海綿城市建設(shè)中再生骨料透水混凝土的研究進展

董詩洋 李潔 肖鵬 郭秋蘭 馮劉寶 游美斯

【摘要】再生骨料透水混凝土路面是集排水、降噪、調(diào)節(jié)溫濕度、抗滑、美觀等功能于一體的建筑結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于休閑廣場、人行道及停車場等工程?；诤＞d城市建設(shè)這一理念，總結(jié)了再生骨料透水混凝土分別在力學(xué)性能、透水性能和耐久性三方面的基本性能，指出當(dāng)前海綿城市建設(shè)中存在的問題，并提出今后有待進一步研究的方向。

【關(guān)鍵詞】再生骨料;透水混凝土;海綿城市;性能研究

【中圖分類號】TU528

【文獻標(biāo)識碼】A

隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，在取得驚人成績的同時，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中也存在一系列的問題，如：大量建筑垃圾的處理，砂、石等天然資源的過度開采，城市內(nèi)澇、熱島效應(yīng)等。近年來，綠色、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念在人們心中根深蒂固，建筑垃圾再利用已成為建筑工程領(lǐng)域研究熱點之一，國內(nèi)外學(xué)者就再生骨料透水混凝土在海綿城市中的應(yīng)用進行了研究。將廢棄混凝土或黏土磚等制備成再生骨料，經(jīng)過配合比設(shè)計運用于透水路面中，有效解決建筑垃圾處置難的問題，降低砂、石等天然資源的開采與使用，緩解城市排水系統(tǒng)壓力，提高雨水的再利用率，進而逐步改善生態(tài)環(huán)境。

1 概念

1.1 海綿城市

海綿城市，是指在應(yīng)對自然環(huán)境變化時，城市能夠展現(xiàn)出良好的“彈性”。即：下雨時，路面具有吸水、儲水、滲水與凈水的功能;必要時又能將儲存的雨水進行“釋放”，實現(xiàn)水資源的再利用。

1.2 再生骨料透水混凝土

再生骨料透水混凝土，是由天然骨料、再生骨料、膠凝材料、水、外加劑和礦物摻合料等按一定比例和工藝配制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土材料。

1.3 兩者的聯(lián)系

《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)[2015】75號）指出：海綿城市要將70%的降雨就地消納和利用。《2018中國海綿城市建設(shè)白皮書》顯示：我國62%的城市遭受內(nèi)澇問題的侵害。由此可見，海綿城市的建設(shè)已迫在眉睫。同時，再生骨料透水混凝土具有面層粗糙、孔隙率高、透水性強、吸水性大、延展性好和一定的強度等特點。在海綿城市建設(shè)中開展再生骨料透水混凝土的研究具有重要的作用，在帶動城鎮(zhèn)建設(shè)高速發(fā)展的前提下，緩解建筑垃圾的產(chǎn)生，充分發(fā)揮透水路面“蓄水池”功能，注重對生態(tài)環(huán)境的保護。

2 再生骨料透水混凝土的基本性能研究

2.1 力學(xué)性能

再生骨料透水混凝土具有一定的抗壓強度，可達30MPa;但抗折強度、抗拉強度較小。研究表明，其強度的主要影響因素包括四個方面：（l）水灰比的影響。水泥漿作為骨料間的粘結(jié)材料，硬化后的強度直接影響到混凝土的強度。然而，水泥漿稠度的大小與水灰比有關(guān)。水灰比越大，水泥漿越稀，則強度越小;反之越大。（2）再生骨料粒徑的影響。再生骨料作為透水路面的基本骨架，承受上部各種荷載的作用。再生骨料粒徑越大，骨料間的接觸面積越小，使得機械咬合作用與摩擦力降低，導(dǎo)致強度變小。（3）再生骨料替代率的影響。再生骨料是經(jīng)過一系列機械破碎、人工篩分、沖洗得到的，其表面存在大量微裂縫、水泥砂漿等雜質(zhì)，再生骨料的強度較天然骨料較低。因此，當(dāng)再生骨料替代率太大時，會造成混凝土強度偏低。（4）孔隙率的影響。成型方式的選擇、配合比的設(shè)計等均與到混凝土內(nèi)部孔隙率有關(guān)。機械振動有利于混凝土中氣體的排出，孔隙率減小，結(jié)構(gòu)更加致密;進行配合比的設(shè)計時，需考慮孔隙率的大小，以保證再生骨料透水混凝土的強度。

