透水混凝土厂家力学性能的影响因素研究

随着城市化进程的不断加快，透水混凝土厂家城市中建筑垃圾的产生和排出数量也在快速增长，如何处理和利用越来越多的建筑垃圾，寿光市润达新型建材有限公司已经成为各级政府部门和建筑垃圾处理单位所面临的一个重要课题。根据有关资料统计，美国每年约有6.0×10^7t废弃混凝土，日本每年约有1.6×10^7t废弃混凝土，韩国2001年产生废弃混凝土2.4×10^6t。但是这些已经拥有比较的技术和设备回收利用这些建筑垃圾，美国的再生利用率为70%，日本的再生利用率早在2000年时就已经达到了80%，韩国已高达97%。然而我国每年产生废弃混凝土约5.4×10^8t，但是我国对建筑垃圾的再生利用率却不到5%。大量的建筑垃圾对环境造成了严重的负荷，根据《建筑垃圾处理技术规范》（CJJ 134-2009），对建筑垃圾再生利用，提高建筑垃圾的再生利用率是提高资源利用率及解决“垃圾围城”环境问题的必由之路[1]。

    另外，城市中大面积的混凝土硬化路面和场地缺乏透气性、透水性，这使得雨水不能够渗透地表还原为地下水，造成地下水位降低；雨水只能通过排水设施流入江河湖海，加大了排水设施的负担，在暴雨情况下，容易形成城市洪涝灾害；不能与空气进行热量和湿度的交换，产生“热岛现象” 。采用透水混凝土路面具有透水、透气、保温及隔热等特点，对于提高改善生态环境具有重要的现实意义。目前关于透水混凝土方面的文献研究及应用较多，而采用再生骨料制备透水混凝土的研究及应用很少。使用再生骨料制备透水混凝土应用于路面将是再生骨料的应用领域之一，由于使用于室外路面，在保证再生骨料混凝土和实用性的前提下，也可以避免进入房建结构工程时大众的担忧心理。

    1 试　验

    1.1 原材料

粗骨料：采用粒径4.75～9.5 mm单粒级的再生骨料，为了进行对比研究，还选用4.75～9.5 mm单粒级的花岗岩骨料，两种骨料的具体性能指标如表1所示，骨料图片如图1、图2所示。

从表1可以看出，再生骨料与花岗岩骨料相比，由于砂浆块等软弱颗粒的存在，主要表现为吸水率很大，压碎值、骨料表面微粉含量偏大，表观密度偏小。

水泥：水泥采用冀东P.O 42.5水泥；纤维：凯泰牌聚丙烯纤维；减水剂：聚羧酸系高性能减水剂；颜料：无机氧化铁类；增强料：中国建筑科学研究院研制的无机增强料。

1.2 试验方法

（1）试件成型

透水混凝土不同于普通混凝土，其拌合物Z佳工作性能主要靠经验和观感进行控制， 试件成型时的拌合物工作状态以“浆体包裹骨料颗粒黏聚性好，不松散，手攥成团为宜”。每个试件分2层装料，第1层装2/3高度，采用捣棒均匀插捣；第2层装料高出试模20 mm，捣棒均匀插捣后采用抹刀抹压到位。

（2）抗压强度

再生骨料透水混凝土抗压强度试验依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》 （GB/T50081－2002）进行， 试件尺寸采用150 mm×150 mm×150 mm。

（3）弯拉强度

再生骨料透水混凝土抗压强度试验依据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30－2005）进行， 试件尺寸采用100 mm×100 mm×400 mm。

（4）连通孔隙率

连通孔隙率的测定方法采用排水体积法进行， 试件尺寸采用150 mm×150 mm×150 mm立方体试件。

（5）透水系数

透水混凝土透水系数依据CJJ／T135－2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行。

2 透水混凝土配合比及透水性能

透水混凝土配合比设计依据《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ／T135－2009），采用体积法进行设计。主要根据设计目标孔隙率、骨料紧密堆积密度、胶结浆体密度等确定各个配合比参数。配合比设计时，主要按10%和15%两个设计目标孔隙率进行设计，再生骨料透水混凝土和花岗岩骨料透水混凝土基准配合比及透水性能如表2所示。

表2结果表明，当设计目标孔隙率不低于10%时，再生骨料透水混凝土的透水系数均大于0.5 mm/s，满足《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T135－2009）对路面用透水混凝土透水系数不小于0.5 mm/s的规定[2]。各配合比的实测连通孔隙率与设计目标孔隙率也基本一致， 说明《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T135－2009）中的体积法也适合于再生骨料透水混凝土的配合比设计。本次试验中，所采用的花岗岩骨料粒型较好，接近于圆形，实测连通孔隙率较低于设计目标孔隙率，因此透水混凝土中骨料的粒型也是影响实际连通孔隙率大小的一个因素。

3 力学性能试验结果与分析

由透水混凝土的结构可知：其承受外力和传递外力是由集料之间的接触点来完成的，这就造成了透水混凝土强度比普通混凝土强度低得多。从抗压强度和弯拉强度试件的破坏断面来看，对于强度较高的骨料，如花岗岩骨料透水混凝土几乎都在接触点破坏，而对于再生骨料透水混凝土而言， 会出现较多的骨料颗粒破坏，而且破坏的骨料多为强度较低的砂浆块等。因此，对于强度较高的骨料的透水混凝土强度主要决定于骨料之间接触点处的黏结力。对于再生骨料透水混凝土，其强度不仅取决于骨料之间接触点处的黏结力，而且还取决于骨料的强度。实验分别研究了孔隙率、聚丙烯纤维、聚合物乳液、颜料、增强料对再生骨料透水混凝土力学性能的影响。

