再生骨料透水混凝土性能及改性問題探析

高亞麗

（山西旅游職業學院，山西 太原 030031）

1 再生骨料透水混凝土的定義與作用

再生骨料透水混凝土是一種由水泥、骨料、外加劑和水組成的，用再生骨料代替天然骨料制備的輕質透水混凝土。在此之前，關于制備透水混凝土已經有了基礎理論，再生骨料可以對透水混凝土中的部分骨料進行相應的替換，通過合理的、科學的比例配制，對再生骨料進行破碎、清洗、分級，然后摻加到易腐爛的混凝土中，發揮再生骨料透水混凝土的抗壓強度和透水性能。

研究再生骨料透水混凝土的強度、透水性和耐久度，對于開發再生骨料透水混凝土技術，建立資源節約型和環境友好型社會具有重大意義。水泥混凝土、瀝青混凝土、磚塊等材料是當今傳統路面的主要構成材料，由這些材料組成的路面的強度比較高，整體性強度強，但是透水性卻并不理想，因此，如果城市在雨季時期排水系統不暢，則會導致路面上造成大量積水，從而影響人們的正常生產生活。再生骨料透水混凝土是當前透水性路面的基礎材料，而再生骨料作為透水性路面的全部或部分配料，具有諸多利于透水的特點。再生骨料在混凝土中的加入促使透水性路面的表面粗糙，同時內部還具有較大的孔隙率，透水性較強，由于其內部為多孔結構，因此具有良好的滲水能力，有利于解決城市中路面排水不暢的問題，可對城市中排水系統的壓力進行改善，同時對城市中的雨水的回收利用率也進行了相應的提高，此外，還有利于降低環境溫度，增加環境濕度，改善城市生態，緩解城市的“熱島效應”。

同時，我國每年的廢棄混凝土對環境造成了嚴重的破壞。由于混凝土耐久性好，廢棄物難以自然分解，容易產生永久性污染，給環境和生態帶來不利影響。因此，對廢棄的混凝土進行重新資源化處理以及合理化利用，在解決了建筑垃圾造成的環境問題的同時，還可以減少天然骨料的浪費，從而緩解自然資源與經濟發展之間的矛盾。因此，利用廢棄的墻體、房頂、樓梯等混凝土材料制作再生混凝土骨料，代替部分透水混凝土中的骨料，這樣既可以利用廢棄資源，又可以節約經濟成本，還能起到改善環境等諸多作用。

2 再生骨料透水混凝土的基本性能

透水性和抗壓強度這兩個性能，是再生骨料透水混凝土最基本性能，而對再生骨料透水混凝土性能產生主要影響的有水灰比、再生骨料外加劑及粒徑、水泥摻量還有成型方法等因素。

2.1 再生骨料透水混凝土的抗壓強度

首先，對再生骨料透水混凝土抗壓強度產生影響的關鍵因素之一是水灰比。當水灰比固定保持在0.25～0.45的數值之間時，再生骨料透水混凝土的抗壓強度隨水灰比的增大而先增大后減小。由于水灰比會對直接水泥漿的稠度產生直接影響，所以當水灰比過大的時候，這時的水泥漿體作為黏結材料，其濃稠度也就隨著水灰比的不斷降低而降低，這也就使得對骨料進行包裹的水泥漿體會漸漸變薄，從而導致了硬化后的再生骨料透水混凝土的抗壓強度會相應降低。如果存在過小的水灰比時，水泥漿則難以對骨料進行完全的包裹，這也就會導致骨料中的黏結力不強，從而也就使再生骨料透水混凝土的抗壓強度相對較差。

其次，再生骨料透水混凝土抗壓強度隨著再生骨料摻量的增加，會呈現出先增加后降低的趨勢。再生骨料表面粗糙，當再生骨料的摻入量小于30%時，可以與天然骨料良好結合，骨料之間的摩擦力和穩定性都有了一定程度上的加強，同時，再生骨料透水混凝土的抗壓強度也有了相應的增加。如果再生骨料的摻量高于50%時，再生骨料表面存在的大量舊砂漿和不規則裂縫，在荷載作用下容易沿著界面膨脹而發生損傷。因此，在天然骨料中可以添加一定比例的再生骨料，有利于界面黏結力的不斷增加，從而對再生骨料透水混凝土的抗壓強度也有了相應的提高。單一粒徑范圍的集料組合從而形成了透水混凝土，同時抗壓強度也隨著透水混凝土的粒徑不斷增大從而逐步降低，因此，再生骨料粒徑的不斷增大的同時，骨料之間的接觸面積也在隨之而減小，從而導致透水混凝土中的遮擋阻力減弱，這就對透水混凝土的抗壓強度造成了直接的影響，特別是再生骨料中大粒徑骨料的摻入，更加不利于透水混凝土抗壓強度的增加。

