再生骨料透水混凝土基本性能的研究

董詩洋，李 潔，肖 鵬，皮 玲

(1.新余學院 建筑工程學院，江西 新余 338004；2.江西天辰宇輝建設工程有限責任公司，江西 新余 338000)

0 前 言

隨著人們環保意識的提高，逐漸將廢棄混凝土加以破碎、篩分、沖洗，使之成為一種新興的建筑環保材料，并應用于基礎設施建設領域，尤其是透水路面中。將廢棄混凝土制備成再生骨料，替代了天然骨料，可以緩解天然砂石骨料的資源危機；同時，廢棄混凝土再利用技術，在一定程度上有效解決了建筑垃圾處置難的問題。

1 再生骨料透水混凝土

傳統路面主要采用水泥混凝土、瀝青混凝土、磚塊等材料鋪筑而成，具有強度高、整體性好等優點，但透水性差，在長期降雨過程中易造成積水，影響人員及車輛的通行。再生骨料透水混凝土路面是基于透水混凝土，全部或部分采用再生骨料配制而成的。其具有面層粗糙、孔隙率大、透水性強、延展性好等特點[1]，可以有效改善排水問題，緩解城市排水系統壓力，提高雨水的再利用率，充分發揮透水路面“蓄水池”功能。

2 配合比設計

透水性是再生骨料透水混凝土的基本性能指標之一。在配合比設計時，應首先確定設計目標孔隙率P，根據天然骨料、再生骨料、水泥和外加劑的參數，采用單位絕對體積法進行透水混凝土配合比設計。

配置1 m3的再生骨料透水性混凝土，配合比設計計算公式[2]為：

式中，m1、m2、mw、mc、ma分別為1 m3再生骨料透水混凝土中天然骨料、再生粗骨料、水、水泥和外加劑的用量，kg/m3；ρ1、ρ2、ρw、ρc、ρa分別為1 m3再生骨料透水混凝土中天然骨料、再生粗骨料、水、水泥和外加劑的表觀密度，g/cm3。

3 基本性能研究

再生骨料透水混凝土最基本的性能包括透水性、力學性能和耐久性，主要考慮水灰比、再生骨料摻量和粒徑、外加劑、摻合料、水泥用量、成型方法等因素的影響。基于眾多學者對再生骨料透水混凝土的研究，從水灰比、再生骨料摻量及粒徑、孔隙率、摻合料等影響因素著手，分別對其抗壓強度和透水性能進行討論。

3.1 抗壓強度

3.1.1 水灰比的影響

水灰比是影響再生骨料透水混凝土抗壓強度的關鍵因素之一。研究試驗表明，當水灰比處于0.25～0.45時，隨著水灰比的增加，抗壓強度先提高再降低[2]。水灰比直接影響水泥漿稠度。當水灰比過大，作為粘結材料的水泥漿稠度降低，包裹在骨料周邊的水泥漿更加稀薄，導致透水混凝土硬化后抗壓強度降低；當水灰比過小，水泥漿難以全部包裹骨料，骨料之間的粘結力下降，進而削弱了抗壓強度。

3.1.2 再生骨料摻量及粒徑的影響

再生骨料作為透水混凝土的基本骨架之一，其摻量的多少和粒徑的大小直接決定了透水混凝土的抗壓強度。

透水混凝土的抗壓強度隨著再生骨料摻量的增加，呈現出先增后減的趨勢[4]。當摻入量少于30%時，再生骨料表面粗糙、形狀大小不一，與天然骨料之間形成較好的整體性，增加骨料之間的咬合力和摩擦力，使得抗壓強度增大；當摻入量高于50%時，經過一系列破碎、沖洗等作用制備再生骨料，表面存有大量舊砂漿和不規則的裂縫，荷載作用下再生透水混凝土易沿著薄弱界面展開并發生破壞。因此，可摻入適當比例的再生骨料代替天然骨料，增加界面粘結力，進而提高抗壓強度。

透水混凝土由單一粒徑范圍的骨料組成，其抗壓強度隨著粒徑的增加而減小。再生骨料粒徑的增加，使得骨料之間的接觸面積減小，機械咬合作用減弱，且水泥砂漿不足以填充孔隙，直接影響其抗壓強度。尤其是大粒徑再生骨料的摻入，對透水混凝土抗壓強度的影響較大。

3.1.3 孔隙率的影響

透水混凝土是一種多孔隙混凝土結構，其內部孔隙結構直接影響抗壓強度的大小[5]。為保證透水混凝土具有一定的強度，合理確定目標孔隙率的大小是至關重要的。一般情況，抗壓強度是隨著孔隙率的增大而顯著減小，且目標孔隙率的主要范圍為15%～30%。透水混凝土內部由骨料、漿體和孔隙所填充，孔隙率的增加會減小骨料間的粘結強度，從而削弱了混凝土的整體抗壓強度。

3.2 透水性能

透水性能試驗和孔隙率的測定應符合《透水水泥混凝土路面技術規程》(CJJT135—2009)和《再生骨料透水混凝土應用技術規程》(CJJ/T253—2016)中的相關規定，而透水系數是混凝土透水性能的重要指標。

3.2.1 水灰比的影響

再生骨料透水混凝土的內部結構隨水灰比的大小而變化。當水灰比過大時，水泥漿體流動性大，由于重力的作用，水泥漿體通過結構內部孔隙順流至混凝土底部，硬化后的水泥漿使得底部致密，從而失去透水性；當水灰比過小時，水泥漿體過于黏稠，不利于形成連續孔道，導致透水性減弱。

3.2.2 再生骨料粒徑的影響

再生骨料粒徑大小直接影響其透水性能，即粒徑越大，透水性能越好。大粒徑的再生骨料間的接觸點和接觸面積變小，直接導致相鄰骨料間的孔隙尺寸增大，同時再生骨料內部存在大量微細裂縫，使得內部的連通孔隙率增加，透水系數增大。

3.2.3 孔隙率的影響

透水混凝土具有豐富的孔隙結構，骨料間的粘結面積小，給水在混凝土中的流動提供了很多的流通路徑。透水系數與孔隙率服從指數分布，即隨著孔隙率的增加而增大，與普通透水混凝土描述的基本一致[6]。

3.2.4 摻合料的影響

硅粉和粉煤灰具有較好的填充效應，可以填充水泥石內部的孔隙，改變再生骨料透水混凝土的內部孔隙結構，減小孔徑以及降低孔隙率，阻礙內部孔隙貫通，從而影響其透水性能。隨著硅粉和粉煤灰摻量的增加，透水系數相應降低[7]。

4 結 語

本文從再生骨料摻量、水灰比、孔隙率等方面探討了影響再生骨料透水混凝土的抗壓強度和透水性能的因素。與普通混凝土的基本性能不同，再生骨料透水混凝土要同時兼顧強度和透水性的影響，找到兩者之間的平衡點，做到切實有效改善再生骨料透水混凝土的基本性能，仍是今后需進一步重點研究的問題。

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