再生粗骨料制作渗透生态混凝土强度变化规律试验研究

张新华++解曙辉++江媛++谢景伟++翟文静

摘 要：再生粗骨料混凝土可较好的解决废弃混凝土的环境污染问题，但再生粗骨料的离散性大、水泥浆附着骨料、孔隙率高等缺陷制约了其制作再生混凝土的应用。研究如何改善透水混凝土配合比以再生粗集料空隙率、孔隙率、水灰比为配合比主要指标，采用体积法进行设计。本课题将再生混凝土技术与透水混凝土技术融合成透水混凝土，通过试验分析了再生粗骨料不同掺量的透水混凝土强度变化规律，在实验条件下，综合考虑混凝土强度和透水系数的要求，一定目标孔隙率下可确定符合要求的配合比，以促使其在工程应用的推广。

关键词：再生混凝土 透水混凝土 强度 龄期

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0071-02

透水混凝土是针对原城市道路路面的缺陷，可以让雨水流入地下、有效补充地下水的新型工艺。透水混凝土的渗水透气，在于其“沙其玛”般的截面结构，水气通过孔隙渗透，但传统混凝土的高密实性，阻断了水气交换。对于综合利用废旧混凝土等建筑材料，制造出可以新型的再生混凝土铺设在城市路面、绿化带、生态园林、公共绿地、河道景观步道、山体护坡等地方使大地呼吸，从而有效地降低了城市热岛效应、节约水资源、美化了城市环境更好地调节了现代城市与自然之间的和谐关系，同时还减少了排水设施的投资。废混凝土制成再生粗骨料的表面附着部分水泥砂浆空隙率较大，造成其吸水率明显高于天然骨料，这正好也是城市路面、绿化带、生态园林等地方所需要的。将它们两种技术组合起来，采用适当的胶凝材料粘结，混凝土颗粒饱和粘结，颗粒间有明显的渗水通道，孔隙比例可以达到近20%。如胶凝材料使用得当、再生材料比例适当、混凝土配合比合适，其强度可相当于普通混凝土。

1 影响再生粗骨料混凝土力学性能的主要因素

1.1 再生粗骨料性能分析

由于废旧混凝土的特点所决定其来源复杂，造成再生粗骨料性能离散和不稳定，为此本课题组的再生粗骨料采用某检测单位和废弃混凝土堆场选取。经过试验分析：与天然骨料相比，再生粗骨料表观密度降低约4.6%～15.7%，堆积密度降低约9.7%～15.1%；再生粗骨料吸水率是天然骨料的3～15倍，再生粗骨料的压碎指标是天然骨料的1.7～3.4倍。而且原生混凝土强度越高，破碎得到的再生粗骨料颗粒越大，再生粗骨料的表观密度和堆积密度越高，而压碎指标、吸水率越小。再生粗骨料的密度、表观密度、吸水率等物理特性，还与原生废混凝土的强度等级、配合比、使用时间、使用环境及地域等因素有关。

1.2 再生粗骨料混凝土界面结构

由于混凝土的多相、非匀质和多孔性而存在着大量的界面，包括最薄弱环节的水泥石和骨料的界面，该区域裂缝是离子迁移和液体渗透的快速通道，直接影响混凝土力学性能与耐久性能。再生粗骨料配制的再生混凝土存在的这种问题更严重，因为再生粗骨料不仅棱角多，且骨料表面包裹着水泥浆，此界面过渡区的晶体及孔隙等超过水泥浆本体，使再生粗骨料表面与新水泥浆体之间生成结构疏松的水化产物。但再生粗骨料表面包裹着硬化水泥浆体（或砂浆）与新水泥浆体（砂浆）之间弹性模量相差较小，有助于改善界面；再生粗骨料表面存在较多微裂缝，此微裂缝会吸入新的水泥颗粒，会对形成致密的界面结构有帮助。

1.3 再生粗骨料取代率

国内对不同再生粗骨料掺量的再生混凝土的抗压强度方面的研究很多。试验中再生粗骨料的掺量有不断增加而检测其影响程度，但再生混凝土力学性能试验数据的离散性较大，出现大致的试验现象是：随再生粗骨料的掺量0%增加，混凝土强度基本不变；随再生粗骨料的掺量30%～60%增加，混凝土强度降低0%～25%；随再生粗骨料的掺量进一步增加到60%以上，再生混凝土强度降低较大。

2 透水混凝土技术要求

2.1 密实方法的影响

由于透水混凝土水泥浆较少，微量或无细集料，在成型时若采用机械振捣的方式，将使水泥浆聚集到底部，使混凝土底部封闭，失去透水能力。采用人工捣实法，随着捣实次数的增加，强度及体积密度逐渐增大，空隙减小，透水混凝土变得密实。

2.2 水胶比的影响

透水混凝土的强度规律基本服从保罗米公式，水胶比直接影响混凝土的强度耐久性。但多孔的透水混凝土干硬性特点，使水泥浆包裹骨料均匀度决定其抗压强度的重要因素，甚至超过普通混凝土的影响。过少的用水量，使水泥浆体粘稠到不足以包裹骨料颗粒影响搅拌。低水胶比降低了骨料与水泥浆间粘结力，水灰比下降时，多孔透水混凝土的整体抗压强度提高并不明显。

2.3 强度不同胶结料的影响

与普通混凝土一样，相等条件下的透水混凝土强度随着水泥石强度的增加而提高。透水混凝土由于其骨料间距加大、颗粒间咬合因素下降，形成强度主要靠胶结材料的强度，所以胶结材料对透水混凝土的强度影响巨大。

3 试验分析

多孔性的再生粗骨料直接拌制再生混凝土会吸收拌合水，混凝土配合比设计强度为C25，选择两种不同强度原生废弃混凝土强度（RC-A和RC-B）作为再生粗骨料。通过表1配合比拌制混凝土拌合物，标准养护28 d和56 d，分别测试其抗压强度（表2）。

由表2中可以看出，再生粗骨料的取代率对再生混凝土的抗压强度影响很大。总体而言，再生混凝土的抗压强度随着再生粗骨料的增加而降低。当再生粗骨料取代率为30%和70%，再生混凝土的28 d、56 d时，抗压强度分别较普通混凝土低。由于再生粗骨料与新旧砂浆之间存在的黏结较为薄弱，且胶结强度又是透水混凝土强度的主要来源；再生混凝土本身的用水量也有所增加，而且其内部蓄水或少或多，再生粗骨料取代30%时，骨料蓄水池作用不明显，当取代率达到50%和70%时再生粗骨料内部蓄水过多，强度降低的缺点显现。由于再生粗骨料孔隙率高，在承受轴向应力时，易形成应力集中导致再生混凝土的强度降低。

4 结论

经过试验研究分析，在透水混凝土的效果上需要改进，再生混凝土质量还需要在其稳定性入手解决。

4.1 再生粗骨料的增强预处理

通过对再生粗骨料进行强化和预处理、改善再生粗骨料的粒形、去除其表面附着的水泥砂浆、减小再生粗骨料的孔隙率和二次破碎筛分等处理手段，提高再生混凝土的性能。

4.2 改善胶结材料的粘结强度

利用高性能外掺超细矿物质和外加剂的综合作用，加入界面改性剂改善再生粗骨料与水泥浆之间得薄弱区，提高胶结材料的粘结强度，保证透水再生混凝土的强度，利于工程运用。

参考文献

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