再生骨料及再生骨料透水混凝土的研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

陳欣然 達(dá)則曉麗＊

（西昌學(xué)院土木與水利工程學(xué)院，四川 西昌 615000）

0 引言

再生骨料透水混凝土，結(jié)合了再生混凝土和透水混凝土兩者的優(yōu)勢(shì)，既能將建筑垃圾回收利用，又能減少城市的積水，降低城市的噪聲和熱島效應(yīng)，符合可持續(xù)發(fā)展的理念， 還能應(yīng)用于海綿城市的建設(shè)，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益[1]。

本文主要總結(jié)闡述了再生骨料透水混凝土改善抗壓強(qiáng)度和透水率等有關(guān)方面已經(jīng)取得的進(jìn)展，凝練總結(jié)目前主流認(rèn)可的骨料改性方法、 強(qiáng)化制備方法，并對(duì)目前尚未解決的問題進(jìn)行總結(jié)，為再生骨料透水混凝土的進(jìn)一步發(fā)展和研究提供參考。

1 再生骨料的改性和強(qiáng)化研究

目前較為普遍的獲得高品質(zhì)再生骨料的方法主要有機(jī)械研磨法和濕處理法兩大類，無(wú)論是去除表面的水泥層或是填補(bǔ)表面的細(xì)小裂紋，都可以有效提高再生骨料的強(qiáng)度、降低吸水率。

1.1 機(jī)械研磨

選擇性研磨法和空氣加熱研磨法可以使再生骨料的品質(zhì)得到不同程度的提高， 都是通過物理手段去除天然骨料表面的水泥漿體從而達(dá)到提升強(qiáng)度的目的。

1.2 濕處理法

目前， 濕處理法也是常用的提高再生骨料強(qiáng)度的有效方法。 將再生骨料浸泡或者涂抹相應(yīng)試劑，可以粘合大部分再生骨料表面的裂紋和空隙， 或是通過化學(xué)的方法，使試劑與骨料膠結(jié)層中的物質(zhì)反應(yīng)，去除骨料表面的漿體層。 常見的化學(xué)漿液有：水泥外摻Kim 粉、聚合物乳液、有機(jī)硅防水劑、純水泥漿、水玻璃溶液、火山灰溶液、水泥外摻一級(jí)粉煤灰、石灰石粉等[2]。

1.3 碳化反應(yīng)

根據(jù)混凝土的碳化反應(yīng)可知，CO2可以增強(qiáng)再生骨料的力學(xué)性能。 KOU[3]采用100%濃度的CO2，經(jīng)過控制養(yǎng)護(hù)時(shí)間， 獲得碳化程度不一樣的再生粗骨料。結(jié)果表明，養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，碳化程度越好，骨料的強(qiáng)度就越高。 李亞可學(xué)者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，碳化處理再生骨料能有效提高再生骨料的表觀密度，減小其吸水率和壓碎指標(biāo)，使再生骨料的性能更接近天然骨料[2]。

1.4 超聲波洗滌

除上述改性方法外，在對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)處理階段的清洗方法對(duì)再生骨料的強(qiáng)度也有較大的影響。超聲波洗滌法就是其中較為高效經(jīng)濟(jì)的清洗方法。

2 再生骨料透水混凝土的改性研究

以下簡(jiǎn)要概述有關(guān)再生骨料透水混凝土的制備工藝、抗壓強(qiáng)度和透水率等方面的研究成果。

2.1 再生骨料顆粒級(jí)配的選擇

經(jīng)過張萍等學(xué)者的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)10～15 mm 的粒徑試樣透水性最好。 首先，由于再生骨料的粒徑越小，相對(duì)試樣內(nèi)部孔隙越小且分布更加均勻，水流與試樣內(nèi)部的接觸面積增大， 導(dǎo)致水流受到的粘滯阻力增大，減弱了水透過的能力。 與此同時(shí)，過大的粒徑雖然連通孔數(shù)量增多，但同時(shí)使得孔隙率增大，骨料與骨料間接觸面積減小，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度明顯下降。 所以， 增大目標(biāo)孔隙率和再生骨料粒徑會(huì)使試樣透水能力提高但強(qiáng)度降低。 經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)， 對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，綜合考慮強(qiáng)度和透水率兩個(gè)指標(biāo)，認(rèn)為選擇粒徑比為 5～10 mm∶10～15 mm=1:1 的復(fù)合級(jí)配為最佳配合比[4]。

2.2 膠結(jié)層水泥用量

在相同的集灰比下，減少比表面積，增加水泥漿厚度，在不增加膠結(jié)點(diǎn)的前提下增加接觸面積，也能夠提高透水混凝土的強(qiáng)度[5]。 骨料的強(qiáng)度高而水泥膠結(jié)層強(qiáng)度相對(duì)較低， 這使得骨料-水泥漿體的界面過渡區(qū)強(qiáng)度較弱，受力時(shí)該界面最容易被破壞，所以提高透水混凝土的強(qiáng)度可以從提高膠結(jié)點(diǎn)黏結(jié)強(qiáng)度和界面過渡區(qū)狀態(tài)等考慮[6]。

