高原环境下再生骨料透水混凝土抗冻耐久性试验

于国庆 李书林 谢 雪 尹宜胜 蒋明芳

（西藏大学，西藏 拉萨850000）

1 研究现状

Zaetang 等[2]探讨了透水混凝土的强度、透水性和表面耐磨性。结果显示，再生骨材混凝土的耐压强度随着可替代材料的增加而增大后减小，耐磨性随着可替代材料的增加而提高。

郭磊等[3]研究了再生骨材透水混凝土的力学性能、透水性和耐磨性。

王雅思等[4]研究了集料类型、目标孔隙率和不同成型方法对再生骨料透水混凝土力学性能和物理性能的影响。

2 试验

2.1 试验材料选择及配比设计

采用P.O42.5 级普通硅酸盐水泥；子石料的选择应满足4.75～9.5mm 的粒径。天然粗骨料的选择应注意外观密度，要求密度为2710kg/m3。通过破碎获得粗骨料砾石。采用ISO 标准细砂骨料，细砂骨料的细度为2.66。粗骨料的使用量为基准8%。与微粉混合时，要求二氧化硅含量为94.33%。FDN- 萘系高效减水剂，减水率稳定在21%，试验均采用普通自来水关于具体的配制成本及其要求如表1 所示。

2.2 试验流程

表1 再生骨料透水混凝土配合比/（kg/m3）

（1）试验测试主要方法

根据实验流程制作透水混凝土，将制作好的透水混凝土分为10 组，每组透水混凝土均为4 块，规格为100mm 边长的长方体，采用随机选取的方法在每组混凝土块中选择3 块，进行多次冻融处理，再分别检验各自的单轴抗压强度。24d 为创建标准养护条件及最佳持续时间，24d 结束后转入至室温环境中，对其进行为期4 天的饱水处理，每组透水混凝土在此条件下进行10次冻融循环试验。全程的检测工作，有抗压强度、连续孔隙率及透水系数三项指标，具体方式为每检验一次指标需要完成10 次冻融循环。

（2）孔结构测试方法

再生骨料多孔混凝土的内部研究，因为孔隙率的变化，采用螺旋ct 机不同透水性对混凝土试件冻融次数（100mm×100mm×100mm）扫描,扫描间距2.5mm，然后导入图像的模拟软件，调整后，骨料透水混凝土内部的真实感与医疗分布直观的具体的ct 扫描测试的过程，如图1。另外，利用图像处理软件image-proplus6，进一步分析CT 图像，得到了冷冻融化次数循环中透水混凝土样品间隙结构的特征。

3 结果与讨论

3.1 透水系数与冻融次数的关系

图2 展示出了伴随冻结融化循环次数的渗透系数和连续间隙度的变化曲线。其结果，再生骨材透水混凝土的渗透系数和连续空隙率随着冻结融解次数的增加而增大。在冻融循环过程中，增加了透水混凝土内部间隙结构的变化程度。这是由于透水混凝土本身具有多孔骨架的特性，在冻胀力和静水压力共同作用下，骨料与周围水泥面会发生开裂，经过机械破碎后的再生粗骨料，含有很多裂纹，有非均匀的形状和棱角，且表面黏附水泥砂浆，导致其吸水量增大，在连续几次的冻融循环作用下，骨料之间薄弱处易发生错动、开裂，造成试件内部的连通孔隙逐渐萌生、扩展甚至贯通为宏观裂缝，进而引起透水系数和连通孔隙率与冻融循环次数成正比。

图1 试件CT 扫描试验

图2 连续孔隙率和透水系数随冻融次数变化曲线

3.2 抗压强度与冻融次数之间的关系

图3 显示了以冻结和解冻周期数为基础的抗压曲线。分析可知，冻融后再生骨料透水混凝土的力学性能与连续孔隙率和透水系数成反比，这是由于透水混凝土试块主要依靠粘结咬合能力来承受和传递荷载，随着冻融循环次数的增加，开裂、错动等现象频繁发生，内部连通孔隙变大，使透水混凝土的整体密度降低，进而宏观上表现为力学性能的下降。

4 结论

4.1 再生水泥的连续孔隙度和渗透率冻结量，在冻结周期内，最外侧粗骨料脱离基体，逐渐分解，并存在渗透性裂缝；在冻结和解冻周期中，最外观的总合从基质中分离出来，逐渐剥去，有裂缝穿过基质和基质。

4.2 通过图像处理后CT 扫描配置文件可以用来描述再生骨料透水混凝土冻融环境下，内部孔隙结构连接，扩展，特点和冻融损伤的发展，通过进一步分析每个扫描部分孔径的分布频率直方图，孔隙大小分布，正态分布函数可以看到正态分布曲线呈“矮胖”状态，曲线右移。

4.3 混凝土内部孔隙结构的平均孔隙大小随冻融次数的增加，CT 扫描部分的平均孔隙度、渗透系数和连接孔隙度与平均孔隙大小成正比，和再生骨料透水混凝土的抗压强度成反比。