胡春芳，陳星艮，鄧蔚珂，陳儀周，李 青

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院 廣州 510642）

0 引言

透水混凝土是由水泥、水、骨料及少量細(xì)骨料或不含細(xì)骨料制成［1-4］，通過單一級配形成大量連通孔隙，透水混凝土設(shè)計孔隙率一般在15%～30%，水灰比為0.25～0.40［5］，隨孔隙度增加，滲透系數(shù)越大，但抗壓強度越低，研究表明孔隙率、水灰比、骨料是影響透水混凝土滲透性和力學(xué)性能的主要影響因素［1-6］。利用廢棄的混凝土、磚為骨料制備的透水混凝土，具有減少建筑垃圾、節(jié)約天然骨料的優(yōu)點［7］，再生骨料透水混凝土得到越來越多的工程應(yīng)用和推廣。

再生骨料在破碎和篩分等制作工藝過程中造成骨料內(nèi)部大量微裂紋，再生骨料與天然骨料相比，棱角多，從而導(dǎo)致再生骨料的孔隙率高、吸水率大、堆積密度小、壓碎值高，并存在性能較差的界面結(jié)構(gòu)［8］。所以會導(dǎo)致再生骨料透水混凝土與天然骨料透水混凝土在力學(xué)性能和滲透性上均有較大的不同。

再生骨料透水混凝土進行配合比設(shè)計大多使用體積法，通過研究不同的孔隙率、水灰比、骨料特征等設(shè)計參數(shù)來研究對再生骨料透水混凝土強度和滲透系數(shù)的影響。王驚?。?］在水灰比為0.45 的條件下，再生骨料取代率條件下抗壓強度會降低，取代率越高，透水混凝土抗壓強度越低。孫家瑛等人［10］的試驗表明，集料粒徑越大，提高抗壓和抗折強度均越低，但透水性能增加。本文通過對天然花崗巖骨料和再生骨料的透水混凝土在不同設(shè)計孔隙率和水灰比條件下，透水混凝土力學(xué)性能和滲透系數(shù)變化規(guī)律及對比。

1 試驗材料及試驗

本文采用再生骨料為粒徑10～20 mm 單一級配，水灰比為0.20、0.25、0.27、0.30。天然骨料選用花崗巖骨料，粒徑10～20 mm 單一級配，水灰比為0.25、0.30。骨料的物理參數(shù)如表1所示。透水混凝土的配合比設(shè)計采用體積法，如水灰比為0.27、孔隙18%時，再生骨料透水混凝土質(zhì)量比骨料∶水泥∶水為6.86∶3.7∶1.0，減水劑摻量為水泥質(zhì)量的0.1%。

表1 粗骨料物理性能Tab.1 Physical Properties of Coarse Aggregate

強度加載荷載速度為0.5～0.8 MPa/s，滲透系數(shù)按常水頭測試方法。再生骨料混凝土攪拌采用一次加料法：先將再生骨料加入到攪拌機中攪拌30 s，然后加入水泥攪拌30 s，接著再加入總用水量的50%攪拌60 s，最后將減水劑和剩余的水混合后加入攪拌120 s。本試驗選擇的成型方式是靜壓成型，1.5 MPa 靜壓3 min。養(yǎng)護方式為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。

再生骨料在水灰比0.20 時成型情況如圖1?，由于再生骨料吸水率比天然骨料大，在水灰比0.20 條件下不能成型，所以后面討論成果不包括水灰比為0.20的透水混凝土。天然骨料的透水混凝土當(dāng)水灰比0.30 時，水泥漿體包裹骨料后，多余的漿體會下滲到試件底部，如圖1?，從而堵塞了透水混凝土有效孔隙通道，降低了混凝土的滲透系數(shù)。

圖1 透水混凝土成型Fig.1 The Forming Permeable Concrete

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 再生骨料結(jié)果分析

水灰比為0.25、0.27、0.30，設(shè)計孔隙率分別為15%、18%、21%時，再生骨料透水混凝土的抗折強度、抗壓強度和滲透系數(shù)變化規(guī)律如圖2所示。水灰比為0.25、0.27、0.30，透水混凝土抗折強度和抗壓強度變化規(guī)律相似，水灰比增大，透水混凝土的強度越大，滲透系數(shù)隨水灰比增大而減小，隨設(shè)計孔隙率增大而增大。

圖2 再生骨料透水混凝土性能Fig.2 Performance of Recycled Aggregate Pervious Concrete

水灰比0.25、0.27、0.30 時，孔隙率分別為15%、18%、21%時，透水混凝土抗折強度分別2.09～2.78 MPa、2.45～3.10 MPa、2.62～3.25 MPa；透水混凝土抗壓強度分別為13.55～19.03MPa、15.07～20.28MPa、16.79～20.77MPa；透水混凝土滲透系數(shù)分別為1.38～2.78 mm/s、1.24～2.55 mm/s、1.03～2.32 mm/s。對不同水灰比，孔隙率18%時再生透水混凝土抗折強度和抗壓強度最大，抗折強度分別為2.97 MPa、3.10 MPa、3.25 MPa，抗壓強度分別為19.03 MPa、20.28 MPa、20.77 MPa；滲透系數(shù)隨孔隙率增加而增大，孔隙率21%時滲透系數(shù)最大，水灰比0.25、0.27、0.30時，滲透系數(shù)分別為2.78 mm/s、2.55 mm/s、2.32 mm/s。

2.2 不同骨料結(jié)果分析

再生骨料和天然花崗巖骨料，選用水灰比為0.25、0.30，設(shè)計孔隙率分別為15%、18%、21%時，再生骨料和天然花崗巖透水混凝土的抗壓強度和滲透系數(shù)變化規(guī)律如圖3所示。

圖3 不同骨料透水混凝土性能Fig.3 Permeable Concrete Performance of Different Aggregates

相同條件下，再生骨料透水混凝土的抗壓強度小于天然花崗巖骨料透水混凝土抗壓強度，而再生骨料透水混凝土的滲透系數(shù)大于天然花崗巖骨料透水混凝土的滲透系數(shù)。當(dāng)水灰比為0.25，孔隙率分別為15%、18%和21%時，再生骨料透水混凝土的抗壓強度為天然花崗巖骨料透水的抗壓強度的72%、81%、74%，再生骨料透水混凝土的滲透系數(shù)為天然花崗巖骨料透水的滲透系數(shù)的162%、179%、152%；當(dāng)水灰比為0.30 時，孔隙率分別15%、18%和21%時，再生骨料透水混凝土的抗壓強度為天然花崗巖骨料透水的抗壓強度的85%、95%、94%，再生骨料透水混凝土的滲透系數(shù)為天然花崗巖骨料透水的滲透系數(shù)的161%、200%、187%。

3 結(jié)論

對再生骨料和天然花崗巖骨料的透水混凝土性能試驗進行分析，得出如下結(jié)論：

⑴對再生骨料透水混凝土，不同孔隙率條件下，水灰比在0.25～0.30 時，抗壓強度隨水灰比增大而增大，設(shè)計孔隙率18%時達(dá)到最大，分別為19.03 MPa、20.28 MPa、20.77 MPa；滲透系數(shù)隨孔隙率增大而增大，隨水灰比增大而減小。

⑵再生骨料和天然花崗巖骨料透水混凝土性能的變化規(guī)律有所不同。水灰比為0.25 和0.30 時，再生骨料透水混凝土抗壓強度隨水灰比增大而增大，在設(shè)計孔隙率18%時抗壓強度最高；而天然骨料透水混凝土抗壓強度隨水灰比增大而減小，隨設(shè)計孔隙率增大而減小。