關(guān)鍵詞：乳膠粉；再生骨料；抗壓強度；孔隙率；透水系數(shù)中圖分類號： ；TU528 文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）05-0090-04

Abstract：In order to reduce construction waste and improve the permeability of urban roads，a regenerated agregate was modified with a dispersible polymer powder （VAE）solution，and then the modified recycled aggregate was combined with cement，gravel，polypropylene fiber and other materials to prepare a permeable material.The test results showed that VAE modified recycled aggregate was beneficial to improve the mechanical properties of permeable materials，but would reduce their permeability.The increase of recycled aggregate content was negativelycorrelated withthe mechanical propertiesof permeablematerials，and positivelycorrelated with itspermeability.Inthetest，when 30% modified recycledaggregate was mixed into the permeable material，the compressive strength and spliting tensile strength of thematerial were 24.O MPaand2.85 MPa，respectively，and the porosityand permeabilitycoeficient were 13.1% and 2.34mm/s ，respectively.This kind of permeable material has good comprehensive performance and certain environmental protection，and has a certain potential value in urban road engineering applications.

Key words ：latex powder；recycled aggregate ； compressive strength ； porosity ； permeability coefficient

為提高城市中的水資源平衡性、改善城市路面情況，透水混凝土路面在城市道路工程中的應(yīng)用越來越多。但是，由于粗骨料粒徑大、膠結(jié)材料使用量少等特點，透水混凝土材料的強度往往較低，這使透水混凝土材料在城市道路工程中的應(yīng)用范圍受到較大的限制[1-3]。因此，提高透水混凝土材料的性能成為城市道路等工程發(fā)展的重點之一。對此，何松松等通過顆粒隨機模型，制備了一種超高強凝膠基質(zhì)材料，進而制備一種有高強度、可抗凍的透水混凝土，該透水混凝土有著良好的綜合性能，透水系數(shù)超過 。姚紅利等則通過廢棄陶瓷骨料和玄武巖纖維，制備了一種再生骨料透水混凝土，并研究其力學(xué)和透水性能，當在透水混凝土材料中添加40% 廢棄陶瓷骨料以及 0.15% 玄武巖纖維時，材料性能較好[5]。劉增祥等針對透水混凝土中的粉煤灰摻量以及骨料粒徑進行了研究，粉煤灰摻量以及骨料粒徑均與材料力學(xué)強度先正相關(guān)后負相關(guān)，而在透水系數(shù)方面，則先負相關(guān)后正相關(guān)[。在以上學(xué)者研究基礎(chǔ)上，為解決城市建筑垃圾，提高建筑工程環(huán)保性，同時，保證城市道路透水性能，以可再分散乳膠粉（VAE）溶液對再生骨料進行改性，進而制備一種透水性材料，并研究其性能。

1 試驗部分

1.1 材料與設(shè)備

主要材料：再生骨料（自制，粒徑 5～15mm ；可再分散乳膠粉（VAE）（AR，雙成化工）； P-O42.5 普通硅酸鹽水泥（工業(yè)純，華潤潤豐）；聚丙烯纖維（工業(yè)純，良品新材料，長度 16mm ）；碎石（工業(yè)純，榮域礦產(chǎn)，粒徑5～10mm ）；硅微粉（工業(yè)純，奧紅礦產(chǎn)）；聚羧酸減水劑（AR，興正和化工， 25% 減水率）。

主要設(shè)備：JZC320型攪拌機（遠東機械設(shè)備）；RD1020型電子天平（榮達儀器）；RTC-G型磁力攪拌器（佰年儀器）；WAW-300D型萬能試驗機（新力特試驗設(shè)備）。

1.2 試驗方法

1.2.1 透水材料方案設(shè)計

以城市建筑混凝土廢棄物作為再生骨料，并使用VAE溶液對其進行改性。然后通過水泥、碎石、微硅粉、聚丙烯纖維以及改性后的再生骨料等材料，制備一種透水混凝土材料。并設(shè)計透水材料的試驗方案，研究VAE改性再生骨料對透水混凝土材料的影響，優(yōu)化再生骨料摻量，具體設(shè)計如表 所示。

在表1中， A1～A4 方案為添加不同摻量（15%，30%，45%，60%） 未改性再生骨料的透水混凝土材料； B1～B4 方案則為添加不同摻量（ 15% ！30% （20 45% 60% ）改性再生骨料的透水混凝土材料。

