全再生骨料透水混凝土的制備及性能研究

達則曉麗 沙志陽

(西昌學院土木與水利工程學院 四川西昌 615000)

該文所述全再生骨料透水混凝土是采用再生骨料全部替代傳統天然骨料的透水混凝土，其在保持了傳統透水混凝土能夠吸聲降噪和透氣透水等性能的基礎上，在原材料的使用方面，實現了天然骨料資源的最大程度節約和再生骨料資源的較大程度回收利用，具有再生混凝土節材環保的特性[1]。全再生骨料透水混凝土的推廣應用符合“海綿城市”和“無廢城市”的建設思路，對緩解城市內澇、節能降耗、生態環保具有重要的現實意義[2]。

雖然再生骨料的大量使用能夠帶來巨大的社會效益和經濟效益[3]，但是，再生骨料由于其基本性質不同于天然骨料[4]，作為粗骨料來制備透水混凝土時，其吸水率高、強度低等特點容易使透水混凝土的抗壓強度較低，從而限制再生骨料透水混凝土的推廣應用[5]。為解決此問題，試驗設計從制備工藝和配合比等方面入手，細化制備方案，試圖在保證一定透水能力的前提下，盡可能提高全再生骨料透水混凝土的抗壓強度，以彌補由于再生骨料的使用所帶來的抗壓強度方面的弱勢，為全再生骨料透水混凝土的相關研究提供參考。

1 試驗原材料及方法

1.1 試驗原材料

試驗所用再生骨料為廢棄混凝土經二次破碎篩分而得，粒徑為5～10 mm，其基本性質如表1所示。

表1 再生骨料的基本性質

水泥采用昆明東山水泥生產廠生產的P.O 42.5硅酸鹽水泥。其他材料還有硅灰、聚羧酸減水劑和水。

1.2 配合比設計

試驗設置水膠比分別為0.21 和0.23，調整減水劑用量，硅灰摻量采用內摻法按膠凝材料的10%加入，配合比具體見表2。

表2 1 m3全再生骨料透水混凝土配合比（單位：kg）

1.3 混凝土試樣的制備

全再生骨料透水混凝土拌合物的制備采用攪拌機機械攪拌的方式進行拌制。將所用原材料稱量備用，并按圖1所示流程投入攪拌機進行攪拌。

圖1 全再生骨料透水混凝土拌合物拌制流程圖

攪拌結束后倒出拌合物，觀測其和易性，將和易性良好的拌合物進行裝模成型。裝模方式采用邊插搗邊加料法[6]進行。裝入100 mm×100 mm×100 mm 的模具中，封上保鮮膜，放置于陰涼干燥處，24 h 后取出試樣進行養護。養護方式采用自然條件下水中浸泡養護的方式進行。

1.4 性能測試

試驗測試了全再生骨料透水混凝土拌合物的和易性、硬化后的透水系數和抗壓強度。其中，和易性的檢測以肉眼觀測的方式進行，觀察拌合物色澤是否均勻黑亮、水泥是否結塊、水泥漿是否均勻穩定包裹于骨料表面、拌和物用手捏攥是否成團等現象。混凝土硬化后的透水系數采用NELD-PC376多功能透水系數測定儀進行測定。7 d 抗壓強度則采用WAW-1000 型電液伺服萬能試驗機進行測定。

2 試驗結果及分析

2.1 和易性

通過對全再生骨料透水混凝土拌合物和易性的檢測，發現不同水膠比的情況下，減水劑的對應用量存在不同窗口范圍。當水膠比為0.23 時，減水劑用量至少為膠凝材料用量的0.8%，拌合物方能進行拌和，否則難以攪拌均勻（或者拌合物表現得過干，流動性和粘聚性過差），隨著減水劑用量的增加，拌合物和易性逐漸改善，但減水劑用量增加至膠凝材料的1.6%時，拌合物開始出現泌漿現象，膠凝材料漿體不能穩定、均勻地包裹于骨料外表面；當水膠比為0.21時，減水劑用量至少為膠凝材料用量的1.2%，拌合物方能進行拌合，否則難以攪拌均勻（或者拌合物表現得過干，流動性和粘聚性過差），隨著減水劑用量的增加，拌合物和易性逐漸改善，當減水劑用量增加至膠凝材料的2.0%時，拌合物開始出現泌漿現象，膠凝材料漿體不能均勻、穩定地包裹于骨料外表面。可見，此次試驗中，水膠比為0.23 時，減水劑用量適宜窗口范圍為0.8%～1.4%；水膠比為0.21時，減水劑用量適宜窗口范圍為1.2%～1.6%，然而，和易性影響因素眾多，具體應根據實際情況進行適當微調，具體數據見表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數測試結果具體見圖3。由圖3 中數據可知，水膠比為0.23 和0.21 時，透水系數整體隨減水劑用量變化的趨勢相似，前期變化較小，當減水劑用量增加至某個量時，透水系數開始急劇增加。當水膠比為0.23 時，將減水劑用量控制在0.8%～1.4%之間，可使透水系數維持在6～9 mm/s之間，減水劑用量超過1.4%時，透水系數變化趨勢開始發生突變，在減水劑用量為1.6%時，其透水系數增加至16.93 mm/s。水膠比為0.21 時，將減水劑用量控制在1.2%～1.6%之間，可使透水系數維持在7～9 mm/s之間，減水劑用量超過1.6%時，透水系數變化趨勢同樣開始發生突變，在減水劑用量為2.0%時，透水系數增加至18.41 mm/s。所有試樣均具備一定的透水能力。

圖3 全再生骨料透水混凝土的透水系數

2.3 抗壓強度

圖2 全再生骨料透水混凝土拌合物和試塊

全再生骨料透水混凝土的7 d 抗壓強度測試結果見圖4。由圖4數據可知，除A-5和B-4兩個試樣號對應的試樣7 d抗壓強度低于20 MPa，其余試樣的7 d抗壓強度均超過了20 MPa，最高為32.62 MPa。結合前述和易性和透水系數測試結果，發現將水膠比和減水劑用量進行協同調整，可獲得和易性良好、具備一定透水能力，且7 d抗壓強度在22～33 MPa之間的性能穩定的全再生骨料透水混凝土。

圖4 全再生骨料透水混凝土的抗壓強度

3 結語

該文在合理的工藝、配合比設計基礎上，主要通過對水膠比和減水劑進行協同調整，在確保和易性良好，且具備一定透水能力的基礎上，試圖獲得抗壓強度盡可能高的全再生骨料透水混凝土。主要結論為以下幾點。

（1）在適量的減水劑用量范圍內，水膠比為0.23和0.21 時，均可獲得和易性良好的全再生骨料透水混凝土。在文中所述的試驗條件下，水膠比為0.23時，減水劑用量適宜窗口范圍為0.8%～1.4%；水膠比為0.21時，減水劑用量適宜窗口范圍為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備一定透水能力，且7 d抗壓強度均超過20 MPa，最高為32.62 MPa。

（3）合理調整全再生骨料透水混凝土的制備條件，可在一定程度上有效彌補由于再生骨料的大量使用所帶來的抗壓強度方面的弱勢，為全再生骨料透水混凝土的進一步研究提供參考。