宋琳娜SONG Lin-na

（寧?？h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，由此產生一系列負面影響，例如，暴風雨、城市內澇、熱島效應、噪音效應等。經研究發(fā)現，城市密實混凝土路面是誘導上述負面效應的重要因素，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、減噪效果優(yōu)、目眩效應小的環(huán)保型混凝土?；诙嗫自偕炷恋谋姸鄡?yōu)良特性，國內外學者開展了大量研究。在國內，范偉麗等[2]學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度性能產生有益作用。陳春等[3]學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]學者根據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，再生骨料取代率小于50%時，強度與取代率成正比；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，纖維的摻入可以顯著改善其劈裂抗拉強度性能，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，試驗結果表明，纖維素納米晶體摻率在0%～1.5%范圍內，透水混凝土的強度提高明顯，對早期的水泥水化進程和程度有顯著的增益作用。在國外，Chaitanya M 等[7]學者認為粒徑2.36mm～10mm再生骨料制備的透水混凝土強度較粒徑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，硅灰的添加可使其抗壓強度提高近56%，抗折強度提高33%，而試樣的滲透性降低60%。Mata B 等[8]學者探索了不同摻率（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度，但改善了透水混凝土的透水性能。Bakheet R 等[9]學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度和滲透性的影響，結果表明，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度。分別用廢塑料、再生橡膠和兩者的組合替換25%，抗壓強度分別損失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，國內外研究學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理。以期為多孔再生混凝土路面的應用提供借鑒。

1 試驗原材料及方法

1.1 原材料

水泥選用寧波市生產的PO·42.5 普通硅酸鹽水泥，粉煤灰（Ⅱ級）產自寧波市燃煤電廠，水選用當地自來水，再生骨料由廢棄的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行測試，均滿足規(guī)范相關要求，其基本性質見表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度與透水性能，按照體積法[11-13]進行配合比設計，水灰比為0.3[13-15]，設計孔隙率為20%。詳細配合比見表2。

表2 多孔再生混凝土配合比

1.3 試驗方法

采用預濕骨料法進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度試驗方法參照規(guī)范《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081-2002）[16]要求進行，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用技術規(guī)程》（CJJ/T 253-2016）[17]、《透水水泥混凝土路面技術規(guī)程》（CJJ/T 135-2009）[11]。

圖1 多孔再生混凝土拌制流程

2 試驗結果與分析

2.1 粉煤灰不同摻率對強度性能的影響

圖2表示的是粉煤灰不同摻率對多孔再生混凝土強度的影響，可知，適量粉煤灰摻入多孔再生混凝土內，可以顯著提高抗壓強度，對多孔再生混凝土的改性作用明顯。例如，當粉煤灰摻率為5%、10%、15%時，抗壓強度分別為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合面、再生骨料與新水泥漿體的結合面，界面過渡區(qū)的存在弱化了多孔再生混凝土的強度性能[5、13、18]；②粉煤灰主要成分為SiO2、A12O3，可以與水泥水化作用產生的Ca（OH）2發(fā)生反應生成鈣礬石、C-S-H 等物質，彌補界面過渡區(qū)的缺陷，使得界面過渡區(qū)更加密實[14、19-21]。③粉煤灰的細度模數較小、比表面積大，等量替代水泥發(fā)生反應后，可以有效地填補多孔再生混凝土內部的微小孔隙。因此，適量的粉煤灰對多孔混凝土的強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度的影響

隨著粉煤灰摻率的增加，抗壓強度呈現降低趨勢。例如，粉煤灰摻率為25%時，抗壓強度達到最小值，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度。產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物發(fā)生反應，細化多孔再生混凝土內部的微小孔隙結構，過量的粉煤灰替代水泥會使水泥的水化產物不足，無法與其發(fā)生反應，致使強度降低。

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、透水系數的影響變化趨勢。可知，粉煤灰的摻入降低了多孔再生混凝土的孔隙率及透水性能，這是由于粉煤灰等量替代水泥后，生成的產物堵塞了多孔混凝土內部的孔隙，致使孔隙率降低，透水性能下降。但是，本次試驗結果的孔隙率范圍為20.31%～20.83%、透水系數范圍為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的影響

3 結論

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用提供借鑒。主要結論如下：

①適量的粉煤灰摻率可以有效提高多孔再生混凝土的強度性能，例如，粉煤灰產率15%時，抗壓強度達到最大值，為19.47MPa，較未摻粉煤灰的多孔再生混凝強度提升了46.83%，強度提高改性效果顯著。當粉煤灰產率為25%時，抗壓強度達到最小值，為12.29MPa，較未摻粉煤灰的多孔再生混凝強度降低了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部孔隙，改善內部微孔隙結構，本實驗粉煤灰在改善孔隙率及透水性能方面可滿足相關要求。