1.2.2 透水材料的制備

（1）選取粒徑在 50mm 及以下的城市建筑混凝土廢棄物，通過破碎機破碎成粒徑為 5～15mm 的再生骨料，去除雜質(zhì)后備用。

（2）在加熱環(huán)境中，將適量的可再分散乳膠粉和水攪拌混合，獲得VAE溶液。將再生骨料在VAE溶液中浸泡1d。在浸泡期間，每 攪拌一次。濾出再生骨料，攤開曬干，備用。

（3）向攪拌機中添加適量碎石和再生骨料，攪拌，使各材料混勻。然后將適量聚丙烯纖維分散加人其中，繼續(xù)混勻。再向混合物料中繼續(xù)添加水泥、硅微粉、水、減水劑等材料，繼續(xù)混勻。

（4）將混合物料添加到模具中，一邊倒入混合物料，一邊多次插搗。通過塑料膜將模具覆蓋，并適當灑水保濕。當材料成型1d后，脫模，進行標準養(yǎng)護處理28d，即可獲得透水混凝土材料試件。

1.3 性能測試

1.3.1 力學(xué)性能

使用萬能試驗機對透水混凝土材料進行力學(xué)強度測試，對透水混凝土材料的抗壓強度以及劈裂抗拉強度進行分析。

1.3.2 孔隙率

先將透水混凝土材料浸沒到水中，保持 。然后，稱量透水混凝土材料在水中的質(zhì)量，記錄。取出材料，擦干表面水分，烘干，自然冷卻到室溫。繼續(xù)稱量材料此時的質(zhì)量，記錄。計算材料體積，并根據(jù)測量和記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)，計算透水混凝土材料的孔隙率，公式如下[9-10]

式中： 為材料水中浸泡1d后在水中的質(zhì)量， g 為材料烘干后質(zhì)量， g；P 為材料孔隙率， 為水的密度， V 為材料體積， 。

1.3.3 透水系數(shù)

使用常水頭測試法對透水混凝土材料進行測試。先將透水混凝土材料完全浸沒到水中，直到?jīng)]有氣泡冒出后，取出。將材料放入方形套管中，套管中材料側(cè)面的空隙用橡皮泥密封堵住。用一個大孔徑墊塊將材料墊高，并在材料下方放置大量筒。向套管中持續(xù)、穩(wěn)定加水，記錄在 時內(nèi)該裝置的透水量Q，計算材料透水系數(shù)，公式如下[1-2]：

式中： Q 為 時內(nèi)透水量， H 為水位差， mm ： L 為材料厚度， mm；A 為材料上表面積， 為透水時間， 為 t 時材料的透水系數(shù)， 。

2 結(jié)果與分析

2.1 力學(xué)性能分析

2.1.1 抗壓強度

不同再生骨料摻量的材料抗壓強度，如圖1所示。

由圖1可知，當透水混凝土材料中再生骨料的摻量保持一定時，VAE溶液對再生骨料的改性，可以提高材料整體的抗壓強度。不論是未改性還是經(jīng)過VAE溶液改性后的再生骨料，隨著材料中再生骨料摻量的增多，材料整體的抗壓強度呈現(xiàn)不斷減小的變化。無論再生骨料是否經(jīng)過改性，當材料中再生骨料摻量為 15% 時，抗壓強度均最大。其中，添加 15% 未改性再生骨料時的材料抗壓強度為26.8MPa ；添加 15% 改性再生骨料時的材料抗壓強度為 27.5MPa 。當再生骨料摻量增多到 30% 時，材料的抗壓強度降低，未改性和改性后的抗壓強度分別降低到 。當材料中再生骨料摻量為 60% 時，未改性和改性后的抗壓強度均最小，分別為14.1MPa、16.9MPa。根據(jù)這些試驗變化可知，使用VAE溶液對再生骨料進行改性，可以提高這種透水混凝土材料的抗壓強度。而再生骨料摻量的增多，會降低材料整體的抗壓強度。

由于制備透水材料的再生骨料來自于城市建筑混凝土廢棄物，這些再生骨料是由舊的混凝土砂漿包裹著原來的天然骨料。所以，這些再生骨料中含有較多的孔洞、裂縫等缺陷，會降低透水材料整體的緊密性，從而使強度降低 ？13.14？ 。當透水材料中添加的再生骨料越多時，材料中存在的孔洞等缺陷數(shù)量增多。所以，材料強度不斷降低。但是，當這些再生骨料經(jīng)過VAE溶液浸泡改性之后，再生骨料表面會緊密包覆一種薄膜，使再生骨料的表面變得平整、光滑。因此，當以這些改性再生骨料制備透水材料時，改性再生骨料與各材料之間的粘接效果更好，從而提高透水材料整體的強度[15]

