海綿城市建設(shè)中再生骨料透水混凝土的研究進(jìn)展

董詩(shī)洋 李潔 肖鵬 郭秋蘭 馮劉寶 游美斯

【摘要】再生骨料透水混凝土路面是集排水、降噪、調(diào)節(jié)溫濕度、抗滑、美觀等功能于一體的建筑結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于休閑廣場(chǎng)、人行道及停車(chē)場(chǎng)等工程。基于海綿城市建設(shè)這一理念，總結(jié)了再生骨料透水混凝土分別在力學(xué)性能、透水性能和耐久性三方面的基本性能，指出當(dāng)前海綿城市建設(shè)中存在的問(wèn)題，并提出今后有待進(jìn)一步研究的方向。

【關(guān)鍵詞】再生骨料;透水混凝土;海綿城市;性能研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU528

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，在取得驚人成績(jī)的同時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中也存在一系列的問(wèn)題，如：大量建筑垃圾的處理，砂、石等天然資源的過(guò)度開(kāi)采，城市內(nèi)澇、熱島效應(yīng)等。近年來(lái)，綠色、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念在人們心中根深蒂固，建筑垃圾再利用已成為建筑工程領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就再生骨料透水混凝土在海綿城市中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。將廢棄混凝土或黏土磚等制備成再生骨料，經(jīng)過(guò)配合比設(shè)計(jì)運(yùn)用于透水路面中，有效解決建筑垃圾處置難的問(wèn)題，降低砂、石等天然資源的開(kāi)采與使用，緩解城市排水系統(tǒng)壓力，提高雨水的再利用率，進(jìn)而逐步改善生態(tài)環(huán)境。

1 概念

1.1 海綿城市

海綿城市，是指在應(yīng)對(duì)自然環(huán)境變化時(shí)，城市能夠展現(xiàn)出良好的“彈性”。即：下雨時(shí)，路面具有吸水、儲(chǔ)水、滲水與凈水的功能;必要時(shí)又能將儲(chǔ)存的雨水進(jìn)行“釋放”，實(shí)現(xiàn)水資源的再利用。

1.2 再生骨料透水混凝土

再生骨料透水混凝土，是由天然骨料、再生骨料、膠凝材料、水、外加劑和礦物摻合料等按一定比例和工藝配制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土材料。

1.3 兩者的聯(lián)系

《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)[2015】75號(hào)）指出：海綿城市要將70%的降雨就地消納和利用。《2018中國(guó)海綿城市建設(shè)白皮書(shū)》顯示：我國(guó)62%的城市遭受內(nèi)澇問(wèn)題的侵害。由此可見(jiàn)，海綿城市的建設(shè)已迫在眉睫。同時(shí)，再生骨料透水混凝土具有面層粗糙、孔隙率高、透水性強(qiáng)、吸水性大、延展性好和一定的強(qiáng)度等特點(diǎn)。在海綿城市建設(shè)中開(kāi)展再生骨料透水混凝土的研究具有重要的作用，在帶動(dòng)城鎮(zhèn)建設(shè)高速發(fā)展的前提下，緩解建筑垃圾的產(chǎn)生，充分發(fā)揮透水路面“蓄水池”功能，注重對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

2 再生骨料透水混凝土的基本性能研究

2.1 力學(xué)性能

再生骨料透水混凝土具有一定的抗壓強(qiáng)度，可達(dá)30MPa;但抗折強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度較小。研究表明，其強(qiáng)度的主要影響因素包括四個(gè)方面：（l）水灰比的影響。水泥漿作為骨料間的粘結(jié)材料，硬化后的強(qiáng)度直接影響到混凝土的強(qiáng)度。然而，水泥漿稠度的大小與水灰比有關(guān)。水灰比越大，水泥漿越稀，則強(qiáng)度越小;反之越大。（2）再生骨料粒徑的影響。再生骨料作為透水路面的基本骨架，承受上部各種荷載的作用。再生骨料粒徑越大，骨料間的接觸面積越小，使得機(jī)械咬合作用與摩擦力降低，導(dǎo)致強(qiáng)度變小。（3）再生骨料替代率的影響。再生骨料是經(jīng)過(guò)一系列機(jī)械破碎、人工篩分、沖洗得到的，其表面存在大量微裂縫、水泥砂漿等雜質(zhì)，再生骨料的強(qiáng)度較天然骨料較低。因此，當(dāng)再生骨料替代率太大時(shí)，會(huì)造成混凝土強(qiáng)度偏低。（4）孔隙率的影響。成型方式的選擇、配合比的設(shè)計(jì)等均與到混凝土內(nèi)部孔隙率有關(guān)。機(jī)械振動(dòng)有利于混凝土中氣體的排出，孔隙率減小，結(jié)構(gòu)更加致密;進(jìn)行配合比的設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮孔隙率的大小，以保證再生骨料透水混凝土的強(qiáng)度。

