再生骨料透水混凝土研究综述

再生骨料透水混凝土研究综述

蒋瑞智

（重庆交通大学 土木工程学院，重庆  400074）

摘要：为了推动再生骨料透水混凝土在路面工程中的应用，基于国内外文献的数据，对文献进行了总结。通过对孔隙率、级配、外加剂等因素分析对混凝土的影响，得出了对以后研究重点方向的建议。

关键词：道路工程；再生骨料；透水混凝土；外加剂

0 引言

我国正处于十四五规划的起步时期，城市发展进程也随之迈入新阶段。随着城市化进程发展的不断加快，城市路面不透水的缺点也不断被放大。尤其是在南方强降雨地区，在降雨过后就会或多或少出现路面大量积水的问题。大量的路面径流不能被及时排除，让车辆在行驶过程中产生滑移或者水飞溅到行人身上，对驾驶员和行人都有巨大的安全隐患，因为路面透水性差，城市地下水也无法得到及时充足的补充，危害生态环境。

本文对国内外再生骨料透水混凝土研究成果进行了阐述，对提升其性能提出几点可行性措施，为再生骨料透水混凝土的路面应用提供参考。

1  再生骨料透水混凝土介绍

1.1 透水混凝土

透水混凝土又称多孔混凝土，是由粗骨料、水泥、外加剂和水按照一定比例拌制而成的一种生态多孔混凝土，不含或少含细骨料，通常将连续级配的粗骨料替换为单一或间断级配的骨料，骨料间由硬化的水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层相互连接，并且成型后其内部存在大量的连通孔隙，故具有高透水性、降噪性、透气性等特点。

1.2再生骨料

再生骨料（Recycled Aggregates，以下简称RA）是指将建筑垃圾中的混凝土、砂浆、石或砖石经破碎、筛分后按一定比例混合而成的骨料。破碎加工后的RA由强度等级不同的混凝土组成，且原混凝土表面可能发生碳化或者气体侵蚀，使其结构变得低密疏松。因此，若想使用RA，需采用一定措施保证所制混凝土的品质。

为了提高RA的性能，国内外学者对RA进行了大量的试验研究。日本通过改进RA的生产工艺，将其分为预处理、碾磨、筛分三个阶段，能有效去除废弃骨料表面的水泥砂浆，得到的RA品质优良。通过配制水泥外掺Kim粉浆液对RA进行包裹强化，取得了较好的效果。通过试验，发现了原生混凝土的性能对RA品质有重要的影响，当原生混凝土强度较高时，所制备的再生混凝土的抗压强度也不低于原生混凝土。

1.3  再生骨料透水混凝土

再生骨料透水混凝土（Recycled Aggregate Pervious Concrete以下简称RAPC）则是指骨料部分或全部被RA取代而制备的透水混凝土，具有表面层粗糙、透水性强、延展性好等特点，其最基本的性能包括力学性能、透水性、耐久性，主要考虑RA掺量和粒径、外加剂、胶凝材料类型、骨胶比、成型方法等因素的影响。

2  RAPC研究现状

RAPC是目前研究的热点，研究了RAPC的振动成型、加重物振动成型、压制成型及插到成型对其性能的影响，发现振动与压制成型工艺所制RAPC强度相对较高，且透水性能满足相关标准要求。RA与天然骨料相比，RA总空隙率更高。当掺入聚合物改性剂时，两者强度均得到了一定的提高，同时还增加了水泥浆体的工作性。研究了水胶比和成型工艺对道路用无砂RAPC性能的影响。结果表明，随着水胶比的增大和振动时间的延长，试块的抗压强度先增加后降低；随着RAPC成型压力的增加，试块的抗压强度随之提高，而透水系数却不断减小。当水胶比为0.31，振动时间为10s，成型压力为2.5MPa时，RAPC的综合性能最佳。

