再生骨料透水混凝土性能研究及優缺點分析

于國慶 謝 雪

（西藏大學， 拉薩 850000 ）

1 引言

改革開放以來，伴隨著基建行業的發展,大型建筑廢料的產生已成為必然，特別是在一些城市基建發達的大城市,建筑廢料工業中所產生的建筑廢料如何進行清潔處理已發展成為一大經濟困境和難題,這些建筑廢物已經給我們的經濟環境生活造成了巨大的經濟危害。因此，為了解決建筑廢料所帶來的危害，當務之急是如何處理在基建過程中產生的建筑廢物，再生骨料透水混凝土便是解決這一問題的措施。

2 建筑垃圾現狀

目前，我國建筑垃圾主要來自農村房屋改造。被拆除房屋主要由方磚、水泥砂漿、鋼筋等組成。在這些組成成分中，磚渣比重較大，混凝土渣相對于磚渣較小，廢棄的鋼筋、木材、塑料含量較大。圖1 是建筑垃圾材料，圖2 為建筑垃圾材料中剔除的廢木材和廢鋼筋。

圖1

圖2

由于建筑垃圾通常直接收集掩埋，長期的日曬雨淋使建筑廢料與整個土壤混合，污染物進入土壤，引發許多生化反應，造成土壤結構破壞，嚴重的會造成大面積土壤污染，建筑垃圾的組成成分較多，處理不得當就會產生較多的污染物。大自然的過濾速率主要來自于雨水的沖洗和凈化，地下水或地表水攜帶建筑垃圾進入封閉回路對周圍環境造成嚴重的水資源污染。在溫度、濕度適宜的情況下，有機物分解建筑廢料會產生有害氣體，如石膏廢料，其中含有大量的硫酸鹽，在厭氧條件下，硫酸鹽被轉化為含有硫化氫的氣體，在氧氣不充足條件下，廢棄的木材或紙張也可能分解并產生有害氣體，對于有害氣體處理不當釋放到空氣中就會對環境造成嚴重污染。

大部分建筑垃圾直接用于道路建設中，節約了大量的砂石，有效地節約了土地資源。在我國很多地方，一塊適合修筑路基的石頭也是非常稀缺的資源，建筑完工需要數百公里，長途運輸大大增加了工程成本。同樣，中國的資源也是相對的缺乏。如果建筑材料不能再利用，它們的處理將會帶來嚴重的經濟和生態環境負擔。

另外，近幾年來人們對資源重復利用和環境保護的理念認識更加深入，政府出臺了很多限制采砂的法律法規，主要是為避免環境破壞，保護資源，如果經濟發展伴隨著環境破壞，那社會各個領域都將會受到影響。環境保護和資源再利用是可持續發展的前提，建筑垃圾再利用便符合這一理念。

3 再生混凝土原材料的性能

3.1 粗集料

粗集料采用19.0～37.5mm、9.5～19.0mm、4.75～9.5mm 規格的碎石，其技術性質如下表。

粗集料技術性質

3.2 建筑垃圾再生骨料

再生骨料透水混凝土采用4.75～31.5mm 規格的骨料，其技術性質如下表。

建筑垃圾再生料的顆粒組成范圍

3.3 細集料

細集料采用0～4.75mm 的石屑，其主要技術性質見下表。

細集料檢測結果

4 影響混凝土基本性能的因素

影響再生骨料透水混凝土基本性能的因素有很多，例如：骨料的顆粒粒徑大小、水灰比、孔隙率、外加劑（增稠劑、減水劑）的使用、配制混凝土時采用不同的配合比等。再生骨料透水混凝土的抗壓強度和透水性能主要受水灰比和孔隙率的影響，以下我將這兩個因素對混凝土的影響進行分析。

4.1 水灰比對抗壓強度的影響

水灰比作為影響混凝土抗壓強度的關鍵因素一直是研究的重點。羅付軍在高性能引氣路面混凝土研究中提到，當混凝土的水灰比介于0.25～0.45 之間，抗壓強度會隨著混凝土水灰比的增加表現出先增加后降低的趨勢[1]。水灰比對水泥漿的影響較大，水泥漿是將骨料與骨料之間連接起來的膠凝材料，用水過多，水灰比變大，水泥漿稠度會相應的降低，同時也降低了混凝土抗壓強度；水泥用量大，導致水灰比降低，水泥漿難以與骨料結合，最終也會降低再生骨料透水混凝土的抗壓強度。

4.2 孔隙率對抗壓強度的影響

透水混凝土內部具有較為豐富的孔隙結構，以便在有水聚集的情況下較好的進行排水。透水混凝土是一種多孔隙混凝土結構，抗壓強度與混凝土內部的孔隙結構有很大關系[2]。物理學中講到物體的密度越大其抗壓強度越高，對于透水混凝土同樣適用，為了從孔隙率方面提高再生骨料透水混凝土的抗壓強度，我們就要增強水泥漿體及膠凝材料的密度。再生骨料透水混凝土的抗壓強度與孔隙率的關系：孔隙率增大抗壓強度先增加后降低。再生骨料、水泥砂漿是組成混凝土的原料，混凝土內部孔隙結構決定了它透水性能的優劣，當孔隙率增大時，骨料難以與水泥漿體結合，混凝土的抗壓強度降低。

