再生骨料透水混凝土性能及改性问题探析

2021-12-06高亚丽

砖瓦 2021年11期

高亚丽

（山西旅游职业学院，山西太原 030031）

1 再生骨料透水混凝土的定义与作用

再生骨料透水混凝土是一种由水泥、骨料、外加剂和水组成的，用再生骨料代替天然骨料制备的轻质透水混凝土。在此之前，关于制备透水混凝土已经有了基础理论，再生骨料可以对透水混凝土中的部分骨料进行相应的替换，通过合理的、科学的比例配制，对再生骨料进行破碎、清洗、分级，然后掺加到易腐烂的混凝土中，发挥再生骨料透水混凝土的抗压强度和透水性能。

研究再生骨料透水混凝土的强度、透水性和耐久度，对于开发再生骨料透水混凝土技术，建立资源节约型和环境友好型社会具有重大意义。水泥混凝土、沥青混凝土、砖块等材料是当今传统路面的主要构成材料，由这些材料组成的路面的强度比较高，整体性强度强，但是透水性却并不理想，因此，如果城市在雨季时期排水系统不畅，则会导致路面上造成大量积水，从而影响人们的正常生产生活。再生骨料透水混凝土是当前透水性路面的基础材料，而再生骨料作为透水性路面的全部或部分配料，具有诸多利于透水的特点。再生骨料在混凝土中的加入促使透水性路面的表面粗糙，同时内部还具有较大的孔隙率，透水性较强，由于其内部为多孔结构，因此具有良好的渗水能力，有利于解决城市中路面排水不畅的问题，可对城市中排水系统的压力进行改善，同时对城市中的雨水的回收利用率也进行了相应的提高，此外，还有利于降低环境温度，增加环境湿度，改善城市生态，缓解城市的“热岛效应”。

同时，我国每年的废弃混凝土对环境造成了严重的破坏。由于混凝土耐久性好，废弃物难以自然分解，容易产生永久性污染，给环境和生态带来不利影响。因此，对废弃的混凝土进行重新资源化处理以及合理化利用，在解决了建筑垃圾造成的环境问题的同时，还可以减少天然骨料的浪费，从而缓解自然资源与经济发展之间的矛盾。因此，利用废弃的墙体、房顶、楼梯等混凝土材料制作再生混凝土骨料，代替部分透水混凝土中的骨料，这样既可以利用废弃资源，又可以节约经济成本，还能起到改善环境等诸多作用。

2 再生骨料透水混凝土的基本性能

透水性和抗压强度这两个性能，是再生骨料透水混凝土最基本性能，而对再生骨料透水混凝土性能产生主要影响的有水灰比、再生骨料外加剂及粒径、水泥掺量还有成型方法等因素。

2.1 再生骨料透水混凝土的抗压强度

首先，对再生骨料透水混凝土抗压强度产生影响的关键因素之一是水灰比。当水灰比固定保持在0.25～0.45的数值之间时，再生骨料透水混凝土的抗压强度随水灰比的增大而先增大后减小。由于水灰比会对直接水泥浆的稠度产生直接影响，所以当水灰比过大的时候，这时的水泥浆体作为黏结材料，其浓稠度也就随着水灰比的不断降低而降低，这也就使得对骨料进行包裹的水泥浆体会渐渐变薄，从而导致了硬化后的再生骨料透水混凝土的抗压强度会相应降低。如果存在过小的水灰比时，水泥浆则难以对骨料进行完全的包裹，这也就会导致骨料中的黏结力不强，从而也就使再生骨料透水混凝土的抗压强度相对较差。

其次，再生骨料透水混凝土抗压强度随着再生骨料掺量的增加，会呈现出先增加后降低的趋势。再生骨料表面粗糙，当再生骨料的掺入量小于30%时，可以与天然骨料良好结合，骨料之间的摩擦力和稳定性都有了一定程度上的加强，同时，再生骨料透水混凝土的抗压强度也有了相应的增加。如果再生骨料的掺量高于50%时，再生骨料表面存在的大量旧砂浆和不规则裂缝，在荷载作用下容易沿着界面膨胀而发生损伤。因此，在天然骨料中可以添加一定比例的再生骨料，有利于界面黏结力的不断增加，从而对再生骨料透水混凝土的抗压强度也有了相应的提高。单一粒径范围的集料组合从而形成了透水混凝土，同时抗压强度也随着透水混凝土的粒径不断增大从而逐步降低，因此，再生骨料粒径的不断增大的同时，骨料之间的接触面积也在随之而减小，从而导致透水混凝土中的遮挡阻力减弱，这就对透水混凝土的抗压强度造成了直接的影响，特别是再生骨料中大粒径骨料的掺入，更加不利于透水混凝土抗压强度的增加。

