再生骨料及再生骨料透水混凝土的研究现状简介

陈欣然 达则晓丽＊

（西昌学院土木与水利工程学院，四川 西昌 615000）

0 引言

再生骨料透水混凝土，结合了再生混凝土和透水混凝土两者的优势，既能将建筑垃圾回收利用，又能减少城市的积水，降低城市的噪声和热岛效应，符合可持续发展的理念， 还能应用于海绵城市的建设，具有重要的社会和经济效益[1]。

本文主要总结阐述了再生骨料透水混凝土改善抗压强度和透水率等有关方面已经取得的进展，凝练总结目前主流认可的骨料改性方法、 强化制备方法，并对目前尚未解决的问题进行总结，为再生骨料透水混凝土的进一步发展和研究提供参考。

1 再生骨料的改性和强化研究

目前较为普遍的获得高品质再生骨料的方法主要有机械研磨法和湿处理法两大类，无论是去除表面的水泥层或是填补表面的细小裂纹，都可以有效提高再生骨料的强度、降低吸水率。

1.1 机械研磨

选择性研磨法和空气加热研磨法可以使再生骨料的品质得到不同程度的提高， 都是通过物理手段去除天然骨料表面的水泥浆体从而达到提升强度的目的。

1.2 湿处理法

目前， 湿处理法也是常用的提高再生骨料强度的有效方法。 将再生骨料浸泡或者涂抹相应试剂，可以粘合大部分再生骨料表面的裂纹和空隙， 或是通过化学的方法，使试剂与骨料胶结层中的物质反应，去除骨料表面的浆体层。 常见的化学浆液有：水泥外掺Kim 粉、聚合物乳液、有机硅防水剂、纯水泥浆、水玻璃溶液、火山灰溶液、水泥外掺一级粉煤灰、石灰石粉等[2]。

1.3 碳化反应

根据混凝土的碳化反应可知，CO2可以增强再生骨料的力学性能。 KOU[3]采用100%浓度的CO2，经过控制养护时间， 获得碳化程度不一样的再生粗骨料。结果表明，养护时间越长，碳化程度越好，骨料的强度就越高。 李亚可学者的实验结果表明，碳化处理再生骨料能有效提高再生骨料的表观密度，减小其吸水率和压碎指标，使再生骨料的性能更接近天然骨料[2]。

1.4 超声波洗涤

除上述改性方法外，在对骨料进行预处理阶段的清洗方法对再生骨料的强度也有较大的影响。超声波洗涤法就是其中较为高效经济的清洗方法。

2 再生骨料透水混凝土的改性研究

以下简要概述有关再生骨料透水混凝土的制备工艺、抗压强度和透水率等方面的研究成果。

2.1 再生骨料颗粒级配的选择

经过张萍等学者的试验研究发现10～15 mm 的粒径试样透水性最好。 首先，由于再生骨料的粒径越小，相对试样内部孔隙越小且分布更加均匀，水流与试样内部的接触面积增大， 导致水流受到的粘滞阻力增大，减弱了水透过的能力。 与此同时，过大的粒径虽然连通孔数量增多，但同时使得孔隙率增大，骨料与骨料间接触面积减小，会导致强度明显下降。 所以， 增大目标孔隙率和再生骨料粒径会使试样透水能力提高但强度降低。 经过反复实验， 对比实验数据，综合考虑强度和透水率两个指标，认为选择粒径比为 5～10 mm∶10～15 mm=1:1 的复合级配为最佳配合比[4]。

2.2 胶结层水泥用量

在相同的集灰比下，减少比表面积，增加水泥浆厚度，在不增加胶结点的前提下增加接触面积，也能够提高透水混凝土的强度[5]。 骨料的强度高而水泥胶结层强度相对较低， 这使得骨料-水泥浆体的界面过渡区强度较弱，受力时该界面最容易被破坏，所以提高透水混凝土的强度可以从提高胶结点黏结强度和界面过渡区状态等考虑[6]。