最后，再生骨料透水混凝土內部孔隙結構也直接影響了抗壓強度，確定目標孔隙率，是保證再生骨料透水混凝土強度的重要條件。混凝土的抗壓強度是隨著其孔隙度的增加，而呈反比例降低趨勢的，其中，孔隙度范圍為15%～30%。透水混凝土中充滿骨料、漿體和孔隙，因此，透水混凝土中孔隙數量的增加同時，也會降低骨料之間的黏結強度，對再生骨料透水混凝土的整體抗壓強度，起到削弱作用。

2.2 再生骨料透水混凝土透水性能

首先，水灰比對再生骨料透水混凝土的內部結構會產生一定的影響。當水灰比比較大的時候，水泥漿也就會具有較大的流動性，從而在重力的影響下，在透水混凝土的內部結構中，水泥漿會從孔隙中流向混凝土的底部，從而在水泥漿硬化后失去了自身的滲透性。而當水灰比比較小的時候，過于黏稠的水泥漿也會不利于水分在混凝土中的滲透。

其次，透水性也會受到再生骨料粒徑的直接影響，在骨料粒徑越大的情況下，混凝土的透水性也就會越好。大粒徑再生骨料之間由于骨料顆粒較大，接觸點和接觸面積也就相對變小，這也就導致相鄰骨料之間的孔隙有一定程度上的增大。

再次，透水混凝土中具有大量的孔隙結構，因此，混凝土中集料間的粘結面積小，這也就在一定程度上增加了混凝土內水分的流通。滲透系數和孔隙率的分布呈現出指數狀態，隨著孔隙率的增加從而不斷增大。

最后，硅粉、粉煤灰等材料對再生骨料透水混凝土的充填效果較好。硅粉、粉煤灰等材料可以對混凝土內部的孔隙進行充分填充，減小孔隙的大小和孔隙的數量，從而影響其透水性能。隨著不斷增加硅粉和粉煤灰的摻量，滲透系數也就逐漸降低，如圖1所示。

圖1 再生骨料透水混凝土最基本的性能

3 再生骨料透水混凝土的改性研究

3.1 再生骨料粒徑的選擇

再生骨料的粒徑越小，透水混凝土中的孔隙也就越小，分布也就更加均勻，骨料和混凝土的接觸面積增加，也就導致了水的黏滯阻力的增加和水傳輸能力的削弱。同時，雖然隨著粒徑增大連通孔數增加，但孔隙率增大，骨料之間的接觸面積不斷減小，這也就會導致透水混凝土的強度顯著下降。因此，增大目標孔隙度和再生骨料粒徑會增加混凝土的透水性能，但同時也會相應地降低透水混凝土的強度，在配制透水混凝土的過程中，要充分考慮透水性能與強度兩個因素，才能最大程度地發揮再生骨料透水混凝土的特點。

3.2 膠結層水泥用量

在水灰比相同，不增加粘結點的情況下，通過減小表面積，增加水泥漿厚度和增加接觸面積也可以提高透水混凝土的強度。再生骨料的強度相對來說比較高，而水泥膠凝劑強度則較低一些，這也就使得骨料與水泥漿體的界面的過渡交界處的強度相對較弱，抗壓能力也相對較差，當二者交界截面受到較大的外力作用，就會變得更加容易被破壞。因此，可以從提高黏結點的黏結強度以及界面過渡區狀態，來提高透水混凝土的強度。

3.3 再生骨料取代率

隨著再生骨料的增加，透水混凝土的孔隙度先減小后增大。當再生骨料置換到40%時，透水混凝土中的孔隙率則達到最小。并且，隨著再生骨料用量的增加，混凝土滲透系數也是先減小而后增大。再生骨料的增加可以增加混凝土的孔隙率，在一定程度上也就加強了混凝土的滲透性，而置換適當的再生骨料，可以有效提高混凝土的抗壓強度，因此選擇科學、合理的替代率能使再生骨料透水混凝土的強度和滲透性平衡重量都達到最佳狀態。

4 結語

再生骨料摻量、水灰比和孔隙率等，是影響再生骨料透水混凝土抗壓強度和透水性能的重要因素，與普通混凝土的基本性能不同。為有效提高再生骨料透水混凝土的基本性能，應對再生骨料透水混凝土的強度和透水性能的影響因素進行充分考量，進而提升再生骨料透水混凝土質量，增強透水性能。