關于防水再生混凝土的抗滲性能研究

賴東福LAI Dong-fu

（廈門永正元晟檢驗檢測有限公司，廈門 361000）

0 引言

隨著“十四五規劃”以及“一帶一路”戰略的實施，我國建筑工程的建設也在日益完善，從二十世紀以來，我國建筑工程建設已經逐步進入鼎盛時期。隨著城市化進程的加快，混凝土材料的需求量也在不斷增加，然而混凝土結構容易出現開裂滲漏等現象，影響建筑的后續使用，同時隨著舊建筑物的拆除，造成廢棄混凝土堆放量不斷增多，因此研究再生混凝土結構的防水抗滲性能迫在眉睫。

近年來，國內外研究學者針對混凝土的抗滲性能進行了大量研究。Sidney Diamond[1]等通過對混凝土的過渡區分析，發現壁效應產生區域內無明顯孔隙，但在骨料表面沉積大量結晶體。Roumiana[2]發現再生混凝土的抗滲性差于普通混凝土的抗滲性。在此基礎上，Limbachiya[3]等對再生混凝土抗滲性能進行研究，發現當再生骨料摻量小于30%時，再生混凝土的抗滲性能基本不受影響。而胡秀月[4]等研究不同玄武巖纖維摻合量對混凝土滲透性能的影響，發現纖維的適當摻入可以改善混凝土的相關力學性能，但過量摻入會導致混凝土抗壓強度降低，同時纖維摻入會降低材料自身孔隙率，提高其抗滲能力。

然而上述研究主要集中于摻入不同材料后混凝土滲透性能的改變，較少涉及防水劑對再生混凝土抗滲性能的影響，因此本文基于前人對混凝土研究的基礎上，進一步考慮防水劑以及廢量摻量對滲透性能的共同影響，提出防水再生混凝土材料的力學響應機制，為再生混凝土材料的選擇以及建筑工程的施工提供參考。

1 工程概況

本文以某實際地下工程為例，該工程位于廈門市某沿河路段附近，工程信息如表1 所示。本地下工程施工段總長約為300m，屬于超長結構，由于緊鄰河邊，必須在考慮混凝土材料防水性能的同時，提高混凝土材料的抗滲性能。

表1 工程信息

本工程依據國家行業相關規范以及標準設計，通過項目設計圖紙對工程實際情況進行動態調整，地下工程滲透系數設計為不大于7.83×10-9cm/s。

2 再生混凝土基本力學試驗分析

2.1 試驗概況

試驗中使用的材料均由項目合作混凝土供應單位提供，水泥采用P·O42.5 水泥，拌和用水采用普通飲用水，粗骨料采用粒徑（5-31.5）mm 的碎石，細集料采用細度模數為2.8 的II 區中砂；摻合料采用II 級粉煤灰，再生骨料采用當地建材廠混凝土廢棄建筑混凝土，防水劑采用某廠家生產的YYK 防水劑，試驗所用材料均符合相關質量標準要求。

根據工程設計所需配合比進行調整，將廢棄材料、水泥、砂、石、YYK 防水劑、粉煤灰等充分混合后進行混凝土坍落度試驗，并制作最為合適的混凝土試塊，將制作完成的再生混凝土試塊進行養護，養護后開展一系列基本物理力學試驗，包括抗壓強度試驗、劈裂抗拉試驗。在基本力學性質穩定的前提下進行抗滲試驗，抗滲試驗采用石蠟松香進行密封。

為確定防水再生混凝土材料配比最優，因此本文通過調整摻入量的多少，來配置不同混凝土，進而研究其相關性能，表2 為試驗變量。

表2 試驗變量

2.2 坍落度試驗分析

圖1、圖2 分別為坍落度隨廢棄混凝土摻量以及YYK防水劑摻量變化曲線圖。

圖2 坍落度隨YYK 防水劑摻入量變化

由圖1、圖2 可知再生混凝土的坍落度隨著廢棄混凝土摻入量的增加而出現減小的趨勢，出現該現象是由于再生粗骨料較普通粗骨料而言，棱角分明、材料粗糙，內部含有大量裂縫，因此其吸水率更高。當廢棄混凝土摻入量為0%時，隨著YYK 防水劑含量的增加，坍落度也隨之增加，該現象說明YYK 防水劑的添加有助于微裂縫的修復。

2.3 抗壓強度試驗分析

圖3、圖4 分別為抗壓強度隨廢棄混凝土摻量以及YYK 防水劑摻量變化曲線圖。

圖3 抗壓強度隨廢棄混凝土摻入量變化

圖4 抗壓強度隨YYK 防水劑摻入量變化

由圖3 可知，抗壓強度隨著廢棄混凝土摻量的增加出現先增大后減小的“塔型”趨勢，當廢棄混凝土摻量為50%時，混凝土抗壓強度達到最大值，說明適量添加廢棄混凝土能提高再生混凝土極限抗壓強度。

