再生骨料透水混凝土性能研究及优缺点分析

2021-03-31于国庆

四川水泥 2021年3期

于国庆谢雪

（西藏大学，拉萨 850000 ）

1 引言

改革开放以来，伴随着基建行业的发展,大型建筑废料的产生已成为必然，特别是在一些城市基建发达的大城市,建筑废料工业中所产生的建筑废料如何进行清洁处理已发展成为一大经济困境和难题,这些建筑废物已经给我们的经济环境生活造成了巨大的经济危害。因此，为了解决建筑废料所带来的危害，当务之急是如何处理在基建过程中产生的建筑废物，再生骨料透水混凝土便是解决这一问题的措施。

2 建筑垃圾现状

目前，我国建筑垃圾主要来自农村房屋改造。被拆除房屋主要由方砖、水泥砂浆、钢筋等组成。在这些组成成分中，砖渣比重较大，混凝土渣相对于砖渣较小，废弃的钢筋、木材、塑料含量较大。图1 是建筑垃圾材料，图2 为建筑垃圾材料中剔除的废木材和废钢筋。

图1

图2

由于建筑垃圾通常直接收集掩埋，长期的日晒雨淋使建筑废料与整个土壤混合，污染物进入土壤，引发许多生化反应，造成土壤结构破坏，严重的会造成大面积土壤污染，建筑垃圾的组成成分较多，处理不得当就会产生较多的污染物。大自然的过滤速率主要来自于雨水的冲洗和净化，地下水或地表水携带建筑垃圾进入封闭回路对周围环境造成严重的水资源污染。在温度、湿度适宜的情况下，有机物分解建筑废料会产生有害气体，如石膏废料，其中含有大量的硫酸盐，在厌氧条件下，硫酸盐被转化为含有硫化氢的气体，在氧气不充足条件下，废弃的木材或纸张也可能分解并产生有害气体，对于有害气体处理不当释放到空气中就会对环境造成严重污染。

大部分建筑垃圾直接用于道路建设中，节约了大量的砂石，有效地节约了土地资源。在我国很多地方，一块适合修筑路基的石头也是非常稀缺的资源，建筑完工需要数百公里，长途运输大大增加了工程成本。同样，中国的资源也是相对的缺乏。如果建筑材料不能再利用，它们的处理将会带来严重的经济和生态环境负担。

另外，近几年来人们对资源重复利用和环境保护的理念认识更加深入，政府出台了很多限制采砂的法律法规，主要是为避免环境破坏，保护资源，如果经济发展伴随着环境破坏，那社会各个领域都将会受到影响。环境保护和资源再利用是可持续发展的前提，建筑垃圾再利用便符合这一理念。

3 再生混凝土原材料的性能

3.1 粗集料

粗集料采用19.0～37.5mm、9.5～19.0mm、4.75～9.5mm 规格的碎石，其技术性质如下表。

粗集料技术性质

3.2 建筑垃圾再生骨料

再生骨料透水混凝土采用4.75～31.5mm 规格的骨料，其技术性质如下表。

建筑垃圾再生料的颗粒组成范围

3.3 细集料

细集料采用0～4.75mm 的石屑，其主要技术性质见下表。

细集料检测结果

4 影响混凝土基本性能的因素

影响再生骨料透水混凝土基本性能的因素有很多，例如：骨料的颗粒粒径大小、水灰比、孔隙率、外加剂（增稠剂、减水剂）的使用、配制混凝土时采用不同的配合比等。再生骨料透水混凝土的抗压强度和透水性能主要受水灰比和孔隙率的影响，以下我将这两个因素对混凝土的影响进行分析。

4.1 水灰比对抗压强度的影响

水灰比作为影响混凝土抗压强度的关键因素一直是研究的重点。罗付军在高性能引气路面混凝土研究中提到，当混凝土的水灰比介于0.25～0.45 之间，抗压强度会随着混凝土水灰比的增加表现出先增加后降低的趋势[1]。水灰比对水泥浆的影响较大，水泥浆是将骨料与骨料之间连接起来的胶凝材料，用水过多，水灰比变大，水泥浆稠度会相应的降低，同时也降低了混凝土抗压强度；水泥用量大，导致水灰比降低，水泥浆难以与骨料结合，最终也会降低再生骨料透水混凝土的抗压强度。

