宋琳娜SONG Lin-na

（寧海縣力洋鎮(zhèn)人民政府，寧波 315602）

0 引言

隨著城市居住人口逐漸密集化，生態(tài)環(huán)境也在不斷發(fā)生變化，由此產(chǎn)生一系列負(fù)面影響，例如，暴風(fēng)雨、城市內(nèi)澇、熱島效應(yīng)、噪音效應(yīng)等。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，城市密實混凝土路面是誘導(dǎo)上述負(fù)面效應(yīng)的重要因素，為緩解這一狀況，我國提倡城市在建道路采用海綿城市“滲、滯、蓄、凈、用、排”的理念[1]，多孔再生混凝土應(yīng)運而生。

多孔再生混凝土是由水泥、水、再生骨料拌制而成的一種透氣性好、透水性強(qiáng)、減噪效果優(yōu)、目眩效應(yīng)小的環(huán)保型混凝土。基于多孔再生混凝土的眾多優(yōu)良特性，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究。在國內(nèi)，范偉麗等[2]學(xué)者研究了再生微粉摻量（0%、5%、10%、15%、20%）等量替代水泥對多孔再生混凝土的影響，試驗結(jié)果表明，10%摻量的再生微粉對多孔再生混凝土耐磨性能改善顯著，20%摻量的再生微粉可顯著提高多孔再生混凝土透水性能性能，但再生微粉的摻入并未對強(qiáng)度性能產(chǎn)生有益作用。陳春等[3]學(xué)者利用再生骨料替代天然骨料制備再生骨料透水混凝土，研究了再生骨料替代率、水灰比對其基本性能的影響，結(jié)果表明，再生骨的摻率為30%，水灰比為0.4 時，其綜合性能最佳。袁漢卿等[4]學(xué)者根據(jù)天然骨料透水混凝土的最佳骨料級配組合，研究了不同再生骨科取代率對再生骨料透水混凝土基本性能的影響，發(fā)現(xiàn)，再生骨料取代率小于50%時，強(qiáng)度與取代率成正比；此外，再生骨料透水混凝土的透水性能優(yōu)于天然骨料制備的透水混凝土。陳守開等[5]學(xué)者探究再生骨料透水混凝土中拌制不同類型及摻量的纖維發(fā)現(xiàn)，纖維的摻入可以顯著改善其劈裂抗拉強(qiáng)度性能，聚丙烯纖維摻量為0.3%時，再生骨料透水混凝土的整體性能最好。類成邦等[6]學(xué)者研究了不同纖維素納米晶體摻率（0%、0.5%、1%、1.5%、2%）對透水混凝土的影響，試驗結(jié)果表明，纖維素納米晶體摻率在0%～1.5%范圍內(nèi)，透水混凝土的強(qiáng)度提高明顯，對早期的水泥水化進(jìn)程和程度有顯著的增益作用。在國外，Chaitanya M 等[7]學(xué)者認(rèn)為粒徑2.36mm～10mm再生骨料制備的透水混凝土強(qiáng)度較粒徑4.75mm～12.5mm再生骨料制備的試樣高12.5%；此外，以粒徑2.36mm～10mm 再生骨料、不同摻量的硅灰（按8～16%的比例添加硅粉，增量為2%）制備再生透水混凝土發(fā)現(xiàn)，硅灰的添加可使其抗壓強(qiáng)度提高近56%，抗折強(qiáng)度提高33%，而試樣的滲透性降低60%。Mata B 等[8]學(xué)者探索了不同摻率（0%、5%、10%、15%、20%和25%）的高粱殼灰替代水泥、不同摻率（0%、20%、40%、60%、80%和100%）的再生骨料替代天然骨料制備再生透水混凝土，結(jié)果表明，再生透水混凝土的密度隨著高粱殼灰和再生骨料含量的增加而降低，抗壓強(qiáng)度隨著高粱殼灰的增加而降低，另一方面，再生骨料的加入降低了抗壓強(qiáng)度，但改善了透水混凝土的透水性能。Bakheet R 等[9]學(xué)者研究了用廢塑料和/或再生橡膠（5%、10%、15%、20%和25%）替代天然粗骨料對透水混凝土抗壓強(qiáng)度和滲透性的影響，結(jié)果表明，使用廢塑料和/或再生橡膠作為混凝土骨料可顯著降低混凝土的抗壓強(qiáng)度。分別用廢塑料、再生橡膠和兩者的組合替換25%，抗壓強(qiáng)度分別損失85%、82%和85%。含有廢塑料和/或再生橡膠的混凝土的滲透性隨著替代水平的增加而增加。將25%的天然粗骨料替換為廢塑料、再生橡膠以及兩者的組合，可分別將滲透率值提高83%、3%和68%。

綜上所述發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外研究學(xué)者在改善多孔再生混凝土基本性能上做出了巨大努力，也取得了一定成就，但多孔再生混凝土基本性能較多孔天然混凝土差，主要原因在于骨料自身的基本性能，因此，本文將研究基于不同摻率粉煤灰改性多孔再生混凝土的變化機(jī)理。以期為多孔再生混凝土路面的應(yīng)用提供借鑒。