2.1.2劈裂抗拉強度

不同再生骨料摻量的劈裂抗拉強度，如圖2所示。

由圖2可知，與未經(jīng)過VAE改性的再生骨料相比，使用VAE溶液對再生骨料進行改性，可以使透水材料整體的劈裂抗拉強度提高。當摻入的再生骨料增多時，透水材料劈裂抗拉強度會呈現(xiàn)降低的變化。其中，當材料中再生骨料摻量為 15% 時，未改性和改性后的劈裂抗拉強度均最大，分別為3.04MPa.3.32MPa 。當再生骨料摻量增多到 30% 時，材料的劈裂抗拉強度降低，未改性和改性后的劈裂抗拉強度分別降低到2.68MPa、2.85MPa。當再生骨料摻量為 60% 時，材料的劈裂抗拉強度最小，未改性和改性后的劈裂抗拉強度分別為 1.82MPa 、2.33MPa 。這表明，VAE溶液對再生骨料的改性處理，對于透水混凝土整體劈裂抗拉強度的提高是有利的。而材料中再生骨料摻量的增多則會使對其劈裂抗拉強度產(chǎn)生一定的負面效果。這些變化出現(xiàn)的原因與2.1.1中抗壓強度的變化原因類似。在VAE溶液改性方面，主要是因為改性后的再生骨料表面會緊密包覆一種薄膜，使再生骨料與透水混凝土各基體材料之間的粘接強度提高。而對于再生骨料來說，其本身含有較多的缺陷，孔隙、孔洞等較多[16]。因此，這種再生骨料的添加，會使透水混凝土材料整體的劈裂抗拉強度降低。

2.2 孔隙率分析

不同再生骨料摻量的材料孔隙率，如圖3所示。

由圖3可知，當再生骨料經(jīng)過VAE溶液改性之后，制備的透水混凝土材料孔隙率會下降。然而，當材料中添加的再生骨料增多時，材料的孔隙率則出現(xiàn)不斷升高的變化趨勢。從圖3還可觀察到，當材料中添加的再生骨料摻量為 15% 時，未改性和VAE改性時的材料孔隙率均最小，分別為13. 2% 112.0% 。由此可見，經(jīng)過VAE改性之后，材料孔隙率降低 9.1% 。當材料中添加的再生骨料摻量為30% 時，未改性和VAE改性時的材料孔隙率均有所上升，分別為 14.3%.13.1% 。而當材料中添加的再生骨料摻量為 60% 時，未改性和VAE改性時的材料孔隙率均最大，分別達到 17.1%.15.8% 。這些變化說明，使用VAE溶液對透水混凝土材料中的再生骨料進行改性，會在一定程度上使材料孔隙率降低。但是，材料中再生骨料摻量的增加，則會使材料整體的孔隙率提高。這是因為，與碎石天然骨料相比，再生骨料表面還包覆有舊的混凝土砂槳。因此，這些再生骨料表面比較粗糙，材料存在較多的孔洞等缺陷。而碎石天然骨料則比較圓潤[17-18]。所以，在透水混凝土材料插搗成型的過程中，再生骨料的添加會降低材料的密實度，從而提高材料孔隙率。而當再生骨料經(jīng)過VAE溶液改性后，再生骨料與透水混凝土各基體材料之間的粘接效果更好。因此，材料密實度得到提升，孔隙率減小。

2.3 透水系數(shù)分析

不同再生骨料摻量的透水系數(shù)分析，如圖4所示。

由圖4可知，當再生骨料經(jīng)過VAE溶液改性之后，材料整體的透水系數(shù)會出現(xiàn)減小的變化趨勢。同時，隨著材料中添加的再生骨料增多，材料整體的透水系數(shù)會不斷增大。從圖4中可以看到，對于未改性和VAE改性的再生骨料，當其在材料中的摻量為 15% 時，材料透水系數(shù)均最小，分別為 。當材料中添加的再生骨料增多到 30% 時，未改性和VAE改性時的材料透水系數(shù)分別增大到2.15、2.34mm/s 。當材料中添加的再生骨料為 60% 時，未改性和VAE改性時的材料透水系數(shù)均最大，分別為 5.70，4.68mm/s 。這些變化是因為，再生骨料本身含有較多的孔隙、孔洞等缺陷，且表面較粗糙、不平整光滑。因此，將這種再生骨料添加到透水混凝土材料中，會使材料內(nèi)部的孔隙增多，從而增強透水混凝土材料透水的能力[19]。而VAE 溶液改性再生骨料之后，會使再生骨料表面變得較為光滑、平整，使再生骨料與透水混凝土材料中其他基體之間的粘接強度更好[20]