由圖4 可知，抗壓強度隨著YYK 防水劑摻量的增加出現“波浪型”變化趨勢，當YYK 防水劑摻量為0.8%時，混凝土抗壓強度達到最大值，說明適量添加YYK 能提高再生混凝土極限抗壓強度。

2.4 抗拉強度試驗分析

圖5、圖6 分別為抗拉強度隨廢棄混凝土摻量以及YYK 防水劑摻量變化曲線圖。

圖5 抗拉強度隨廢棄混凝土摻入量變化

圖6 抗拉強度隨YYK 防水劑摻入量變化

由圖5、圖6 可知，抗拉強度隨著廢棄混凝土摻量的增加出現先增大后減小的趨勢，當廢棄混凝土摻入量為50%時，混凝土抗拉強度達到最大值，此時YYK 防水劑摻量為0.8%。由此推知廢棄混凝土摻入量為50%、YYK 防水劑摻量為0.8%為最佳摻量，此時再生混凝土的經濟效益最高。

3 防水再生混凝土的抗滲性能研究

混凝土的抗滲性能是檢驗密實度至關重要的指標之一，抗滲性能是指其抵抗微裂隙水的能力，混凝土具有良好的抗滲能力可以有效地提高混凝土的耐久性。

通過抗滲試驗分析其滲透系數，得出防水再生混凝土的抗滲性能。

圖7、圖8 分別為滲透系數隨廢棄混凝土摻量以及YYK 防水劑摻量變化曲線圖。

圖7 滲透系數隨廢棄混凝土摻入量變化

圖8 滲透系數隨YYK 防水劑摻入量變化

從圖7 可以發現，隨著廢棄混凝土摻入量的增加，其滲透系數基本呈現上升趨勢，當廢棄混凝土摻入量達到75%左右時，其滲透系數最大，滲透系數越大說明再生混凝土抗滲性能越差，因此此時再生混凝土抗滲性能最差。出現該現象是由于再生骨料孔隙較多，進而導致吸水率高，其次是因為再生骨料的形成需經過一系列復雜的過程，該過程會導致微裂隙發育。

從圖8 可以發現，隨著YYK 防水劑摻量的增加，其滲透系數呈現下降的趨勢，當YYK 防水劑摻量為1.5%左右時，其滲透系數最小，其抗滲性能最優，當YYK 防水劑摻量為0%左右時，其滲透系數最大，其抗滲能力最差，因此可知YYK 防水劑摻量的增加會強化再生混凝土的抗滲性能，這是由于防水劑可以填補再生骨料中的微裂紋，同時防水劑的添加也會防止水、空氣等多種介質滲入。

4 試驗結果分析

根據試驗數據結果，在本工程采用再生混凝土時，需對再生骨料的摻量比例及YYK 防水劑的摻量進行控制。結合抗壓強度及抗拉強度試驗數據，優先提高強度要求的情況下，廢棄混凝土摻量在50%值附近時，YYK 防水劑的摻量比例在0.8%值附近可達到經濟效益較優。結合滲透試驗分析結果，在廢棄混凝土摻量在50%值附近，YYK 防水劑的摻量比例在值0.8%附近時，其滲透系數較大，達不到設計要求，需降低廢棄混凝土比例或者提高YYK 防水劑摻量。綜合試驗數據，建議該項目廢棄混凝土摻量比例可取25%～35%之間，YYK 防水劑摻量可取1.0%～1.5 之間，以同時滿足強度及抗滲性能要求。后可再根據其是否滿足性能要求及項目經濟效益進行調整，確定廢棄混凝土摻量及YYK 防水劑摻量比例，對配合比不斷進行優化，從而提高項目經濟效益及施工質量。

5 結語

本文通過對防水再生混凝土的抗滲性能進行研究，對再生混凝土展開基本物理力學試驗，通過分析不同廢棄混凝土摻量以及不同防水劑摻量下再生混凝土的滲透系數，進而確定其抗滲性能，得到如下主要結論：①再生粗骨料棱角分明、材料粗糙，內部含有大量裂縫，因此吸水率更高。②適當添加廢棄混凝土以及防水劑可提高再生混凝土抗壓強度和抗拉強度。③隨著廢棄混凝土摻入量的增加，其滲透系數基本呈現上升趨勢，而防水劑摻量的增加會導致滲透系數降低。再生骨料作為混凝土中天然骨料的可替代材料，具有非常廣闊的發展前景。該項目積極響應當地政府建筑廢棄物的回收及利用政策，通過再生混凝土的優化應用，不僅滿足其性能設計的技術要求，也相應節約成本，提高經濟效益，為工程的建設再生混凝土研究應用提供參考。