粘土砖再生骨料透水混凝土的透水及保水性研究

张 璐 贾 男

(1.贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550025)

粘土砖再生骨料透水混凝土的透水及保水性研究

张 璐1贾 男

(1.贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550025)

利用粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土，对砖骨料不同掺量下的透水混凝土进行了对比分析，研究了该因素对透水、保水性能的影响，得出了一些有价值的结论。

废弃粘土砖，透水混凝土，保水性，抗冻性

由于历史原因，在我国城镇化建设过程中产生大量建筑废料，给环境带来了污染，而其中废弃粘土砖在建筑垃圾中占有相当的比重[1，2]。将废弃粘土砖变废为宝，符合可持续发展战略。目前，废弃粘土砖主要用作粗骨料生产耐热混凝土、轻集料混凝土、铺路块料等，但是，用废弃粘土砖开发保水性透水混凝土的研究甚少。在制作该种透水混凝土的搅拌过程中，掺入少量发泡剂和硫酸钠。发泡剂在水泥浆体中产生大量气泡；硫酸钠作消泡形成大量微孔，为水分进出胶结层提供通道。该类透水混凝土宜作路面材料，其砖骨料在雨季吸收并保持水分，热季再散发水分，能有效调节地表温度和湿度，缓解城市“热岛效应”，是一种新型、绿色环保材料。

1 原材料及试验方法

原材料、透水混凝土配合比等参数同文献[3]，即以水泥、粗骨料、自来水、发泡剂、硫酸钠为原料。其中水泥采用拉法基P.O42.5R硅酸盐水泥，粗骨料由碎石和砖骨料按不同比例混合而成，发泡剂采用蛋白质类发泡剂。依据经验公式法进行配合比设计。设计强度为10 MPa，管理水平取25%，捣实成型，水灰比W/C=0.35，硫酸钠掺量取水泥质量的2%，发泡剂经过机械发泡后的掺量约为水泥体积的20%。

2 透水系数、保水量测试方法

透水系数测试参照杨静设计的渗透仪[4]测透水系数。透水仪为两端开口的有机玻璃方框，尺寸为10 cm×10 cm×45 cm，渗透仪正面刻有刻度。透水系数计算公式如下：

(1)

其中，H为水位下降高度，本装置取38 cm；Δt为水位下降H高度所用时间，s。每个试块测5次Δt，去掉最高、最低值后求平均值代上式。

保水量测试参照《使用再生材料开发保水性混凝土块》[5]的方法，计算公式如下：

(2)

每组3个试块，将试块浸入15 ℃～25 ℃的清水中浸泡24 h后取出，然后将试件放入封闭的塑料容器内(如图1所示)。容器高度不大于混凝土块高度的3倍，长度不大于混凝土块的2倍，垫块高度不超过5 mm。在15 ℃～30 ℃的室温下，静置30 min使其蒸发水分，用剪下的湿布擦去能见的水分后，立刻测量试件的质量，即湿润质量。将试件放入温度(105±5)℃的干燥机内，将试件干燥至固定质量后，再在常温中测量试件冷却后的质量，得到试件的绝对干燥质量。

3 结果分析

1)水泥胶结层。水泥胶结层包裹住砖骨料，只有胶结层具有足够数量的连通孔隙，水分才能被砖骨料吸收并保持水分。待透水混凝土成型28 d后，用光学显微镜观察粗骨料表面包裹的胶结层发现，水泥胶结层有大量微孔，且绝大部分微孔直径都在50 μm以内，存在相互连通的孔隙(见图2)。

2)透水系数。如图3所示，当掺量低于80%时，透水系数随掺量增加而减小，掺量大于80%后透水系数随掺量增加而增加。各掺量下，10～15级配下透水系数为2.2 cm/s～3.7 cm/s，5～10级配下透水系数为2.1 cm/s～2.8 cm/s，10～15级配的透水系数大于5～10级配，但是掺砖骨料之后透水系数均比未掺砖骨料时的透水系数小。

透水系数主要由内部的连通与半连通孔隙(即有效孔隙)决定。砖骨料具有强度低、多片层及易剥离的特性，在搅拌中会发生部分崩离分裂，产生的裂片与剩下的碎石以及完整的砖骨料混合，产生局部的连续多重级配效果，增加了混凝土的致密性，继而减少混凝土内部连通孔隙，降低透水混凝土的透水系数。所以，砖骨料对透水混凝土的透水性不利。

3)保水量。如图4所示，随着砖骨料掺量增加，透水混凝土保水量有着明显的增长趋势；5～10级配的透水混凝土保水量比10～15级配的要大，这是因为骨料颗粒越小，胶结层的比表面积越大，水分进入骨料的通道越多造成的；10～15级配的透水混凝土，掺量为100%时的保水量是0%时的2.8倍，接近0.2 g/cm3；5～10级配的透水混凝土，掺量为100%时的保水量是0%时的2.3倍，接近0.18 g/cm3。

由分析可知，砖骨料开发的透水混凝土大大增强其保水性能，砖骨料可以利用自身的吸水、保水能力锁住水分，在雨天吸水并储存水分，热天便蒸发骨料内的水分，调节地表温度和湿度，是一种新型、环保绿色材料。

4 试验结论

本文用粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土，并对砖骨料不同掺量下的性能进行了对比试验。研究发现：1)加入少量发泡剂、硫酸钠，使透水混凝土胶结层产生大量50 μm以下的微孔，是透水混凝土具有吸水、保水功能的关键因素。2)砖骨料掺量由0%增大到80%时，透水系数呈下降趋势，掺量由80%增大到100%时，透水系数呈增大趋势，总体来讲，砖骨料对透水混凝土的透水性不利。但是，透水混凝土的透水系数依然较高，透水性依然良好。3)砖骨料所占比例越大，透水混凝土的保水性越好，保水量在0.1 g/cm3～0.2 g/cm3之间。

[1] 张孟雄,张学良,王卫秋,等.建筑垃圾砖的开发及应用[J].砖瓦世界,2006(8):19-21.

[2] 苗毓恩,王罗春.旧建筑物拆除中废旧砖瓦的资源化途径[J].上海电力学院学报,2009,25(6):579-582.

[3] 张 璐,胡 松.粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土的强度分析[J].山东工业技术,2014(10):29-30.

[4] 郑木莲.多孔混凝土的渗透系数及测试方法[J].交通运输工程学报,2006,6(4):41- 46.

[5] 朱先进.使用再生材料开发保水性混凝土块[EB/OL].http://www.cctrpofun.com/news1.asp id=277,2009-11-24/2013-10-11.

Experimental study on the water staining and water penetration property of clay brick renewable aggregat permeable concrete

ZHANG Lu1JIA Nan

(1.TheCollegeofCivilEngineeringofGuizhouUniversity,Guiyang550025,China)

This paper used clay brick recycled aggregate development of porous and permeable retention concrete, analyzed and compared the porous concrete of brick aggregate with different quantities, researched the influence of this factor to porous and permeable retention, obtained some valuable results.

waste clay brick, porous concrete, permeable retention, frost resistance

1009-6825(2014)30-0134-02

2014-08-19

张 璐(1990- )，女，在读硕士； 贾 男(1988- )，男

TU528

A