最后，再生骨料透水混凝土内部孔隙结构也直接影响了抗压强度，确定目标孔隙率，是保证再生骨料透水混凝土强度的重要条件。混凝土的抗压强度是随着其孔隙度的增加，而呈反比例降低趋势的，其中，孔隙度范围为15%～30%。透水混凝土中充满骨料、浆体和孔隙，因此，透水混凝土中孔隙数量的增加同时，也会降低骨料之间的黏结强度，对再生骨料透水混凝土的整体抗压强度，起到削弱作用。

2.2 再生骨料透水混凝土透水性能

首先，水灰比对再生骨料透水混凝土的内部结构会产生一定的影响。当水灰比比较大的时候，水泥浆也就会具有较大的流动性，从而在重力的影响下，在透水混凝土的内部结构中，水泥浆会从孔隙中流向混凝土的底部，从而在水泥浆硬化后失去了自身的渗透性。而当水灰比比较小的时候，过于黏稠的水泥浆也会不利于水分在混凝土中的渗透。

其次，透水性也会受到再生骨料粒径的直接影响，在骨料粒径越大的情况下，混凝土的透水性也就会越好。大粒径再生骨料之间由于骨料颗粒较大，接触点和接触面积也就相对变小，这也就导致相邻骨料之间的孔隙有一定程度上的增大。

再次，透水混凝土中具有大量的孔隙结构，因此，混凝土中集料间的粘结面积小，这也就在一定程度上增加了混凝土内水分的流通。渗透系数和孔隙率的分布呈现出指数状态，随着孔隙率的增加从而不断增大。

最后，硅粉、粉煤灰等材料对再生骨料透水混凝土的充填效果较好。硅粉、粉煤灰等材料可以对混凝土内部的孔隙进行充分填充，减小孔隙的大小和孔隙的数量，从而影响其透水性能。随着不断增加硅粉和粉煤灰的掺量，渗透系数也就逐渐降低，如图1所示。

图1 再生骨料透水混凝土最基本的性能

3 再生骨料透水混凝土的改性研究

3.1 再生骨料粒径的选择

再生骨料的粒径越小，透水混凝土中的孔隙也就越小，分布也就更加均匀，骨料和混凝土的接触面积增加，也就导致了水的黏滞阻力的增加和水传输能力的削弱。同时，虽然随着粒径增大连通孔数增加，但孔隙率增大，骨料之间的接触面积不断减小，这也就会导致透水混凝土的强度显著下降。因此，增大目标孔隙度和再生骨料粒径会增加混凝土的透水性能，但同时也会相应地降低透水混凝土的强度，在配制透水混凝土的过程中，要充分考虑透水性能与强度两个因素，才能最大程度地发挥再生骨料透水混凝土的特点。

3.2 胶结层水泥用量

在水灰比相同，不增加粘结点的情况下，通过减小表面积，增加水泥浆厚度和增加接触面积也可以提高透水混凝土的强度。再生骨料的强度相对来说比较高，而水泥胶凝剂强度则较低一些，这也就使得骨料与水泥浆体的界面的过渡交界处的强度相对较弱，抗压能力也相对较差，当二者交界截面受到较大的外力作用，就会变得更加容易被破坏。因此，可以从提高黏结点的黏结强度以及界面过渡区状态，来提高透水混凝土的强度。

3.3 再生骨料取代率

随着再生骨料的增加，透水混凝土的孔隙度先减小后增大。当再生骨料置换到40%时，透水混凝土中的孔隙率则达到最小。并且，随着再生骨料用量的增加，混凝土渗透系数也是先减小而后增大。再生骨料的增加可以增加混凝土的孔隙率，在一定程度上也就加强了混凝土的渗透性，而置换适当的再生骨料，可以有效提高混凝土的抗压强度，因此选择科学、合理的替代率能使再生骨料透水混凝土的强度和渗透性平衡重量都达到最佳状态。