淺論天然與再生集料透水混凝土的對比

沈晨 王加存

摘 要： 文章探討了天然和再生集料透水混凝土的對比。在方法上使用天然集料或再生集料，制備透水混凝土;測試天然和再生集料透水混凝土的總孔隙率、抗壓強度和抗彎強度;在混凝土材料中加入聚合物改性劑，分析其對混凝土總孔隙率、抗壓強度和抗彎強度的影響;最終得出再生集料和聚合物改性劑能夠改善透水混凝土的透水性和強度的結論。

關鍵詞： 天然集料;再生集料;透水混凝土;對比

一、 引言

近年來，將建筑和拆遷廢物中的廢舊混凝土進行回收利用，不僅能夠解決天然集料短缺的問題，還能減少對廢舊混凝土的處理成本。目前，建筑和拆遷廢物中的再生集料可作為天然集料的替代品，用于混凝土的膠結?；炷恋脑偕に囕^為簡單，主要包括混凝土的破壞、拆除和破碎成一定粒徑等過程。研究表明，廢棄混凝土的回收利用具有十分顯著的技術和經濟優勢。

再生集料透水混凝土具有總孔隙率高和透水性強的特點，透水混凝土具有水滲透、水排除和水保留的作用，是一種新型的環保材料，可用于需要減少水流失或增加水滲透的路面。透水混凝土中粗集料所占的比重較大，基本不含細集料，因此，大的集料顆粒在水泥漿體的裹覆下黏接下能夠形成大量的孔隙，從而發揮排水和滲透的效果。透水混凝土的孔隙率主要取決于集料的粒徑，也受聚合物改良劑等外加因素的影響。透水混凝土已被用于減少徑流水量和改善道路路面的排水效果等方面。該研究對天然集料和再生集料透水混凝的透水性能和抗壓能力進行研究，以期為透水性和強度良好的透水混凝土的開發提供依據。

二、實驗部分

（一）實驗材料

實驗中制備混凝土的天然集料是花崗巖破碎顆粒，再生集料是建筑廢物中的混凝土顆粒，水泥是硅酸鹽水泥，聚合物改性劑是乳膠（Latex）和丁苯橡膠類可再分散性聚合物粉末（RPP），集料和改性劑的物理特性見表1和表2。

（二）混合比例

透水混凝土由水泥、水和集料組成，為了提高其強度，添加Latex或RPP，多次試驗得到了透水混凝土的最佳配合比，見表3。

（三）混凝土試樣的制備

根據混凝土標準試驗方法，在室溫環境下制備混凝土，分別將其制備成φ100mm×200mm的圓柱形試件、150mm×150mm×150mm的立方體試件和100mm×100mm×400mm的立方體試件，制備完成后在室溫下養護1天。

（四）混凝土性能測定

1. 總孔隙率和滲透系數測定

利用φ100mm×200mm的透水混凝土試件測定總孔隙率，試件總孔隙率的計算公式為A=1-（M2-M1）/ρ/V×100 % ，其中，M1是透水混凝土試件的原始重量，M2是試件先后在水腫浸泡和空氣中干燥24h的質量，ρ為水的密度，V為試件的體積。

同樣的，利用φ100mm×200mm的透水混凝土試件測定其滲透系數，透水混凝土滲透系數的計算公式為Kr=H/h×Q/A/（t2-t1），其中H為試件長度，h為水頭差，Q為t1到t2試件內試件排出的水量，A為試件的底面積。

2. 抗壓和抗彎強度測定

分別利用150mm×150mm×150mm和100mm×100mm×400mm的立方體透水混凝土試件對其抗壓強度和彎拉強度進行測定。

三、結果與討論

（一）總孔隙率

未添加改性劑的天然和再生透水混凝土的總孔隙率以及添加改性劑的再生和天然集料透水混凝土的總孔隙率見表4。未添加改性劑時，再生集料透水混凝土的總孔隙率比天然集料透水混凝土高，原因是，再生集料中除含有混凝土集料外，還含有水泥漿體等物質，一方面，再生集料的密度較低，另一方面，再生集料的粒徑較大，因此造成集料與水泥漿體之間的黏接不緊密，同時也造成集料顆粒之間的網絡連接不僅，從而增加了其孔隙率。添加改性劑時，再生集料和天然集料透水混凝土的總孔隙率均有所降低，再生集料透水混凝土的總孔隙率高于天然集料透水混凝土，且再生集料透水混凝土總孔隙率降低的程度略低于天然集料透水混凝土，其原因可能是再生集料的粒徑較低、表面較粗糙，在水泥漿體的作用下，集料顆粒之間的黏接不緊密、孔隙較多。

（二）滲透系數

添加或未添加改性劑的再生和天然集料透水混凝土的滲透系數見表5。再生集料透水混凝土的滲透系數比天然集料透水混凝土高。加入聚合物改性劑后，再生集料透水混凝土和天然集料透水混凝土的滲透系數均有所降低，但均在2.4～3.7cm/s之間，可滿足一般路面的排水要求。

（三）抗壓強度

未添加改性劑的再生和天然集料透水混凝土以及添加改性劑的再生和天然集料透水混凝土的抗壓強度見表6。再生集料透水混凝土的抗壓強度比天然集料透水混凝土低，其原因在于，再生集料的粒徑較大，能夠降低集料和水泥漿體之間的黏接程度，同時也能減弱集料與集料顆粒之間的網絡連接，增加混凝土中的孔隙的量，從而降低了其抵抗外界壓力的能力。研究表明，透水混凝土抵抗壓力的能力與其孔隙的量密切相關，其孔隙率高，則抗壓能力低，孔隙率低，則抗壓能力高，因此，添加改性劑后，改性劑有助于水泥漿體與集料顆粒之間的黏接，同時能夠改善集料顆粒本身之間的網絡結構，在一定程度上降低透水混凝土中孔隙的量，進而增加其抗壓能力。

（四）抗彎拉強度

未添加改性劑的再生或天然集料透水混凝土以及添加改性劑的再生或天然集料透水混凝土的抗彎拉強度見表7。再生集料透水混凝土的抗彎拉強度比天然集料混凝土低，但聚合物改性劑的使用能夠明顯增強其抗彎拉強度，其原因可能是，在集料和水泥漿體等的摻和過程中，聚合物改性劑網絡的形成能夠與水泥/集料網絡相互滲透，從而改善透水混凝土的內部網絡結構，增強其彎拉強度。

四、 結論

再生集料混凝土的總孔隙率和滲透系數高于天然集料混凝土，使用聚合物改性劑時，兩種混凝土的總孔隙率和滲透系數均有所降低。再生集料透水混凝土的抗壓強度和抗彎拉強度均低于天然集料，而添加改性劑能夠明顯改善其抗壓強度和抗彎拉強度。因此，使用再生集料和聚合物改性劑可增強透水混凝土的排水性能，同時改善其抗壓強度和抗彎拉強度，獲得符合要求的透水混凝土。

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作者簡介：? 沈晨，王加存，南京博豐混凝土有限公司。