再生骨料透水混凝土试验研究

黄镇斌 万薇

摘要

透水混凝土由于孔隙大,因此具有透气、透水、吸声降噪等多种优异的性能,适用在各种水利工程及铁路和公路工程上,进行边坡表面处理等,保持生态平衡。其次,它的优良性能满足“海绵城市”吸水、蓄水、渗水、净水、放水等绿色需求,能够大幅度提升城市生态系统功能以及有效减少城市洪涝灾害的发生。从城市环保及市场应用的方面来说，在透水混凝土中添加再生骨料,既满足了绿色环保、又实现了资源的回收利用。由此，再生骨料的性能占据重要地位。本文主要通过水灰比试验、矿物配比试验等,对再生骨料的制作技术、优良配比、力学性能、透水性能及抗冻性能进行了系统的试验研究,成功得到出了抗压强度大于22MPa,透水系数大于0.40cm/s,且耐久性能优良的再生骨料透水混凝土。

关键词：再生骨料、透水混凝土、抗压抗拉冻融性

论文主要研究内容和成果如下:(1)采用体积法进行再生骨料透水混凝土配合比设计,试验证明此方法获得的实测孔隙率与目标孔隙率比较接近,是可行的。(2)在满足透水性能的前提下,尝试不掺细骨料，再次进行试验。为得到高强度的再生骨料透水混凝土,试验采用5mm-10mm的单粒级粗骨料,控制水灰比在0.32左右,目标孔隙率为16%。(3)掺入适量硅灰、粉煤灰以助于较大地提高再生骨料透水混凝土的强度,两者复掺反复试验,得到更高强度的最优配比。另外，透水混凝土的透水系数会因为硅灰和粉煤灰的掺入而显著降低,但通过反复试验发现，到达的最低透水率的也达到了 0.33cm/s,证明其能够满足一般工程透水要求。(4)通过开设抗冻融循环试验,发现硅灰和粉煤灰均使提高再生骨料的抗酸侵蚀性能显著提高。若在抗冻融循环试验中单掺适量硅灰，其组试件能够展现出良好的抗冻融性能,试验也说明粉煤灰在对改善试件的抗冻融性能上与硅灰相比稍有不足;另外试验中所体现的盐溶液对透水混凝土冻融性的危害严重,不容忽视。

一、实验

1.1原材料

试验采用42．5级普通硅酸盐水泥，Ⅱ级粉煤灰，活性指数为115的硅灰，再生粗骨料，表观密度为0．5g/cm3的松木锯末，普通自来水，聚羧酸减水剂等。

1.2配合比设计

根据前期大量试验确定的自流平砂 浆配比，其中再生细骨料采用三种级配，即由4．75～1．18mm大颗粒、1．18～0．3mm中颗粒以及0．3mm以下的小颗粒按照一定的比例组合而成。

1.3试验方法

1.3.1 取粗骨料间的紧密系数为0.97，在次紧密堆积状态下空隙率为42%，记净浆用水量为W 0，水泥用量为C，吸入粗骨料颗粒内的附加水量为W1，每立方米拌和物中粗骨料颗粒间的空隙体积为Vo，则净浆体积Vp=Vc+Vw 0，净浆体积占粗骨料空隙体积之比本文称为填隙系数，即k=Vp/Vo．试验按净浆水灰比W 0/C=0.2~0.5以及填隙系数k=0.2~0.5，设计一系列配合比进行试拌。在试拌过程中边搅拌、边加水、边观察净浆稠度，当目测净浆泛光时停止加剩余的水，如果达不到泛光程度再补充少许水量，整理后的试验配合比见表1。成型拆模后观察试件底部及侧面是否积浆，标准养护至7d和28d 龄期，参照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定抗压强度。

