再生骨料透水混凝土透水性能试验研究

再生骨料透水混凝土透水性能试验研究

李丽琴李卫平唐晶

金华职业技术学院浙江金华321007

摘要：本研究通过试验分析了水灰比和粉煤灰掺量对再生骨料透水混凝土连续孔隙率的影响。结果表明：再生骨料透水混凝土连续孔隙率随着水灰比的增大而增大；粉煤灰掺量不宜过大，掺量越大，连续孔隙率越小；连续孔隙率越大，透水性能越好，强度越低；配合比设计合理，再生骨料透水混凝土强度和连续孔隙率能够满足国家现行相关标准的规定。

关键词：再生骨料；透水混凝土；连续孔隙率；水灰比；粉煤灰

近几年，国家大力推广海绵城市的建设，海绵城市是能够像海绵一样“吸收水”和“释放水”的城市，主要通过加强城市建设规划，充分发挥建筑、可透水道路、水系、绿地广场等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市雨水系统。建设海绵城市就需要有“海绵体”，而再生骨料透水混凝土就是一种绿色的“海绵体”。

再生骨料透水混凝土是再生骨料取代率为30%及以上、由粗骨料及水泥基胶结料经拌合形成的具有连续孔隙结构的混凝土。与传统混凝土相比，再生骨料透水混凝土具有以下优点[1-3]：缓解城市排水压力，防止城市内涝；减少地表径流，防止地下水污染；吸声,降低噪音污染；吸收太阳辐射，缓解热岛效应；解决建筑垃圾的堆放和处理问题；骨料再生利用符合生态环保和可持续发展原则；再生骨料透水混凝土具有诸多生态方面的优点，是一种新型的绿色材料，因此，再生骨料透水混凝土具有广泛的应用前景。

另一方面，城市扩建拆产生大量的建筑垃圾，据保守估计，我国每年产生废弃混凝土约1亿吨左右[4]，这些建筑垃圾严重影响和污染城市环境，破坏城市生态环境。因此，以废弃混凝土为再生骨料制备生态透水混凝土引起学术界和工程界的广泛兴趣[5-7]。以废弃混凝土为再生骨料制备生态透水混凝土不仅可以保护环境，而且可以节约资源，具有良好的经济效益和社会效益。

再生骨料透水混凝土的透水性能影响因素众多，本试验重点研究水灰比、粉煤灰掺量对再生骨料透水混凝土连续孔隙率的影响规律。

1试验方案

1.1试验原材料

试验用水泥采用P•O42.5水泥。外加剂选用聚羧酸系高效减水剂。矿物掺合料采用一级粉煤灰。

再生粗骨料采用浙江天晟建材股份有限公司提供的C50废弃混凝土试块，经破碎、筛分，选取粒径4.75mm～9.5mm再生骨料；再生粗骨料性能如表1所示，满足现行国家标准《再生骨料透水混凝土应用技术规程》[8]（CJJ/T253-2016）的规定。

表1再生骨料技术参数

1.2试验配合比

根据《再生骨料透水混凝土应用技术规程》[8]规定，骨料选用单粒级配，粒径为4.75mm～9.5mm，水胶比选择0.25、0.30、0.35，设计强度C20，粉煤灰掺量分别为0、10%、20%、30%，减水剂掺量2%～3%。

1.3成型工艺及养护

图1再生骨料透水混凝土试件

试验选用水泥裹石法，先把水泥、粉煤灰、高效减水剂和部分水放入搅拌机,进行第一次搅拌,形成水泥浆后,再加入再生骨料和剩余的水,进行第二次搅拌,形成混凝土。将新拌再生骨料透水混凝土分3层装入尺寸为150mm×150mm×150mm试模中，放在振动台上振动5秒，表面刮平，成型好的试件用塑料薄膜覆盖养护，防止水分蒸发。试件养护1d后拆模，放在标准养护箱中养护28d，用于测定抗压强度。试件如图1所示。

2再生骨料透水混凝土连续孔隙率试验方法

按照《再生骨料透水混凝土应用技术规程》[8]附录A规定采用质量法测试混凝土的连续孔隙率。采用150mm×150mm×150mm的标准立方体试件，每组3块。先将试件放入（105±5）℃烘箱中烘至恒重，冷却后，用游标卡尺量出试件尺寸，计算试件体积V；然后将试件完全浸泡在水中，待无气泡冒出时，称量试件在水中的质量m1；最后将试件放入60℃烘箱中烘24h，测其质量m2。孔隙率的计算按下式进行，取3个试件的平均值作为再生骨料透水混凝土连续孔隙率。