2.3 再生骨料品种的混合与配比

在骨料的选择方面， 任艺楠学者经过研究发现，掺加再生红砖和再生混凝土混合骨料一定配比（再生红砖掺量为15%、砂率6%、水灰比0.25、骨料粒径为5～20 mm）后，也能使得再生骨料透水混凝土各方面性能达到更优状态[7]。

2.4 再生骨料取代率

研究发现，透水混凝土孔隙率和透水性能随着再生骨料的增加呈先减后增的变化趋势，其中，取代率为40%时，混凝土的孔隙率最小；随着再生骨料的不断增加， 混凝土的透水系数呈先减后增的变化趋势，再生骨料的增加能增大混凝土孔隙率，进而能增强混凝土的透水性能；适宜的再生骨料取代率可有效增强混凝土的抗压强度[8]。 而具体多少取代率时可以使再生骨料透水混凝土的强度和透水率平衡权重达到最佳状态，仍需根据具体情况和要求进行针对性研究。

2.5 加入矿物掺合料（再生微粉）

改善混凝土性能的另一个技术手段是加入矿物掺合料。 活性矿物掺和料可与水泥水化产生的Ca（OH）2结合，促进二次水化反应，生成C-S-H 胶凝体，同时掺合料可填充内部空隙，可以增加密实度。 另外，利用再生微分取代部分水泥也有利于节约成本。

2.6 最佳水灰比

在制备过程中，相同再生骨料掺量下，再生透水混凝土的强度和透水性能均随着水灰比的增加而先增后减。 综合强度试验和透水试验结果， 掺10%和30%再生骨料的再生透水混凝土的最佳水灰比约为0.4， 掺50%再生骨料的再生透水混凝土的最佳水灰比约为 0.45[9]。

2.7 加入纤维

加入纤维，并不会对再生骨料透水混凝土的孔隙率和透水性能产生较大影响，但对于力学性能的提升有较大的帮助[10]。

3 存在的问题

目前，再生骨料透水混凝土在许多方面仍然存在争议，除以上所提到的内容以外，仍存在以下问题有待解决。

（1）对于再生骨料的改性和强化，大致可以划分为物理和化学的方法， 而物理方法存在机械能损耗大、改性效率低等不足，化学方法也存在不环保、成本高等问题[11]。

（2）掺加硅粉、增加胶结层厚度等方法虽能有效提高再生骨料透水混凝土的强度，但同时密实度也会增加，从而导致孔隙率下降，透水率下降。

（3）如何取舍并选择取代率，是有必要针对具体要求和客观环境进行研究的方面。

（4）目前需要一种能够有效提高有效孔隙率的方法，来保证在强度不变的情况下，提高透水混凝土的透水率。

（5）再生骨料透水混凝土的耐久性通常不如天然骨料透水混凝土，如何减少单位时间内再生骨料透水混凝土的损耗率也是目前有待解决的一个问题。

4 总结

通过对以上再生骨料的改性、强化方法和再生骨料透水混凝土的研究现状介绍，可以得出以下结论。

（1）再生骨料的颗粒级配、骨料混合种类以及透水混凝土中再生骨料的取代率、水灰比等均能取得相对稳定并且兼顾强度和透水率的数值。对于再生骨料透水混凝土的一些有关规范还需要完善，以便为以后工程实例提供依据。

（2）矿物掺合料及混凝土外加剂对于再生骨料透水混凝土的强度有很大提高。 另外，从长远的角度出发，新兴高品质建筑材料的普遍应用，使得我们可以选择尝试更多高性能材料来提高混凝土的品质。

（3）再生骨料透水混凝土经济成本较高。 寻求简单可行的有效制备和改性方式， 进一步降低其成本，使其成为极具普遍推广应用价值的绿色建材是非常有必要的。

（4） 国内对于再生骨料透水混凝土的相关标准和要求仍不够完善。建议加快建立完善的相关标准，以推动再生骨料透水混凝土技术在土木工程领域的应用。