的空气体积；将单方体积减去再生次轻砼的空气体积和所述净浆体的单方初定体积，作为再生骨料的体积；
所述步骤(2)中根据再生轻料的总体平均粒径确定再生轻料的初级净距的方式包括：
根据式16确定再生轻料的初级净距：
再生轻料的初级净距＝再生轻料的总体平均粒径×再生次轻砼的配制强度/净浆体的28天抗压强度/3.8284+再生轻料的总体平均粒径/6.9+0.15 式16。
8.根据权利要求7所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中再生骨料的单方体积和单方用量的确定方法包括：
i.根据式17确定再生骨料的理论空隙率：
再生骨料的理论空隙率＝[(再生骨料的初级净距+再生骨料的总体平均粒径)3-再生骨料的总体平均粒径3]×100％/(再生骨料的初级净距+再生骨料的总体平均粒径)3 式17；
ii.根据式18确定再生骨料的单方体积：
再生骨料的单方体积＝(1-再生骨料的理论空隙率)×(1-再生次轻砼的空气体积) 式18；
iii.根据式19确定再生骨料的单方用量：
再生骨料的单方用量＝再生骨料的单方体积×再生骨料的表观密度 式19；
所述步骤(4)中再生轻料的单方体积和单方用量的确定方法包括：
(一)根据式20确定再生轻料的理论空隙率：
再生轻料的理论空隙率＝[(再生轻料的初级净距+再生轻料的总体平均粒径)3-再生轻料的总体平均粒径3]×100％/(再生轻料的初级净距+再生轻料的总体平均粒径)3 式20；
(二)根据式21确定再生轻料的单方体积：
再生轻料的单方体积＝(1-再生轻料的理论空隙率)×(1-再生次轻砼的空气体积-再生骨料的单方体积) 式21；
(三)根据式22确定再生轻料的单方用量：
再生轻料的单方用量＝再生轻料的单方体积×再生轻料的表观密度 式22。
9.根据权利要求1所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述步骤(6)中检验调整再生骨料净距的步骤包括：
以初级净距为基准净距，先将再生骨料的初级净距进行两级调减，一级对应的调减值为1/5～1/15再生骨料的初级净距，二级对应的调减值为一级调减值的两倍，得到一级调减和二级调减后的两个净距；
若调减后的两个净距对应的试样及初级净距对应的试样均满足工作性要求，则以二级调减后的净距作为新的基准净距，按1/5～1/15再生骨料的初级净距作基数继续进行两级调减，直至基准净距对应的试样满足工作性要求，两级调减后的净距对应的试样均不满足工作性要求时为止，以最终的基准净距作为再生骨料的净距；
若调减后的两个净距对应的试样及初级净距对应的试样中只有初级净距对应的试样满足工作性要求，则以初级净距对应的净距作为再生骨料的净距；
若调减后的两个净距对应的试样及初级净距对应的试样中只有初级净距和一级调减后的净距对应的试样满足工作性要求，则以一级调减后的净距为新的基准净距，按1/5～1/15的再生骨料的初级净距作基数继续进行两级调减，直至基准净距对应的试样满足工作性要求，两级调减后的净距对应的试样均不满足工作性要求时为止，以最终的基准净距作为再生骨料的净距；
所述步骤(6)中检验调整再生轻料净距的步骤包括：
再生骨料的净距确定后，保持再生骨料的净距不变，按再生骨料净距调减的方法调减再生轻料的净距。
10.根据权利要求1或9所述的再生次轻砼配合比设计方法，其特征在于，所述工作性包括再生次轻砼的粘聚性、保水性、坍落度、初终凝时间和容重。
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