1 試驗原材料及方法

1.1 原材料

水泥選用寧波市生產(chǎn)的PO·42.5 普通硅酸鹽水泥，粉煤灰（Ⅱ級）產(chǎn)自寧波市燃煤電廠，水選用當(dāng)?shù)刈詠硭偕橇嫌蓮U棄的C20 混凝土路面制備，骨料粒徑為4.75～9.5mm，參照規(guī)范《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177—2010）[10]中的要求對再生骨料進(jìn)行測試，均滿足規(guī)范相關(guān)要求，其基本性質(zhì)見表1。

表1 再生骨料基本特性

1.2 配合比

考慮到多孔再生混凝土需要同時兼容強(qiáng)度與透水性能，按照體積法[11-13]進(jìn)行配合比設(shè)計，水灰比為0.3[13-15]，設(shè)計孔隙率為20%。詳細(xì)配合比見表2。

表2 多孔再生混凝土配合比

1.3 試驗方法

采用預(yù)濕骨料法進(jìn)行裹漿拌制多孔再生混凝土試件，具體見圖1，試件的裝模工藝及強(qiáng)度試驗方法參照規(guī)范《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081-2002）[16]要求進(jìn)行，孔隙率與透水性能測試分別參照規(guī)范《再生骨料透水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 253-2016）[17]、《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 135-2009）[11]。

圖1 多孔再生混凝土拌制流程

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 粉煤灰不同摻率對強(qiáng)度性能的影響

圖2表示的是粉煤灰不同摻率對多孔再生混凝土強(qiáng)度的影響，可知，適量粉煤灰摻入多孔再生混凝土內(nèi)，可以顯著提高抗壓強(qiáng)度，對多孔再生混凝土的改性作用明顯。例如，當(dāng)粉煤灰摻率為5%、10%、15%時，抗壓強(qiáng)度分別為14.87MPa、16.53MPa、19.47MPa，較未摻粉煤灰的多孔再生混凝土分別增加了12.14%、24.66%、46.83%。分析原因認(rèn)為：①多孔再生混凝土存在著兩個界面過渡區(qū)，分別為舊水泥漿體與天然骨料的結(jié)合面、再生骨料與新水泥漿體的結(jié)合面，界面過渡區(qū)的存在弱化了多孔再生混凝土的強(qiáng)度性能[5、13、18]；②粉煤灰主要成分為SiO2、A12O3，可以與水泥水化作用產(chǎn)生的Ca（OH）2發(fā)生反應(yīng)生成鈣礬石、C-S-H 等物質(zhì)，彌補(bǔ)界面過渡區(qū)的缺陷，使得界面過渡區(qū)更加密實[14、19-21]。③粉煤灰的細(xì)度模數(shù)較小、比表面積大，等量替代水泥發(fā)生反應(yīng)后，可以有效地填補(bǔ)多孔再生混凝土內(nèi)部的微小孔隙。因此，適量的粉煤灰對多孔混凝土的強(qiáng)度提高改性效果明顯。

圖2 粉煤灰不同摻率對多孔再生混凝土強(qiáng)度的影響

隨著粉煤灰摻率的增加，抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)降低趨勢。例如，粉煤灰摻率為25%時，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最小值，為12.29MPa，較未摻粉煤灰的多孔再生混凝土降低了7.32%左右，由此可知，過量的粉煤灰替代水泥，并不能提高多孔再生混凝土的強(qiáng)度。產(chǎn)生這一不利改性效果的原因：粉煤灰主要是與水泥水化的二次產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，細(xì)化多孔再生混凝土內(nèi)部的微小孔隙結(jié)構(gòu)，過量的粉煤灰替代水泥會使水泥的水化產(chǎn)物不足，無法與其發(fā)生反應(yīng)，致使強(qiáng)度降低。

2.2 粉煤灰不同摻率對孔隙率及透水性能的影響

圖3、圖4 分別為粉煤灰不同摻率對孔隙率、透水系數(shù)的影響變化趨勢?？芍勖夯业膿饺虢档土硕嗫自偕炷恋目紫堵始巴杆阅?，這是由于粉煤灰等量替代水泥后，生成的產(chǎn)物堵塞了多孔混凝土內(nèi)部的孔隙，致使孔隙率降低，透水性能下降。但是，本次試驗結(jié)果的孔隙率范圍為20.31%～20.83%、透水系數(shù)范圍為2.63mm/s～3.93mm/s，均滿足規(guī)范《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 135-2009）[11]中的要求。

圖3 粉煤灰不同摻率對孔隙率的影響

圖4 粉煤灰不同摻率對透水系數(shù)的影響

3 結(jié)論

本文以粉煤灰等量替代水泥改性多孔混凝土的基本性能，以期為多孔再生混凝土路面的應(yīng)用提供借鑒。主要結(jié)論如下：

①適量的粉煤灰摻率可以有效提高多孔再生混凝土的強(qiáng)度性能，例如，粉煤灰產(chǎn)率15%時，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值，為19.47MPa，較未摻粉煤灰的多孔再生混凝強(qiáng)度提升了46.83%，強(qiáng)度提高改性效果顯著。當(dāng)粉煤灰產(chǎn)率為25%時，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最小值，為12.29MPa，較未摻粉煤灰的多孔再生混凝強(qiáng)度降低了7.32%左右。

②粉煤灰改性多孔再生混凝土，可以在一定程度上填充其內(nèi)部孔隙，改善內(nèi)部微孔隙結(jié)構(gòu)，本實驗粉煤灰在改善孔隙率及透水性能方面可滿足相關(guān)要求。