1.3.2 抗拉和抗压强度

抗拉强度试样尺寸和制作参考规范《土木碾压混凝土试验规程》。 抗压强度试样尺寸为150mm*150mm*150mm，参考规范《公路二程水泥和混凝土试验规程》。

1.3.3 抗冻融性能

试样的制备尺寸是100mm*100mm*100mm.试验采用慢冻法，更符合实际冻融状态。测试抗冻融性能前在养护室里养护至少有一定强度，再生骨料透水混凝土的抗冻融等级要满足混凝土强度，以及其损失率不超过25%和质量损失率不超过5%的最大冻融循环次数来表示。

二、结果分析

2.1透水混凝土的强度与积浆情况

试件强度与积浆情况见表1，28d强度与C/W 0关系如图1所示。在图1中，曲线左上方试验点均存在积浆现象；曲线下方的若干试验点属于浆量不足，强度没有达到最优。不积浆并且强度相对较高的试样连接成曲线，从连接线的形状来看，透水混凝土强度与C/W0不成线性关系，说明透水混凝土的强度并不符合鲍罗米公式表述的规律，而存在最佳灰水比。

2.1.1在水灰比一定的条件下，填隙系数k对透水混凝土强度的影响如图4所示。水灰比一定时，透水混凝土的28d强度随着填隙系数k的增加而增加。图中W0/C分别为0.40、0.30和0.25时，随着水灰比的减小，趋势线的斜率增大，也就是说水灰比影响着强度对填隙系数的敏感性。当填隙系数均为k=0.32时，W0/C≈0.40和W0/C≈0.25时的强度均低于W0/C≈0.30时的强度；在试验范围内W0/C≈0.30趋势线整体位于另外两条趋势线（及延长线）之上，即对于强度而言最佳水灰比约为0.30。

2.2 抗冻融性能

表4为不同孔隙率下再生骨料透水混凝土25次冻融循环后的抗冻融抗压强度损失率、抗折强度损失率、质量损失率和透水系数的值。

从相关数据可以看出，本试验再生骨料透水混凝土经过25次冻融循环后的冻融质量损失率在0.12%-1.08%之间，小于规定的5%，满足《再生骨料透水混凝土应用技术规程》中规定的夏热冬冷地区抗冻性能D25的要求。水灰比为0.3时，试件的平均冻融质量损失率约为0.2%；水灰比为0.35%时，试件的平均冻融质量损失率约为0.90%；水灰比为0.4时，试件的平均冻融质量损失率约为0.73%；水灰比为0.45时，试件的平均冻融质量损失率约为0.7%。

2.3 抗压强度损失率

当孔隙为15%时，再生骨料透水混凝土的平均冻融损失率约为7.2%，当孔隙率为20%时，试件的平均冻融抗压强度损失率约为10%,当孔隙率为25%时，时间的平均冻融抗压强度损失率约为13.5%，当孔隙率为30%时，试件的平均冻融抗压强度损失率为16.7%，随着孔隙率的增大再生骨料透水混凝土的抗冻融抗压强度明显呈下降趋势，孔隙率越大，试件内孔洞就越大，骨料间粘接处就越薄弱，冻融过程中就越容易破坏。

2.4 试验再生骨料透水混凝土的透水率

如图示，透水混凝土的透水率与水灰比成正比，水灰比越大透水率越高，水灰比越大水泥浆体的粘度越低，骨料表面包裹的浆体量就减少，导致混凝土孔隙率增大。

三、结论

通过研究再生骨料与水灰比等配比的关系，得到以下结论：

1、当孔隙率为0.35时，再生骨料透水混凝土的抗冻融质量损失率最大，抗压强度损失率随孔隙率和水灰比增大而增大。

2、当水灰比为0.35，孔隙率为15%时，再生骨料透水混凝土的抗冻融性能最好，抗压强度达到28Mpa，透水系数为4.4mm/s-1，冻融质量损失率为1.08%，抗压强度损失率为5.93%，满足C20再生骨料透水混凝土的力学性能、透水性能和抗冻融性能。

参考文献

[1]王中志，段长松，贾艳敏．山西建筑，2018，44(20)，103．

[2]邓宗才，董智福．天津大学学报(自然科学与工程技术版)，2018，51(12)，1278．