4.2 孔隙率对抗压强度的影响

透水混凝土内部具有较为丰富的孔隙结构，以便在有水聚集的情况下较好的进行排水。透水混凝土是一种多孔隙混凝土结构，抗压强度与混凝土内部的孔隙结构有很大关系[2]。物理学中讲到物体的密度越大其抗压强度越高，对于透水混凝土同样适用，为了从孔隙率方面提高再生骨料透水混凝土的抗压强度，我们就要增强水泥浆体及胶凝材料的密度。再生骨料透水混凝土的抗压强度与孔隙率的关系：孔隙率增大抗压强度先增加后降低。再生骨料、水泥砂浆是组成混凝土的原料，混凝土内部孔隙结构决定了它透水性能的优劣，当孔隙率增大时，骨料难以与水泥浆体结合，混凝土的抗压强度降低。

4.3 水灰比对透水性能的影响

再生骨料透水混凝土主要由骨料、水泥浆体组成，水泥浆体的流动速率受水灰比的影响较大。下面我将从“加水过多”、“加水泥过多”两方面对再生骨料透水混凝土的透水性产生的影响进行讨论。当拌合砂浆加入水过多则会导致水灰比过大，从而使水泥浆体流动性增大，使透水混凝土内部结构紧密，最终会使再生骨料透水混凝土的透水性大幅度降低乃至消失；当拌合砂浆加入水泥过多则会导致水灰比过小，骨料之间粘合难度增大，水灰比降低导致混凝土内部孔隙难以形成，混凝土透水性能降低。根据陈春，徐丹所做水灰比与抗压强度和透水性能实验显示：将10%-30%再生骨料与不同水灰比水泥浆体混合得到的再生透水混凝土的最佳水灰比约为0.4，掺50%再生骨料得到的再生透水混凝土的最佳水灰比大约是0.45[3]。

4.4 孔隙率对透水性能的影响

再生混凝土内部骨料与骨料之间存在较多空隙，多孔结构使水流能够在混凝土内部流动，达到透水的性能要求。根据杨晴对再生混凝土的研究，再生混凝土的孔隙率、透水系数呈指数形式，和普通透水混凝土描述的基本一致[4]。在建筑垃圾再生材料中，再生砖渣的透水率最高，如果建筑垃圾再生填料中再生砖渣的含量越高即孔隙率越大，则填料的透水性能越高，再生混凝土渣的含量越高，导致混凝土内部粘结程度变大，进而使孔隙率减小，最终导致再生骨料透水混凝土的透水性能降低。

5 再生骨料透水混凝土优缺点

5.1 优点

海绵城市中应用广泛，其透水性能可以解决城市积水等问题，特别是像南方和沿海城市在雨季来临时，透水混凝土可以大幅度提高排水效率，缓解城市内部排水压力；对于减少“噪音污染”具有显著成效，再生骨料透水混凝土内部中存在很丰富的孔隙结构，而孔隙结构对于声音具有较好的吸附和消除功能，将其应用于居民建筑周围可以很好的降低噪声所带来的危害；再生骨料透水混凝土的利用也是积极响应国家号召，对于建筑废料再利用也体现了“绿色环保”理念，同时，建设基础设施需要大量的建筑材料来满足当代建设需求，而我国砂石等资源逐渐匮乏，资源供不应求，再生骨料混凝土正好解决了这方面存在的问题。

5.2 缺点

无论是由再生骨料透水混凝土修建的建筑还是路面，后期维护难度大、成本高，特别是再生混凝土路面中孔隙结构较为丰富，容易使粉尘进入孔隙内部造成孔隙堵塞进而影响透水性能；我国对于再生骨料透水混凝土的研究较晚，属于初级阶段，在技术、资金等的很多方面还不够成熟和完善；再生骨料透水混凝土在应用过程中存在施工难度大的问题，需要现场拌制，而且在15 分钟内就需要摊铺完成，它的强度还达不到普通建筑材料的强度，当下投入到实际中使用并得到良好反馈的实例还不多，需要进一步研究实验。

6 展望

将再生骨料透水混凝土应用到施工中，可以高效解决建筑废料的处理、安置问题，建筑垃圾堆积掩埋问题得到有效解决，同时城市环境质量和公共卫生也会得到显著改善。可将建筑垃圾转化为再生原料，减少建筑垃圾掩埋占地问题也会降低施工过程中建筑废料对环境的破坏。实现生态环境保护和建设有序循环的发展目标城市。为工程建设提供新型建材，解决砂石料短缺问题，节约砂石料等现有资源。

如果将再生骨料技术应用推广到全国乃至世界建设工程领域中，绿色道路的建设将带来巨大的经济效益和社会效益。

综上所述，建筑垃圾的处理利用对建筑工程的材料选择范围，对当地的环境保护和废物利用，对工程质量和节约投资均具有积极的作用。