海绵城市建设中再生骨料透水混凝土的研究进展

董诗洋 李洁 肖鹏 郭秋兰 冯刘宝 游美斯

【摘要】再生骨料透水混凝土路面是集排水、降噪、调节温湿度、抗滑、美观等功能于一体的建筑结构，主要应用于休闲广场、人行道及停车场等工程。基于海绵城市建设这一理念，总结了再生骨料透水混凝土分别在力学性能、透水性能和耐久性三方面的基本性能，指出当前海绵城市建设中存在的问题，并提出今后有待进一步研究的方向。

【关键词】再生骨料;透水混凝土;海绵城市;性能研究

【中图分类号】TU528

【文献标识码】A

随着我国城镇化建设的快速发展，在取得惊人成绩的同时，基础设施建设过程中也存在一系列的问题，如：大量建筑垃圾的处理，砂、石等天然资源的过度开采，城市内涝、热岛效应等。近年来，绿色、环保与可持续发展理念在人们心中根深蒂固，建筑垃圾再利用已成为建筑工程领域研究热点之一，国内外学者就再生骨料透水混凝土在海绵城市中的应用进行了研究。将废弃混凝土或黏土砖等制备成再生骨料，经过配合比设计运用于透水路面中，有效解决建筑垃圾处置难的问题，降低砂、石等天然资源的开采与使用，缓解城市排水系统压力，提高雨水的再利用率，进而逐步改善生态环境。

1 概念

1.1 海绵城市

海绵城市，是指在应对自然环境变化时，城市能够展现出良好的“弹性”。即：下雨时，路面具有吸水、储水、渗水与净水的功能;必要时又能将储存的雨水进行“释放”，实现水资源的再利用。

1.2 再生骨料透水混凝土

再生骨料透水混凝土，是由天然骨料、再生骨料、胶凝材料、水、外加剂和矿物掺合料等按一定比例和工艺配制而成的一种多孔轻质混凝土材料。

1.3 两者的联系

《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》（国办发[2015】75号）指出：海绵城市要将70%的降雨就地消纳和利用。《2018中国海绵城市建设白皮书》显示：我国62%的城市遭受内涝问题的侵害。由此可见，海绵城市的建设已迫在眉睫。同时，再生骨料透水混凝土具有面层粗糙、孔隙率高、透水性强、吸水性大、延展性好和一定的强度等特点。在海绵城市建设中开展再生骨料透水混凝土的研究具有重要的作用，在带动城镇建设高速发展的前提下，缓解建筑垃圾的产生，充分发挥透水路面“蓄水池”功能，注重对生态环境的保护。

2 再生骨料透水混凝土的基本性能研究

2.1 力学性能

再生骨料透水混凝土具有一定的抗压强度，可达30MPa;但抗折强度、抗拉强度较小。研究表明，其强度的主要影响因素包括四个方面：（l）水灰比的影响。水泥浆作为骨料间的粘结材料，硬化后的强度直接影响到混凝土的强度。然而，水泥浆稠度的大小与水灰比有关。水灰比越大，水泥浆越稀，则强度越小;反之越大。（2）再生骨料粒径的影响。再生骨料作为透水路面的基本骨架，承受上部各种荷载的作用。再生骨料粒径越大，骨料间的接触面积越小，使得机械咬合作用与摩擦力降低，导致强度变小。（3）再生骨料替代率的影响。再生骨料是经过一系列机械破碎、人工筛分、冲洗得到的，其表面存在大量微裂縫、水泥砂浆等杂质，再生骨料的强度较天然骨料较低。因此，当再生骨料替代率太大时，会造成混凝土强度偏低。（4）孔隙率的影响。成型方式的选择、配合比的设计等均与到混凝土内部孔隙率有关。机械振动有利于混凝土中气体的排出，孔隙率减小，结构更加致密;进行配合比的设计时，需考虑孔隙率的大小，以保证再生骨料透水混凝土的强度。

2.2 透水性能

再生骨料透水混凝土是一种多孔隙混凝土结构，透水系数和连续孔隙率是其透水性能的重要指标。工程实际应用中，要使得混凝土具备一定的透水性，可从两个方面着手。一是满足cjj/135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》和CJJ/T253-2016《再生骨料透水混凝土应用技术规程》等相关规范的要求。二是分析透水混凝土的物质组成。影响其透水性能的主要因素有：（1）孔隙率的影响。雨水主要通过混凝土内部连通的孔隙而流动，为确保混凝土的透水性能，一般要求内部孔隙率要达到20% - 30%。水泥浆的多少、再生骨料粒径的大小及掺合料等直接影响到孔隙率的大小。水泥浆过多，填补内部孔隙，可能无法形成连接孔隙，导致透水系数变小，透水性能降低;再生骨料粒径越大，骨料之间的孔隙率增大，透水性能越好;硅灰、粉煤灰等掺合料具有较好的填充效应，随着硅灰和粉煤灰掺量的增加，孔隙率降低，透水系数相应降低。（2）再生骨料替代率的影响。再生骨料主要包括废弃黏土砖和混凝土块等建筑材料，较天然骨料相比，其具有吸水率高、蓄水能力强和透水性好的特点。随着再生骨料使用量的增加，呈现出较好的透水性能。

2.3 耐久性

由于周边各类环境因素的作用，再生骨料透水混凝土的耐久性也会受到一定的影响。再生骨料自身强度较小、表面留有老旧砂浆;同时，混凝土结构孔隙率大，且大多为连续孔隙，吸水性强，在长期荷载作用下，其抗冻和耐磨等性能会有所降低。

3 存在的问题

3.1 强度与透水系数相反关系

再生骨料透水混凝土具有强度不高、透水性强的特点，工程应用范围较为狭窄，大多在休闲广场、住宅小区、园路、景观道路以及停车场中使用。强度与透水系数具有反比例关系，在满足强透水性的同时，如何较大提高再生透水混凝土的强度是今后仍需进一步重点研究的工作。

3.2 后期维护复杂

由于泥土粉尘、雨雪和车辆荷载等外界因素的影响，由再生骨料透水混凝土修建的路面面层结构的孔隙极易堵塞，导致透水性能下降，影响了路面的长期使用。如何防止结构孔隙阻塞，做好后期维护工作，延长再生骨料透水混凝土的使用寿命也是至关重要的。

3.3 工程应用研究不够深入

我国对再生骨料透水混凝土的研究起步较晚，大多研究集中在各影响因素对再生骨料透水混凝土性能的理论研究。如何将理论研究指导于工程实践中值得深入研究。

4 总结

本文围绕再生骨料透水混凝土的基本性能研究进行阐述，对当前海绵城市研究过程中存在的问题展开了讨论，并指出今后研究关注的方向。再生骨料透水混凝土是集排水、降噪、调节温湿度、抗滑、美观等功能于一体的一种新兴的建筑环保材料。在日益突出的环境问题面前，再生骨料透水混凝土的应用与推广，符合“海绵城市”的建设理念，两者的有机结合与共同研究，势必会带来良好的生态环境效应。

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[作者简介]董诗洋（1997-），男，吉林松原人，新余学院本科生。