2.2 透水性能

再生骨料透水混凝土是一種多孔隙混凝土結(jié)構(gòu)，透水系數(shù)和連續(xù)孔隙率是其透水性能的重要指標(biāo)。工程實際應(yīng)用中，要使得混凝土具備一定的透水性，可從兩個方面著手。一是滿足cjj/135-2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》和CJJ/T253-2016《再生骨料透水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范的要求。二是分析透水混凝土的物質(zhì)組成。影響其透水性能的主要因素有：（1）孔隙率的影響。雨水主要通過混凝土內(nèi)部連通的孔隙而流動，為確保混凝土的透水性能，一般要求內(nèi)部孔隙率要達到20% - 30%。水泥漿的多少、再生骨料粒徑的大小及摻合料等直接影響到孔隙率的大小。水泥漿過多，填補內(nèi)部孔隙，可能無法形成連接孔隙，導(dǎo)致透水系數(shù)變小，透水性能降低;再生骨料粒徑越大，骨料之間的孔隙率增大，透水性能越好;硅灰、粉煤灰等摻合料具有較好的填充效應(yīng)，隨著硅灰和粉煤灰摻量的增加，孔隙率降低，透水系數(shù)相應(yīng)降低。（2）再生骨料替代率的影響。再生骨料主要包括廢棄黏土磚和混凝土塊等建筑材料，較天然骨料相比，其具有吸水率高、蓄水能力強和透水性好的特點。隨著再生骨料使用量的增加，呈現(xiàn)出較好的透水性能。

2.3 耐久性

由于周邊各類環(huán)境因素的作用，再生骨料透水混凝土的耐久性也會受到一定的影響。再生骨料自身強度較小、表面留有老舊砂漿;同時，混凝土結(jié)構(gòu)孔隙率大，且大多為連續(xù)孔隙，吸水性強，在長期荷載作用下，其抗凍和耐磨等性能會有所降低。

3 存在的問題

3.1 強度與透水系數(shù)相反關(guān)系

再生骨料透水混凝土具有強度不高、透水性強的特點，工程應(yīng)用范圍較為狹窄，大多在休閑廣場、住宅小區(qū)、園路、景觀道路以及停車場中使用。強度與透水系數(shù)具有反比例關(guān)系，在滿足強透水性的同時，如何較大提高再生透水混凝土的強度是今后仍需進一步重點研究的工作。

3.2 后期維護復(fù)雜

由于泥土粉塵、雨雪和車輛荷載等外界因素的影響，由再生骨料透水混凝土修建的路面面層結(jié)構(gòu)的孔隙極易堵塞，導(dǎo)致透水性能下降，影響了路面的長期使用。如何防止結(jié)構(gòu)孔隙阻塞，做好后期維護工作，延長再生骨料透水混凝土的使用壽命也是至關(guān)重要的。

3.3 工程應(yīng)用研究不夠深入

我國對再生骨料透水混凝土的研究起步較晚，大多研究集中在各影響因素對再生骨料透水混凝土性能的理論研究。如何將理論研究指導(dǎo)于工程實踐中值得深入研究。

4 總結(jié)

本文圍繞再生骨料透水混凝土的基本性能研究進行闡述，對當(dāng)前海綿城市研究過程中存在的問題展開了討論，并指出今后研究關(guān)注的方向。再生骨料透水混凝土是集排水、降噪、調(diào)節(jié)溫濕度、抗滑、美觀等功能于一體的一種新興的建筑環(huán)保材料。在日益突出的環(huán)境問題面前，再生骨料透水混凝土的應(yīng)用與推廣，符合“海綿城市”的建設(shè)理念，兩者的有機結(jié)合與共同研究，勢必會帶來良好的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。

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[作者簡介]董詩洋（1997-），男，吉林松原人，新余學(xué)院本科生。