2.2 透水性能

再生骨料透水混凝土是一種多孔隙混凝土結(jié)構(gòu)，透水系數(shù)和連續(xù)孔隙率是其透水性能的重要指標(biāo)。工程實(shí)際應(yīng)用中，要使得混凝土具備一定的透水性，可從兩個(gè)方面著手。一是滿(mǎn)足cjj/135-2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》和CJJ/T253-2016《再生骨料透水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范的要求。二是分析透水混凝土的物質(zhì)組成。影響其透水性能的主要因素有：（1）孔隙率的影響。雨水主要通過(guò)混凝土內(nèi)部連通的孔隙而流動(dòng)，為確?；炷恋耐杆阅?，一般要求內(nèi)部孔隙率要達(dá)到20% - 30%。水泥漿的多少、再生骨料粒徑的大小及摻合料等直接影響到孔隙率的大小。水泥漿過(guò)多，填補(bǔ)內(nèi)部孔隙，可能無(wú)法形成連接孔隙，導(dǎo)致透水系數(shù)變小，透水性能降低;再生骨料粒徑越大，骨料之間的孔隙率增大，透水性能越好;硅灰、粉煤灰等摻合料具有較好的填充效應(yīng)，隨著硅灰和粉煤灰摻量的增加，孔隙率降低，透水系數(shù)相應(yīng)降低。（2）再生骨料替代率的影響。再生骨料主要包括廢棄黏土磚和混凝土塊等建筑材料，較天然骨料相比，其具有吸水率高、蓄水能力強(qiáng)和透水性好的特點(diǎn)。隨著再生骨料使用量的增加，呈現(xiàn)出較好的透水性能。

2.3 耐久性

由于周邊各類(lèi)環(huán)境因素的作用，再生骨料透水混凝土的耐久性也會(huì)受到一定的影響。再生骨料自身強(qiáng)度較小、表面留有老舊砂漿;同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)孔隙率大，且大多為連續(xù)孔隙，吸水性強(qiáng)，在長(zhǎng)期荷載作用下，其抗凍和耐磨等性能會(huì)有所降低。

3 存在的問(wèn)題

3.1 強(qiáng)度與透水系數(shù)相反關(guān)系

再生骨料透水混凝土具有強(qiáng)度不高、透水性強(qiáng)的特點(diǎn)，工程應(yīng)用范圍較為狹窄，大多在休閑廣場(chǎng)、住宅小區(qū)、園路、景觀道路以及停車(chē)場(chǎng)中使用。強(qiáng)度與透水系數(shù)具有反比例關(guān)系，在滿(mǎn)足強(qiáng)透水性的同時(shí)，如何較大提高再生透水混凝土的強(qiáng)度是今后仍需進(jìn)一步重點(diǎn)研究的工作。

3.2 后期維護(hù)復(fù)雜

由于泥土粉塵、雨雪和車(chē)輛荷載等外界因素的影響，由再生骨料透水混凝土修建的路面面層結(jié)構(gòu)的孔隙極易堵塞，導(dǎo)致透水性能下降，影響了路面的長(zhǎng)期使用。如何防止結(jié)構(gòu)孔隙阻塞，做好后期維護(hù)工作，延長(zhǎng)再生骨料透水混凝土的使用壽命也是至關(guān)重要的。

3.3 工程應(yīng)用研究不夠深入

我國(guó)對(duì)再生骨料透水混凝土的研究起步較晚，大多研究集中在各影響因素對(duì)再生骨料透水混凝土性能的理論研究。如何將理論研究指導(dǎo)于工程實(shí)踐中值得深入研究。

4 總結(jié)

本文圍繞再生骨料透水混凝土的基本性能研究進(jìn)行闡述，對(duì)當(dāng)前海綿城市研究過(guò)程中存在的問(wèn)題展開(kāi)了討論，并指出今后研究關(guān)注的方向。再生骨料透水混凝土是集排水、降噪、調(diào)節(jié)溫濕度、抗滑、美觀等功能于一體的一種新興的建筑環(huán)保材料。在日益突出的環(huán)境問(wèn)題面前，再生骨料透水混凝土的應(yīng)用與推廣，符合“海綿城市”的建設(shè)理念，兩者的有機(jī)結(jié)合與共同研究，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)良好的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。

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[作者簡(jiǎn)介]董詩(shī)洋（1997-），男，吉林松原人，新余學(xué)院本科生。