再生骨料透水混凝土基本性能的研究

2020-01-01董诗洋

四川建材 2020年11期

董诗洋，李洁，肖鹏，皮玲

(1.新余学院建筑工程学院，江西新余 338004；2.江西天辰宇辉建设工程有限责任公司，江西新余 338000)

0 前言

随着人们环保意识的提高，逐渐将废弃混凝土加以破碎、筛分、冲洗，使之成为一种新兴的建筑环保材料，并应用于基础设施建设领域，尤其是透水路面中。将废弃混凝土制备成再生骨料，替代了天然骨料，可以缓解天然砂石骨料的资源危机；同时，废弃混凝土再利用技术，在一定程度上有效解决了建筑垃圾处置难的问题。

1 再生骨料透水混凝土

传统路面主要采用水泥混凝土、沥青混凝土、砖块等材料铺筑而成，具有强度高、整体性好等优点，但透水性差，在长期降雨过程中易造成积水，影响人员及车辆的通行。再生骨料透水混凝土路面是基于透水混凝土，全部或部分采用再生骨料配制而成的。其具有面层粗糙、孔隙率大、透水性强、延展性好等特点[1]，可以有效改善排水问题，缓解城市排水系统压力，提高雨水的再利用率，充分发挥透水路面“蓄水池”功能。

2 配合比设计

透水性是再生骨料透水混凝土的基本性能指标之一。在配合比设计时，应首先确定设计目标孔隙率P，根据天然骨料、再生骨料、水泥和外加剂的参数，采用单位绝对体积法进行透水混凝土配合比设计。

配置1 m3的再生骨料透水性混凝土，配合比设计计算公式[2]为：

式中，m1、m2、mw、mc、ma分别为1 m3再生骨料透水混凝土中天然骨料、再生粗骨料、水、水泥和外加剂的用量，kg/m3；ρ1、ρ2、ρw、ρc、ρa分别为1 m3再生骨料透水混凝土中天然骨料、再生粗骨料、水、水泥和外加剂的表观密度，g/cm3。

3 基本性能研究

再生骨料透水混凝土最基本的性能包括透水性、力学性能和耐久性，主要考虑水灰比、再生骨料掺量和粒径、外加剂、掺合料、水泥用量、成型方法等因素的影响。基于众多学者对再生骨料透水混凝土的研究，从水灰比、再生骨料掺量及粒径、孔隙率、掺合料等影响因素着手，分别对其抗压强度和透水性能进行讨论。

3.1 抗压强度

3.1.1 水灰比的影响

水灰比是影响再生骨料透水混凝土抗压强度的关键因素之一。研究试验表明，当水灰比处于0.25～0.45时，随着水灰比的增加，抗压强度先提高再降低[2]。水灰比直接影响水泥浆稠度。当水灰比过大，作为粘结材料的水泥浆稠度降低，包裹在骨料周边的水泥浆更加稀薄，导致透水混凝土硬化后抗压强度降低；当水灰比过小，水泥浆难以全部包裹骨料，骨料之间的粘结力下降，进而削弱了抗压强度。

3.1.2 再生骨料掺量及粒径的影响

再生骨料作为透水混凝土的基本骨架之一，其掺量的多少和粒径的大小直接决定了透水混凝土的抗压强度。

透水混凝土的抗压强度随着再生骨料掺量的增加，呈现出先增后减的趋势[4]。当掺入量少于30%时，再生骨料表面粗糙、形状大小不一，与天然骨料之间形成较好的整体性，增加骨料之间的咬合力和摩擦力，使得抗压强度增大；当掺入量高于50%时，经过一系列破碎、冲洗等作用制备再生骨料，表面存有大量旧砂浆和不规则的裂缝，荷载作用下再生透水混凝土易沿着薄弱界面展开并发生破坏。因此，可掺入适当比例的再生骨料代替天然骨料，增加界面粘结力，进而提高抗压强度。

透水混凝土由单一粒径范围的骨料组成，其抗压强度随着粒径的增加而减小。再生骨料粒径的增加，使得骨料之间的接触面积减小，机械咬合作用减弱，且水泥砂浆不足以填充孔隙，直接影响其抗压强度。尤其是大粒径再生骨料的掺入，对透水混凝土抗压强度的影响较大。

3.1.3 孔隙率的影响

透水混凝土是一种多孔隙混凝土结构，其内部孔隙结构直接影响抗压强度的大小[5]。为保证透水混凝土具有一定的强度，合理确定目标孔隙率的大小是至关重要的。一般情况，抗压强度是随着孔隙率的增大而显著减小，且目标孔隙率的主要范围为15%～30%。透水混凝土内部由骨料、浆体和孔隙所填充，孔隙率的增加会减小骨料间的粘结强度，从而削弱了混凝土的整体抗压强度。