2.3 再生骨料品種的混合與配比

在骨料的選擇方面， 任藝楠學(xué)者經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，摻加再生紅磚和再生混凝土混合骨料一定配比（再生紅磚摻量為15%、砂率6%、水灰比0.25、骨料粒徑為5～20 mm）后，也能使得再生骨料透水混凝土各方面性能達(dá)到更優(yōu)狀態(tài)[7]。

2.4 再生骨料取代率

研究發(fā)現(xiàn)，透水混凝土孔隙率和透水性能隨著再生骨料的增加呈先減后增的變化趨勢(shì)，其中，取代率為40%時(shí)，混凝土的孔隙率最??；隨著再生骨料的不斷增加， 混凝土的透水系數(shù)呈先減后增的變化趨勢(shì)，再生骨料的增加能增大混凝土孔隙率，進(jìn)而能增強(qiáng)混凝土的透水性能；適宜的再生骨料取代率可有效增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度[8]。 而具體多少取代率時(shí)可以使再生骨料透水混凝土的強(qiáng)度和透水率平衡權(quán)重達(dá)到最佳狀態(tài)，仍需根據(jù)具體情況和要求進(jìn)行針對(duì)性研究。

2.5 加入礦物摻合料（再生微粉）

改善混凝土性能的另一個(gè)技術(shù)手段是加入礦物摻合料。 活性礦物摻和料可與水泥水化產(chǎn)生的Ca（OH）2結(jié)合，促進(jìn)二次水化反應(yīng)，生成C-S-H 膠凝體，同時(shí)摻合料可填充內(nèi)部空隙，可以增加密實(shí)度。 另外，利用再生微分取代部分水泥也有利于節(jié)約成本。

2.6 最佳水灰比

在制備過程中，相同再生骨料摻量下，再生透水混凝土的強(qiáng)度和透水性能均隨著水灰比的增加而先增后減。 綜合強(qiáng)度試驗(yàn)和透水試驗(yàn)結(jié)果， 摻10%和30%再生骨料的再生透水混凝土的最佳水灰比約為0.4， 摻50%再生骨料的再生透水混凝土的最佳水灰比約為 0.45[9]。

2.7 加入纖維

加入纖維，并不會(huì)對(duì)再生骨料透水混凝土的孔隙率和透水性能產(chǎn)生較大影響，但對(duì)于力學(xué)性能的提升有較大的幫助[10]。

3 存在的問題

目前，再生骨料透水混凝土在許多方面仍然存在爭(zhēng)議，除以上所提到的內(nèi)容以外，仍存在以下問題有待解決。

（1）對(duì)于再生骨料的改性和強(qiáng)化，大致可以劃分為物理和化學(xué)的方法， 而物理方法存在機(jī)械能損耗大、改性效率低等不足，化學(xué)方法也存在不環(huán)保、成本高等問題[11]。

（2）摻加硅粉、增加膠結(jié)層厚度等方法雖能有效提高再生骨料透水混凝土的強(qiáng)度，但同時(shí)密實(shí)度也會(huì)增加，從而導(dǎo)致孔隙率下降，透水率下降。

（3）如何取舍并選擇取代率，是有必要針對(duì)具體要求和客觀環(huán)境進(jìn)行研究的方面。

（4）目前需要一種能夠有效提高有效孔隙率的方法，來(lái)保證在強(qiáng)度不變的情況下，提高透水混凝土的透水率。

（5）再生骨料透水混凝土的耐久性通常不如天然骨料透水混凝土，如何減少單位時(shí)間內(nèi)再生骨料透水混凝土的損耗率也是目前有待解決的一個(gè)問題。

4 總結(jié)

通過對(duì)以上再生骨料的改性、強(qiáng)化方法和再生骨料透水混凝土的研究現(xiàn)狀介紹，可以得出以下結(jié)論。

（1）再生骨料的顆粒級(jí)配、骨料混合種類以及透水混凝土中再生骨料的取代率、水灰比等均能取得相對(duì)穩(wěn)定并且兼顧強(qiáng)度和透水率的數(shù)值。對(duì)于再生骨料透水混凝土的一些有關(guān)規(guī)范還需要完善，以便為以后工程實(shí)例提供依據(jù)。

（2）礦物摻合料及混凝土外加劑對(duì)于再生骨料透水混凝土的強(qiáng)度有很大提高。 另外，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度出發(fā)，新興高品質(zhì)建筑材料的普遍應(yīng)用，使得我們可以選擇嘗試更多高性能材料來(lái)提高混凝土的品質(zhì)。

（3）再生骨料透水混凝土經(jīng)濟(jì)成本較高。 尋求簡(jiǎn)單可行的有效制備和改性方式， 進(jìn)一步降低其成本，使其成為極具普遍推廣應(yīng)用價(jià)值的綠色建材是非常有必要的。

（4） 國(guó)內(nèi)對(duì)于再生骨料透水混凝土的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求仍不夠完善。建議加快建立完善的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以推動(dòng)再生骨料透水混凝土技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用。