发现含RA的透水混凝土的渗透系数高于天然骨料混凝土，再生粗骨料在混凝土中的使用增加了混凝土的泌水能力。通过研究透水混凝土的性能，用不同含量（20%、40%、60%、80%和100%）的RA代替天然骨料。研究发现，利用30%的RA替代天然骨料，保证6%的硅灰掺量、选取9%的砂石，此时所制备的RAPC各项性能最优。利用碱激发剂激发粉煤灰的活性，粉煤灰取代40%的水泥，RA取代20%的天然骨料，所制备的RAPC虽早期强度较低，但后期强度增长较快，也可以满足工程所需。设计了正交试验，对RAPC的基本物理性能做出了分析，研究了目标孔隙率、水胶比、矿物掺合料掺量等因素对RAPC有效孔隙率、28d抗压强度和透水系数等的影响，并通过拟合抗压强度与透水系数试验数据，建立了两者的线性预测模型。通过控制RA掺量进行强度和透水性试验，发现当掺入10%和30%的RA时，所对应的最佳水灰比大约都为0.4，且掺5%的硅灰可以在一定程度上提高透水混凝土强度。若考虑混凝土长期耐久性，建议RA的掺量勿超过50%。提出了RA在负压环境下，先在水泥砂浆表面涂覆矿物掺合料，再在水玻璃溶液中浸渍的加固方案，得到的回收骨料改善了颗粒形态和基本性能。为了提高RA在透水混凝土中的利用率，比较了加固前后RA对透水混凝土强度的影响。结果表明，RA的基本性能得到了改善，透水混凝土抗压强度提高了31%，达到22.7MPa。

3  RAPC的应用

3.1  生态公路

当今公路工程的防护分为挡土墙与护坡两种，将RA这一环保材料应用在防护工程中，亦符合保护生态环境的理念。

分析了国内外垃圾废物作为骨料的破碎方法，发现了RA的生产工艺对其质量有着直接影响。通过采用体积填充法制备出了生态公路挡土墙RAPC，明确了各胶凝材料用量以及有关技术指标。指出了将水灰比控制在0.26~0.28范围内，挡土墙混凝土试件抗压强度可满足使用要求。RAPC挡土墙和护坡有效利用了RA孔隙率大，具有呼吸功能的特点，在确保混凝土强度、耐久性的前提下，可以创造植被生长的有利条件，符合我国发展可持续经济，节能减排的战略方针，具有良好的经济效益和社会意义。

3.2  非机动车道和停车场

一般停车场和透水路面等的抗压强度要求为10~13MPa。另外，通过统计分析发现，RAPC的抗压强度可适用于不受车辆荷载影响的道路和建筑，如人行道、公园中的植草砖。由于海绵城市透水混凝土的主体结构具有良好的渗透性，有利于土壤中空气的交换、地下水的补给。目前，RAPC可适用于非机动车道与停车场等路面，这样的路面具有很好的整体性，不会发生断裂、起泡、气坑等现象。

4  结 语

（1）在RAPC的研究过程中，应注意多因素耦合作用下RAPC性能的劣化。RAPC受应力、冻融、碳化等多因素耦合作用会加速其性能劣化，出现强度减弱、透水性降低以及耐久性恶化等不良现象，导致RAPC无法达到使用标准。因此，多因素耦合作用下RAPC的性能值得关注。

（2）路面磨损、自然碳化等因素造成RAPC孔隙率减小甚至出现堵孔，透水性能将受到影响。今后需要进行更多关于保持RAPC孔隙结构的研究，以便工程应用的透水混凝土不仅具有强度保证和良好的渗透性，而且还能避免堵塞现象出现。

参考文献：

[1]舒平，张福祥.海绵城市背景下北方老城区透水铺装应用研究[J].现代建筑，2016 (10):202-202．

[2]车伍，马震，王思思，等.中国城市规划体系中的雨洪控制利用专项规划[J].中国给水排水，2013，29(2)：8-12．

[3] 张齐,孙 怀涛.国 内 外建 筑 垃 圾处 理 相 关政 策 法 规对 比 分析[J].环境保护与循环经济,2020,40(1):85-87.

[4]魏胜,王俊岭,张 雅 君,等.透 水 混凝 土 路 面铺 装 的 发展 现状[J].市政技术,2014,32(4):28-31.

[5]孙 跃 东,肖 建 庄.再 生 混 凝 土 骨 料[J]. 混 凝 土,2004(6):33-36.