3.1 再生骨料与花岗岩骨料透水混凝土的力学性能对比及孔隙率的影响

4.75～9.5 mm再生骨料及花岗岩骨料按不同孔隙率配制的透水混凝土力学性能如表3所示。混凝土抗压强度及弯拉强度试件分别 如图3和图4所示。

由于孔隙的存在， 混凝土的力学性能必然受到影响。孔隙率和力学性能互为矛盾，孔隙率越高，透水混凝土强度越低。表3表明，设计孔隙率为15%的再生骨料透水混凝土， 28 d抗压强度不低于30 MPa，28 d弯拉强度不低于3.5 MPa，其性能指标满足《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T135－2009）对路面用透水混凝土的要求。

根据表3结果，在相同孔隙率下，通过对比两种骨料的力学性能指标，再生骨料透水混凝土抗压强度及弯拉强度均低于花岗岩骨料透水混凝土，这也说明，在使用再生骨料配制透水混凝土时，一方面需要尽可能品质好的再生骨料，另一方面需要做好透水混凝土的配合比设计及优化工作。

3.2 聚丙烯纤维对再生骨料透水混凝土力学性能的影响

按15%设计目标孔隙率的配合比，对比研究了聚丙烯纤维对再生骨料透水混凝土力学性能的影响，聚丙烯纤维按体积掺量0.1%。试验结果如表4所示。

表4表明，掺加聚丙烯纤维对再生骨料透水混凝土的抗压强度有的改善作用，这一点有别于普通混凝土，主要原因是透水混凝土的受压破坏过程也与裂缝的发展有密不可分的关系，而聚丙烯纤维对水泥浆体裂缝的发展有的束缚限制作用，但试验结果表明聚丙烯纤维对再生骨料透水混凝土的弯拉强度改善不明显。

3.3 聚合物乳液对再生骨料透水混凝土力学性能的影响

选用了两种聚合物乳液，通过试验对比对再生骨料透水混凝土的力学性能的影响。聚合物乳液A固含量为60.7%，掺量2%；聚合物乳液B固含量为49.4%，掺量为4%， 试验结果如表5所示。

表5结果表明，聚合物乳液A降低了再生骨料透水混凝土的7d和28d抗压强度，影响较大，聚合物乳液B对再生骨料透水混凝土的抗压强度也有略微的降低， 但二者对再生骨料透水混凝土的弯拉强度均有的提高作用。

3.4 颜料对再生骨料透水混凝土力学性能的影响

目前彩色透水混凝土路面的着色方式有内掺和外喷涂两种方式，对颜料的选用原则方面，一般应选择具有良好的分散性，优良稳定的耐光性、耐候性以及很强的着色力、遮盖力。本次试验中主要选用氧化铁红、氧化铁绿两种颜料，采用内掺方式，工程中掺量主要根据颜色效果需求而定，本次掺量为胶材的2.2%。通过试验对比颜料对透水混凝土力学性能的影响以及着色能力，试验结果如表6所示，彩色混凝土试件如图5所示。

表6结果表明，氧化铁类无机颜料在掺量为总胶凝材料2.2%时，对再生骨料透水混凝土的7d和28d抗压强度、弯拉强度影响不大。

3.5 增强料对再生骨料透水混凝土力学性能的影响

透水混凝土一般通过掺加增强料提高混凝土的力学性能，增强料可分为有机类和无机类，本次试验中采用中国建筑科学研究院研制的无机类增强料，通过试验对比无机增强料对混凝土性能的影响。试验结果如表7所示。

表7结果表明， 该无机增强料对再生骨料透水混凝土的28d抗压强度和弯拉强度提高20%左右。

3 结　论

（1）采用本试验选用的4.75 ～9.5 mm的再生骨料配制的透水混凝土，当设计目标孔隙率在10%～15%时，通过的配制技术手段，配制的再生骨料透水混凝土性能可以达到以下要求：抗压强度可以达到30 MPa以上； 弯拉强度可以达到3.5 MPa以上；且连通孔隙率可以满足不小10%的要求；且透水系数不小于0.5 mm/s；以上性能指标均达到《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T135－2009）3.2.1条中关于路面透水混凝土的透水系数、连续孔隙率、抗压强度、弯拉强度的规定。

（2）在相同设计目标孔隙率下，掺加聚丙烯纤维对再生骨料透水混凝土的抗压强度有的提高作用，但是对混凝土的弯拉强度提高不明显。

（3）本试验中采用的无机增强料对再生骨料透水混凝土的28d抗压强度和弯拉强度提高20%左右。采用的聚合物乳液对再生骨料透水混凝土的抗压强度有的降低，对再生骨料透水混凝土的弯拉强度有略微的提高作用。

（4）掺加氧化铁类颜料对再生骨料透水混凝土的抗压强度和弯拉强度影响不大。 透水混凝土厂家力学性能的影响因素研究