4.3 水灰比對透水性能的影響

再生骨料透水混凝土主要由骨料、水泥漿體組成，水泥漿體的流動速率受水灰比的影響較大。下面我將從“加水過多”、“加水泥過多”兩方面對再生骨料透水混凝土的透水性產生的影響進行討論。當拌合砂漿加入水過多則會導致水灰比過大，從而使水泥漿體流動性增大，使透水混凝土內部結構緊密，最終會使再生骨料透水混凝土的透水性大幅度降低乃至消失；當拌合砂漿加入水泥過多則會導致水灰比過小，骨料之間粘合難度增大，水灰比降低導致混凝土內部孔隙難以形成，混凝土透水性能降低。根據陳春，徐丹所做水灰比與抗壓強度和透水性能實驗顯示：將10%-30%再生骨料與不同水灰比水泥漿體混合得到的再生透水混凝土的最佳水灰比約為0.4，摻50%再生骨料得到的再生透水混凝土的最佳水灰比大約是0.45[3]。

4.4 孔隙率對透水性能的影響

再生混凝土內部骨料與骨料之間存在較多空隙，多孔結構使水流能夠在混凝土內部流動，達到透水的性能要求。根據楊晴對再生混凝土的研究，再生混凝土的孔隙率、透水系數呈指數形式，和普通透水混凝土描述的基本一致[4]。在建筑垃圾再生材料中，再生磚渣的透水率最高，如果建筑垃圾再生填料中再生磚渣的含量越高即孔隙率越大，則填料的透水性能越高，再生混凝土渣的含量越高，導致混凝土內部粘結程度變大，進而使孔隙率減小，最終導致再生骨料透水混凝土的透水性能降低。

5 再生骨料透水混凝土優缺點

5.1 優點

海綿城市中應用廣泛，其透水性能可以解決城市積水等問題，特別是像南方和沿海城市在雨季來臨時，透水混凝土可以大幅度提高排水效率，緩解城市內部排水壓力；對于減少“噪音污染”具有顯著成效，再生骨料透水混凝土內部中存在很豐富的孔隙結構，而孔隙結構對于聲音具有較好的吸附和消除功能，將其應用于居民建筑周圍可以很好的降低噪聲所帶來的危害；再生骨料透水混凝土的利用也是積極響應國家號召，對于建筑廢料再利用也體現了“綠色環保”理念，同時，建設基礎設施需要大量的建筑材料來滿足當代建設需求，而我國砂石等資源逐漸匱乏，資源供不應求，再生骨料混凝土正好解決了這方面存在的問題。

5.2 缺點

無論是由再生骨料透水混凝土修建的建筑還是路面，后期維護難度大、成本高，特別是再生混凝土路面中孔隙結構較為豐富，容易使粉塵進入孔隙內部造成孔隙堵塞進而影響透水性能；我國對于再生骨料透水混凝土的研究較晚，屬于初級階段，在技術、資金等的很多方面還不夠成熟和完善；再生骨料透水混凝土在應用過程中存在施工難度大的問題，需要現場拌制，而且在15 分鐘內就需要攤鋪完成，它的強度還達不到普通建筑材料的強度，當下投入到實際中使用并得到良好反饋的實例還不多，需要進一步研究實驗。

6 展望

將再生骨料透水混凝土應用到施工中，可以高效解決建筑廢料的處理、安置問題，建筑垃圾堆積掩埋問題得到有效解決，同時城市環境質量和公共衛生也會得到顯著改善。可將建筑垃圾轉化為再生原料，減少建筑垃圾掩埋占地問題也會降低施工過程中建筑廢料對環境的破壞。實現生態環境保護和建設有序循環的發展目標城市。為工程建設提供新型建材，解決砂石料短缺問題，節約砂石料等現有資源。

如果將再生骨料技術應用推廣到全國乃至世界建設工程領域中，綠色道路的建設將帶來巨大的經濟效益和社會效益。

綜上所述，建筑垃圾的處理利用對建筑工程的材料選擇范圍，對當地的環境保護和廢物利用，對工程質量和節約投資均具有積極的作用。

7 結語

本文分析了混凝土原材料的性能，以及在水灰比和孔隙率兩個方面對混凝土抗壓強度和透水性能產生的不同影響進行分析，討論了再生骨料透水混凝土在現階段存在的優缺點，并對該項技術的發展作了分析。研究再生骨料透水混凝土對環境保護以及建筑廢料再利用具有很大意義，仍有很多方面需要進一步去研究。