3试验结果及分析

3.1水灰比对再生骨料透水混凝土连续孔隙率的影响

图2给出了掺加不同掺量粉煤灰的再生骨料透水混凝土连续孔隙率随水灰比的变化规律。由图2可以看出，在粉煤灰掺量相同的情况下，再生骨料透水混凝土连续孔隙率随着水灰比的增大而增大。随着水灰比的增大，水泥浆变得稀薄，流动性变大，黏聚性和保水性变差，这一点在搅拌水灰比为0.35那组混凝土时表现的尤为明显。由于骨料表面的水泥浆体厚度变薄，导致骨料之间的黏结力下降，并且在混凝土硬化过程中，由于多余的水分流失，在水泥浆体内留下大量的连通孔隙，使混凝土连续孔隙率增大。因此，再生骨料透水混凝土的水灰比不宜过小。

3.2粉煤灰掺量对再生骨料透水混凝土连续孔隙率的影响

图3给出了不同水灰比再生骨料透水混凝土连续孔隙率与粉煤灰掺量之间的关系。由图3可以看出，再生骨料透水混凝土连续孔隙率随粉煤灰掺量的增加而减少。粉煤灰掺量越大，再生骨料透水混凝土连续孔隙率越小，粉煤灰会与水泥的水化产物发生二次水化反应，改善混凝土中水泥石的孔结构，使水泥石孔隙率降低，使混凝土变得更加密实；粉煤灰还具有微骨料填充效应，可以减少混凝土的孔隙率，特别是填充了浆体中毛细孔的通道降低再生骨料透水混凝土连续孔隙率。因此，粉煤灰掺量不宜过多。

3.3混凝土强度与孔隙率关系

表2给出了不同水灰比、不同粉煤灰掺量下再生骨料透水混凝土的强度与连续孔隙率。从表2可以看出再生骨料透水强度随着连续孔隙率的增大而降低，两者成反比关系。连续孔隙率越大，再生骨料透水混凝土的透水性能越好，但强度越低。因此在设计再生骨料透水混凝土配合比时，应综合考虑强度与连续孔隙率的关系，选择适宜的水灰比和粉煤灰掺量。

表2再生骨料透水混凝土强度与孔隙率

4结论

（1）水灰比是影响再生骨料透水混凝土连续孔隙率的重要因素，随着水灰比的增加，混凝土连续孔隙率显著增加，因此，水灰比不宜过小。

（2）再生骨料透水混凝土连续孔隙率随着粉煤灰掺量增加而减小，因此，粉煤灰掺量不宜过大。

（3）只要配合比设计科学合理，再生骨料透水混凝土强度与连续孔隙率能够满足国家现行相关标准的规定[9-10]。

参考文献：

[1]霍亮．透水性混凝土路面材料的制备及性能研究[D]．南京:东南大学，2004．

[2]ParkSB,TiaM.Anexperimentalstudyonwater-purificationpropertiesofporousconcrete[J].CementandConcreteResearch,2004,32(2):177-184.

[3]ParkSB,SeoDS,LeeJ.Studiesonthesoundabsorptioncharacteristicsofporousconcretebasedonthecontentofrecycledaggregateandtargetvoidratio[J].CementandConcreteResearch,2005,35(9):1846-1854.

[4]李秋义．建筑垃圾资源化利用技术[M]．北京:中国建材工业出版社，2011．

[5]张朝辉，杨江金．透水混凝土及其生态效益分折[J]．砖瓦，2007(12):58-60．

[6]冯德成，张鑫，许永吉．水泥稳定碎石排水基层级配和胶浆设计[J]．公路，2011(1):203-206．

[7]PRATTCJ．Useofpermeable，reservoirpavementconstructionsforstormwatertreatmentandstorageforreuse[J]．WaterScienceandTechnology，1999(39):145-151．

[8]CJJ/T253-2016再生骨料透水混凝土应用技术规程[S].

[9]CJJ/T135-2009透水水泥混凝土路面技术规程[S].

[10]JTGD40-2002公路水泥混凝土路面设计规范[S].

基金项目：浙江省教育厅科研项目(Y201636167)；金华市科学技术研究计划项目（2017-4-095）；浙江省高等学校访问工程师校企合作项目（FG2016028）：再生骨料透水混凝土的制备及其性能研究