3結(jié)語

（1）使用VAE溶液對再生骨料進行改性，可以使透水材料的抗壓強度以及劈裂抗拉強度提高，但會降低透水材料的孔隙率和透水系數(shù)；

（2）當透水材料中添加的再生骨料增多時，材料抗壓強度、劈裂抗拉強度均下降，而材料孔隙率、透水系數(shù)均提高；

（3）當以VAE溶液改性再生骨料且再生骨料摻量為 30% 時，材料抗壓強度為 24.0MPa ，劈裂抗拉強度為 2.85MPa ，力學(xué)性能良好。且此時的孔隙率為 13.1% ，透水系數(shù)為 2.34mm/s ，材料透水性能也較好。該材料可以達到城市道路工程中透水混凝土的相關(guān)要求，有一定應(yīng)用價值。

【參考文獻】

[1］徐斌.鋼渣骨料透水混凝土力學(xué)性能與透水性能影響因素分析[J].福建建材，2023（9）：19-22.

[2]張敬陽，吳倩.海綿城市理念在市政道路排水設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].交通科技與管理，2023，4（17）：129-131.

[3]張小平，范乾松，甄東華，等.無機納米與有機纖維改性復(fù)材對透水混凝土耐久性影響研究［J].粘接，2023，50（11） ：114-117.

[4]何松松，焦楚杰，歐旭.高強抗凍透水混凝土的配合比設(shè)計與性能評估[J].材料導(dǎo)報，2023，37（21）：136-142.

[5]姚紅利，鄭竣方，周晚，等.對玄武巖纖維廢陶瓷再生骨料透水混凝土力學(xué)性能和透水性能的探究［J].四川建筑，2023，43（5）：249-251.

[6]劉增祥，鄭喜剛，邢玉姣.骨料粒徑與粉煤灰摻量對透水混凝土性能的影響研究［J].廣東建材，2023，39（9） ：42-44.

［7］孫廣平.PVA溶液和玄武巖纖維增強再生透水混凝土路用性能研究[D].南昌：江西理工大學(xué)，2023.

[8]蘇有文，呂雄飛.混合聚合物改性劑溶液對透水混凝土性能影響的試驗研究[J].建筑技術(shù)，2020，51（1）：40-43.

[9］潘琪.魚骨粉摻量對混凝土力學(xué)性能的影響研究[J].北部灣大學(xué)學(xué)報，2023，38（6）：75-81.

［10］王花蕾.景觀裝飾用透水混凝復(fù)合材料制備優(yōu)化及性能[J].粘接，2023，50（6）：71-74.

[11] 黃泓萍，祝張法，張炯，等.固廢型透水砂漿的制備與基本性能研究[J].新型建筑材料，2023，50（11）：110-113.

[12] 許大勝.道路工程中透水再生混凝土的級配對性能的影響研究[J].交通世界，2023（25）：10-12.

[13]秦立軍，白二雷，王志航，等.聚合物乳膠粉改性碳纖維增強混凝土的配合比設(shè)計［J].空軍工程大學(xué)學(xué)報，2023，24（5）：102-110.

[14] 張金林，尹谷雨，倪常彪，等.可再分散乳膠粉與PE纖維對噴射混凝土性能的影響［J].混凝土與水泥制品，2023（7） ：57-60.

[15］孫凱.透水混凝土透水性能及抗壓強度試驗研究[J].黑龍江水利科技，2023，51（3）：23-26.

[16] 王寶強，廖芳珍.透水混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計試驗研究［J].人民珠江，2023，44（11）：123-131.

[17] 阮舸，殷世祥，高鵬.粉煤灰-纖維復(fù)合透水混凝土配比優(yōu)化設(shè)計研究[J].江西建材，2023（8）：6-7.

［18]孟利娜，梁炯豐，陳林.再生微粉－可再分散乳膠粉復(fù)合水泥砂漿力學(xué)性能研究[J].混凝土，2023（2）：129-130.

[19] 沈焱，錢佳佳，時磊，等.聚羧酸減水劑和乳膠粉對透水混凝土性能的影響研究[J].混凝土世界，2021（6）：74-77.

[20] 何松松，焦楚杰，李松.超細輔助膠凝材料對透水混凝土性能的影響［J].科學(xué)技術(shù)與工程，2020，20（35） ：14660-14667.

（責任編輯：蘇慢）