全再生骨料透水混凝土的制備及性能研究

達(dá)則曉麗 沙志陽

(西昌學(xué)院土木與水利工程學(xué)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(tǒng)天然骨料的透水混凝土，其在保持了傳統(tǒng)透水混凝土能夠吸聲降噪和透氣透水等性能的基礎(chǔ)上，在原材料的使用方面，實(shí)現(xiàn)了天然骨料資源的最大程度節(jié)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(jié)材環(huán)保的特性[1]。全再生骨料透水混凝土的推廣應(yīng)用符合“海綿城市”和“無廢城市”的建設(shè)思路，對緩解城市內(nèi)澇、節(jié)能降耗、生態(tài)環(huán)保具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

雖然再生骨料的大量使用能夠帶來巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[3]，但是，再生骨料由于其基本性質(zhì)不同于天然骨料[4]，作為粗骨料來制備透水混凝土?xí)r，其吸水率高、強(qiáng)度低等特點(diǎn)容易使透水混凝土的抗壓強(qiáng)度較低，從而限制再生骨料透水混凝土的推廣應(yīng)用[5]。為解決此問題，試驗(yàn)設(shè)計(jì)從制備工藝和配合比等方面入手，細(xì)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(qiáng)度，以彌補(bǔ)由于再生骨料的使用所帶來的抗壓強(qiáng)度方面的弱勢，為全再生骨料透水混凝土的相關(guān)研究提供參考。

1 試驗(yàn)原材料及方法

1.1 試驗(yàn)原材料

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

表1 再生骨料的基本性質(zhì)

水泥采用昆明東山水泥生產(chǎn)廠生產(chǎn)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(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置水膠比分別為0.21 和0.23，調(diào)整減水劑用量，硅灰摻量采用內(nèi)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(jī)機(jī)械攪拌的方式進(jìn)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(jī)進(jìn)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(jié)束后倒出拌合物，觀測其和易性，將和易性良好的拌合物進(jìn)行裝模成型。裝模方式采用邊插搗邊加料法[6]進(jìn)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(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)方式采用自然條件下水中浸泡養(yǎng)護(hù)的方式進(jìn)行。

1.4 性能測試

試驗(yàn)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(shù)和抗壓強(qiáng)度。其中，和易性的檢測以肉眼觀測的方式進(jìn)行，觀察拌合物色澤是否均勻黑亮、水泥是否結(jié)塊、水泥漿是否均勻穩(wěn)定包裹于骨料表面、拌和物用手捏攥是否成團(tuán)等現(xiàn)象?；炷劣不蟮耐杆禂?shù)采用NELD-PC376多功能透水系數(shù)測定儀進(jìn)行測定。7 d 抗壓強(qiáng)度則采用WAW-1000 型電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定。

2 試驗(yàn)結(jié)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(fā)現(xiàn)不同水膠比的情況下，減水劑的對應(yīng)用量存在不同窗口范圍。當(dāng)水膠比為0.23 時(shí)，減水劑用量至少為膠凝材料用量的0.8%，拌合物方能進(jìn)行拌和，否則難以攪拌均勻（或者拌合物表現(xiàn)得過干，流動(dòng)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(shí)，拌合物開始出現(xiàn)泌漿現(xiàn)象，膠凝材料漿體不能穩(wěn)定、均勻地包裹于骨料外表面；當(dāng)水膠比為0.21時(shí)，減水劑用量至少為膠凝材料用量的1.2%，拌合物方能進(jìn)行拌合，否則難以攪拌均勻（或者拌合物表現(xiàn)得過干，流動(dòng)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(dāng)減水劑用量增加至膠凝材料的2.0%時(shí)，拌合物開始出現(xiàn)泌漿現(xiàn)象，膠凝材料漿體不能均勻、穩(wěn)定地包裹于骨料外表面?？梢?，此次試驗(yàn)中，水膠比為0.23 時(shí)，減水劑用量適宜窗口范圍為0.8%～1.4%；水膠比為0.21時(shí)，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(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)，具體數(shù)據(jù)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(shù)測試結(jié)果具體見圖3。由圖3 中數(shù)據(jù)可知，水膠比為0.23 和0.21 時(shí)，透水系數(shù)整體隨減水劑用量變化的趨勢相似，前期變化較小，當(dāng)減水劑用量增加至某個(gè)量時(shí)，透水系數(shù)開始急劇增加。當(dāng)水膠比為0.23 時(shí)，將減水劑用量控制在0.8%～1.4%之間，可使透水系數(shù)維持在6～9 mm/s之間，減水劑用量超過1.4%時(shí)，透水系數(shù)變化趨勢開始發(fā)生突變，在減水劑用量為1.6%時(shí)，其透水系數(shù)增加至16.93 mm/s。水膠比為0.21 時(shí)，將減水劑用量控制在1.2%～1.6%之間，可使透水系數(shù)維持在7～9 mm/s之間，減水劑用量超過1.6%時(shí)，透水系數(shù)變化趨勢同樣開始發(fā)生突變，在減水劑用量為2.0%時(shí)，透水系數(shù)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(shù)

2.3 抗壓強(qiáng)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(qiáng)度測試結(jié)果見圖4。由圖4數(shù)據(jù)可知，除A-5和B-4兩個(gè)試樣號對應(yīng)的試樣7 d抗壓強(qiáng)度低于20 MPa，其余試樣的7 d抗壓強(qiáng)度均超過了20 MPa，最高為32.62 MPa。結(jié)合前述和易性和透水系數(shù)測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)將水膠比和減水劑用量進(jìn)行協(xié)同調(diào)整，可獲得和易性良好、具備一定透水能力，且7 d抗壓強(qiáng)度在22～33 MPa之間的性能穩(wěn)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(qiáng)度

3 結(jié)語

該文在合理的工藝、配合比設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，主要通過對水膠比和減水劑進(jìn)行協(xié)同調(diào)整，在確保和易性良好，且具備一定透水能力的基礎(chǔ)上，試圖獲得抗壓強(qiáng)度盡可能高的全再生骨料透水混凝土。主要結(jié)論為以下幾點(diǎn)。

（1）在適量的減水劑用量范圍內(nèi)，水膠比為0.23和0.21 時(shí)，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(yàn)條件下，水膠比為0.23時(shí)，減水劑用量適宜窗口范圍為0.8%～1.4%；水膠比為0.21時(shí)，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(qiáng)度均超過20 MPa，最高為32.62 MPa。

（3）合理調(diào)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(bǔ)由于再生骨料的大量使用所帶來的抗壓強(qiáng)度方面的弱勢，為全再生骨料透水混凝土的進(jìn)一步研究提供參考。