C20全废混凝土再生骨料透水混凝土配比试验

王琪，程海丽，高文轩，董瑞龙，苏小军

（北方工业大学土木工程学院，北京 100144）

随着我国城市的不断建设，建筑垃圾生产量持续增长，占城市垃圾的30%～40%[1]，但利用率不足5%，与韩国、日本等建筑垃圾利用率达到90%以上的发达国家相比差距很大，而且我国大部分垃圾在露天堆放或者填埋，造成了严重的生态危机。

目前我国天然骨料开采过度，国家严格控制天然骨料使用，把废混凝土作为骨料应用于制作透水混凝土，并符合性能要求，具有多重意义。蔡基伟[2]等利用大粒径骨料（5～10 mm）制备透水混凝土，但28天抗压强度仅为10.2 MPa，大多文献再生骨料仅是部分取代天然骨料。文中采用4.75～9.5 mm粒径废混凝土再生骨料全部取代天然骨料，研究水灰比、胶骨比及减水剂对废混凝土再生骨料透水混凝土性能的影响。

1 原材料及其性能

水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，3 d抗折、抗压强度分别为6.35 MPa，37.4 MPa，28 d抗折、抗压强度分别为7.2 MPa，67.2 MPa；

所用骨料全部为建筑物拆除的废旧混凝土，粒径4.75～9.5 mm，堆积密度为 1 381 kg/m3，表观密度为2 685 kg/m3，吸水率为2.2%，压碎指标为8%。减水剂为聚羧酸系减水剂。

2 试验方法

透水混凝土成型采用裹石法，即，先以一定水灰比的水泥净浆包裹骨料表面，再将剩余的水泥和水一起拌和，拌合物分两次装入模具，每一次大约装入模具的1/2，每次倒入拌合物后，在4周用小扁铲均匀插捣，每个边插捣10次，第二次插捣完成后将模具填满，用刮刀刮平，1 d后拆模，成型的试件，置于温度为24±2℃，相对湿度为79±8%的养护间养护至28 d。

强度测定参照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行，连通孔隙率测试参照CJJT 253—2016《再生骨料透水混凝土应用技术规程》进行，透水系数采用中国建筑材料科学研究总院研制的TS-100F II型透水混凝土测试仪测试，水位差固定15 cm，仪器如图1所示。

图1 TS-100F II型透水混凝土测试仪

3 配比设计

参照CJJT 253—2016《再生骨料透水混凝土应用技术规程》，配比设计强度目标为C20，连通孔隙率≥10%，透水系数≥0.5 mm/s。考虑到再生骨料多孔吸水性较强的特性，因此，水灰比较规范中规定的0.25～0.35较大，具体配比及其性能见表1。

表1 配合比及其性能

4 数据分析

4.1 胶骨比对透水混凝土性能的影响

比较表1中A1，A2，A3可以看出，水灰比为0.42时，随着胶骨比的增大，连通孔隙率降低，这是由于当骨料用量一定，胶凝材料量不足时，不足以包裹骨料表面，因而强度降低，但当胶凝材料量增加时，填充了骨料之间的孔隙，因而孔隙率下降。

4.2 水灰比对透水混凝土性能的影响

比较表1中A3与B1可以看出，胶骨比一定时，随水灰比减小，强度减小，而孔隙率增加，正好与普通混凝土中水灰比与强度的关系相反，这是因为，胶骨比一定时，水灰比减小即水泥净浆稠度增加，而透水混凝土为了保持孔隙率又不能振捣，因而影响了骨料之间的填充和粘结，致使强度降低，但孔隙率增大。

4.3 减水剂对透水混凝土性能的影响

从表1中的B组和C组可以看出，添加减水剂后，在低水灰时，相当于增加了水泥净浆的流动性，使其可充分地包裹骨料表面，并使拌合物流动性增加，从而使得骨料有较好的填充和堆集作用，因而强度增加，便孔隙率减少。但减水剂的掺量不宜太大，太大时对强度提高作用不明显，但孔隙率下降程度较大。

4.4 最优配比与规范对比

试验配比与CJJ/T 253—2016《再生骨料透水混凝土应用技术规程》[3]比较，如表2所示。从表1、表2可以看出，在胶骨比为0.32，水灰比为0.38～0.42时，以粒径为4.75～9.5 mm的废混凝土再生骨料配制的透水混凝土抗压强度和透水性指标完全满足相关规程要求。

5 结论与讨论

5.1 结论

（1）以废混凝土为粗骨料制备的透水混凝土，在相对提高水灰比的情况下，可以制备出抗压强度和透水指标满足规范的透水混凝土，28 d抗压强度最高可以达到22.9 MPa，透水系数远远大于规范要求。

表2 优选配比与规范对比

（2）在水灰比一定时，胶骨比的增加会降低透水混凝土的孔隙率。加入0.1%的减水剂可以有效提高透水混凝土的抗压强度。

（3）在胶骨比为0.32，水灰比为 0.38～0.42时，以粒径为4.75～9.5 mm的废混凝土再生骨料配制的透水混凝土抗压强度和透水性指标完全满足相关规程要求。

5.2 讨论

本试验试件未进行标准养护，致使透水混凝土试件的抗压强度偏低。若进行标准养护，强度还可以一定程提高。此外，成型方式等因素均可影响其性能，后续将进行进一步研究。