全再生骨料透水混凝土的制备及性能研究

达则晓丽 沙志阳

(西昌学院土木与水利工程学院 四川西昌 615000)

该文所述全再生骨料透水混凝土是采用再生骨料全部替代传统天然骨料的透水混凝土，其在保持了传统透水混凝土能够吸声降噪和透气透水等性能的基础上，在原材料的使用方面，实现了天然骨料资源的最大程度节约和再生骨料资源的较大程度回收利用，具有再生混凝土节材环保的特性[1]。全再生骨料透水混凝土的推广应用符合“海绵城市”和“无废城市”的建设思路，对缓解城市内涝、节能降耗、生态环保具有重要的现实意义[2]。

虽然再生骨料的大量使用能够带来巨大的社会效益和经济效益[3]，但是，再生骨料由于其基本性质不同于天然骨料[4]，作为粗骨料来制备透水混凝土时，其吸水率高、强度低等特点容易使透水混凝土的抗压强度较低，从而限制再生骨料透水混凝土的推广应用[5]。为解决此问题，试验设计从制备工艺和配合比等方面入手，细化制备方案，试图在保证一定透水能力的前提下，尽可能提高全再生骨料透水混凝土的抗压强度，以弥补由于再生骨料的使用所带来的抗压强度方面的弱势，为全再生骨料透水混凝土的相关研究提供参考。

1 试验原材料及方法

1.1 试验原材料

试验所用再生骨料为废弃混凝土经二次破碎筛分而得，粒径为5～10 mm，其基本性质如表1所示。

表1 再生骨料的基本性质

水泥采用昆明东山水泥生产厂生产的P.O 42.5硅酸盐水泥。其他材料还有硅灰、聚羧酸减水剂和水。

1.2 配合比设计

试验设置水胶比分别为0.21 和0.23，调整减水剂用量，硅灰掺量采用内掺法按胶凝材料的10%加入，配合比具体见表2。

表2 1 m3全再生骨料透水混凝土配合比（单位：kg）

1.3 混凝土试样的制备

全再生骨料透水混凝土拌合物的制备采用搅拌机机械搅拌的方式进行拌制。将所用原材料称量备用，并按图1所示流程投入搅拌机进行搅拌。

图1 全再生骨料透水混凝土拌合物拌制流程图

搅拌结束后倒出拌合物，观测其和易性，将和易性良好的拌合物进行装模成型。装模方式采用边插捣边加料法[6]进行。装入100 mm×100 mm×100 mm 的模具中，封上保鲜膜，放置于阴凉干燥处，24 h 后取出试样进行养护。养护方式采用自然条件下水中浸泡养护的方式进行。

1.4 性能测试

试验测试了全再生骨料透水混凝土拌合物的和易性、硬化后的透水系数和抗压强度。其中，和易性的检测以肉眼观测的方式进行，观察拌合物色泽是否均匀黑亮、水泥是否结块、水泥浆是否均匀稳定包裹于骨料表面、拌和物用手捏攥是否成团等现象。混凝土硬化后的透水系数采用NELD-PC376多功能透水系数测定仪进行测定。7 d 抗压强度则采用WAW-1000 型电液伺服万能试验机进行测定。

2 试验结果及分析

2.1 和易性

通过对全再生骨料透水混凝土拌合物和易性的检测，发现不同水胶比的情况下，减水剂的对应用量存在不同窗口范围。当水胶比为0.23 时，减水剂用量至少为胶凝材料用量的0.8%，拌合物方能进行拌和，否则难以搅拌均匀（或者拌合物表现得过干，流动性和粘聚性过差），随着减水剂用量的增加，拌合物和易性逐渐改善，但减水剂用量增加至胶凝材料的1.6%时，拌合物开始出现泌浆现象，胶凝材料浆体不能稳定、均匀地包裹于骨料外表面；当水胶比为0.21时，减水剂用量至少为胶凝材料用量的1.2%，拌合物方能进行拌合，否则难以搅拌均匀（或者拌合物表现得过干，流动性和粘聚性过差），随着减水剂用量的增加，拌合物和易性逐渐改善，当减水剂用量增加至胶凝材料的2.0%时，拌合物开始出现泌浆现象，胶凝材料浆体不能均匀、稳定地包裹于骨料外表面。可见，此次试验中，水胶比为0.23 时，减水剂用量适宜窗口范围为0.8%～1.4%；水胶比为0.21时，减水剂用量适宜窗口范围为1.2%～1.6%，然而，和易性影响因素众多，具体应根据实际情况进行适当微调，具体数据见表3。

表3 全再生骨料透水混凝土拌合物和易性

2.2 透水性能

全再生骨料透水混凝土的透水系数测试结果具体见图3。由图3 中数据可知，水胶比为0.23 和0.21 时，透水系数整体随减水剂用量变化的趋势相似，前期变化较小，当减水剂用量增加至某个量时，透水系数开始急剧增加。当水胶比为0.23 时，将减水剂用量控制在0.8%～1.4%之间，可使透水系数维持在6～9 mm/s之间，减水剂用量超过1.4%时，透水系数变化趋势开始发生突变，在减水剂用量为1.6%时，其透水系数增加至16.93 mm/s。水胶比为0.21 时，将减水剂用量控制在1.2%～1.6%之间，可使透水系数维持在7～9 mm/s之间，减水剂用量超过1.6%时，透水系数变化趋势同样开始发生突变，在减水剂用量为2.0%时，透水系数增加至18.41 mm/s。所有试样均具备一定的透水能力。

图3 全再生骨料透水混凝土的透水系数

2.3 抗压强度

图2 全再生骨料透水混凝土拌合物和试块

全再生骨料透水混凝土的7 d 抗压强度测试结果见图4。由图4数据可知，除A-5和B-4两个试样号对应的试样7 d抗压强度低于20 MPa，其余试样的7 d抗压强度均超过了20 MPa，最高为32.62 MPa。结合前述和易性和透水系数测试结果，发现将水胶比和减水剂用量进行协同调整，可获得和易性良好、具备一定透水能力，且7 d抗压强度在22～33 MPa之间的性能稳定的全再生骨料透水混凝土。

图4 全再生骨料透水混凝土的抗压强度

3 结语

该文在合理的工艺、配合比设计基础上，主要通过对水胶比和减水剂进行协同调整，在确保和易性良好，且具备一定透水能力的基础上，试图获得抗压强度尽可能高的全再生骨料透水混凝土。主要结论为以下几点。

（1）在适量的减水剂用量范围内，水胶比为0.23和0.21 时，均可获得和易性良好的全再生骨料透水混凝土。在文中所述的试验条件下，水胶比为0.23时，减水剂用量适宜窗口范围为0.8%～1.4%；水胶比为0.21时，减水剂用量适宜窗口范围为1.2%～1.6%。

（2）在拌合物和易性良好的前提下，所得全再生骨料透水混凝土均具备一定透水能力，且7 d抗压强度均超过20 MPa，最高为32.62 MPa。

（3）合理调整全再生骨料透水混凝土的制备条件，可在一定程度上有效弥补由于再生骨料的大量使用所带来的抗压强度方面的弱势，为全再生骨料透水混凝土的进一步研究提供参考。