賴東福LAI Dong-fu

（廈門永正元晟檢驗檢測有限公司，廈門 361000）

0 引言

隨著“十四五規(guī)劃”以及“一帶一路”戰(zhàn)略的實施，我國建筑工程的建設(shè)也在日益完善，從二十世紀以來，我國建筑工程建設(shè)已經(jīng)逐步進入鼎盛時期。隨著城市化進程的加快，混凝土材料的需求量也在不斷增加，然而混凝土結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)開裂滲漏等現(xiàn)象，影響建筑的后續(xù)使用，同時隨著舊建筑物的拆除，造成廢棄混凝土堆放量不斷增多，因此研究再生混凝土結(jié)構(gòu)的防水抗?jié)B性能迫在眉睫。

近年來，國內(nèi)外研究學(xué)者針對混凝土的抗?jié)B性能進行了大量研究。Sidney Diamond[1]等通過對混凝土的過渡區(qū)分析，發(fā)現(xiàn)壁效應(yīng)產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)無明顯孔隙，但在骨料表面沉積大量結(jié)晶體。Roumiana[2]發(fā)現(xiàn)再生混凝土的抗?jié)B性差于普通混凝土的抗?jié)B性。在此基礎(chǔ)上，Limbachiya[3]等對再生混凝土抗?jié)B性能進行研究，發(fā)現(xiàn)當再生骨料摻量小于30%時，再生混凝土的抗?jié)B性能基本不受影響。而胡秀月[4]等研究不同玄武巖纖維摻合量對混凝土滲透性能的影響，發(fā)現(xiàn)纖維的適當摻入可以改善混凝土的相關(guān)力學(xué)性能，但過量摻入會導(dǎo)致混凝土抗壓強度降低，同時纖維摻入會降低材料自身孔隙率，提高其抗?jié)B能力。

然而上述研究主要集中于摻入不同材料后混凝土滲透性能的改變，較少涉及防水劑對再生混凝土抗?jié)B性能的影響，因此本文基于前人對混凝土研究的基礎(chǔ)上，進一步考慮防水劑以及廢量摻量對滲透性能的共同影響，提出防水再生混凝土材料的力學(xué)響應(yīng)機制，為再生混凝土材料的選擇以及建筑工程的施工提供參考。

1 工程概況

本文以某實際地下工程為例，該工程位于廈門市某沿河路段附近，工程信息如表1 所示。本地下工程施工段總長約為300m，屬于超長結(jié)構(gòu)，由于緊鄰河邊，必須在考慮混凝土材料防水性能的同時，提高混凝土材料的抗?jié)B性能。

表1 工程信息

本工程依據(jù)國家行業(yè)相關(guān)規(guī)范以及標準設(shè)計，通過項目設(shè)計圖紙對工程實際情況進行動態(tài)調(diào)整，地下工程滲透系數(shù)設(shè)計為不大于7.83×10-9cm/s。

2 再生混凝土基本力學(xué)試驗分析

2.1 試驗概況

試驗中使用的材料均由項目合作混凝土供應(yīng)單位提供，水泥采用P·O42.5 水泥，拌和用水采用普通飲用水，粗骨料采用粒徑（5-31.5）mm 的碎石，細集料采用細度模數(shù)為2.8 的II 區(qū)中砂；摻合料采用II 級粉煤灰，再生骨料采用當?shù)亟ú膹S混凝土廢棄建筑混凝土，防水劑采用某廠家生產(chǎn)的YYK 防水劑，試驗所用材料均符合相關(guān)質(zhì)量標準要求。

根據(jù)工程設(shè)計所需配合比進行調(diào)整，將廢棄材料、水泥、砂、石、YYK 防水劑、粉煤灰等充分混合后進行混凝土坍落度試驗，并制作最為合適的混凝土試塊，將制作完成的再生混凝土試塊進行養(yǎng)護，養(yǎng)護后開展一系列基本物理力學(xué)試驗，包括抗壓強度試驗、劈裂抗拉試驗。在基本力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的前提下進行抗?jié)B試驗，抗?jié)B試驗采用石蠟松香進行密封。

為確定防水再生混凝土材料配比最優(yōu)，因此本文通過調(diào)整摻入量的多少，來配置不同混凝土，進而研究其相關(guān)性能，表2 為試驗變量。

表2 試驗變量

2.2 坍落度試驗分析

圖1、圖2 分別為坍落度隨廢棄混凝土摻量以及YYK防水劑摻量變化曲線圖。

圖2 坍落度隨YYK 防水劑摻入量變化

由圖1、圖2 可知再生混凝土的坍落度隨著廢棄混凝土摻入量的增加而出現(xiàn)減小的趨勢，出現(xiàn)該現(xiàn)象是由于再生粗骨料較普通粗骨料而言，棱角分明、材料粗糙，內(nèi)部含有大量裂縫，因此其吸水率更高。當廢棄混凝土摻入量為0%時，隨著YYK 防水劑含量的增加，坍落度也隨之增加，該現(xiàn)象說明YYK 防水劑的添加有助于微裂縫的修復(fù)。

2.3 抗壓強度試驗分析

圖3、圖4 分別為抗壓強度隨廢棄混凝土摻量以及YYK 防水劑摻量變化曲線圖。

圖3 抗壓強度隨廢棄混凝土摻入量變化

圖4 抗壓強度隨YYK 防水劑摻入量變化

由圖3 可知，抗壓強度隨著廢棄混凝土摻量的增加出現(xiàn)先增大后減小的“塔型”趨勢，當廢棄混凝土摻量為50%時，混凝土抗壓強度達到最大值，說明適量添加廢棄混凝土能提高再生混凝土極限抗壓強度。

由圖4 可知，抗壓強度隨著YYK 防水劑摻量的增加出現(xiàn)“波浪型”變化趨勢，當YYK 防水劑摻量為0.8%時，混凝土抗壓強度達到最大值，說明適量添加YYK 能提高再生混凝土極限抗壓強度。

2.4 抗拉強度試驗分析

圖5、圖6 分別為抗拉強度隨廢棄混凝土摻量以及YYK 防水劑摻量變化曲線圖。

圖5 抗拉強度隨廢棄混凝土摻入量變化

圖6 抗拉強度隨YYK 防水劑摻入量變化

由圖5、圖6 可知，抗拉強度隨著廢棄混凝土摻量的增加出現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當廢棄混凝土摻入量為50%時，混凝土抗拉強度達到最大值，此時YYK 防水劑摻量為0.8%。由此推知廢棄混凝土摻入量為50%、YYK 防水劑摻量為0.8%為最佳摻量，此時再生混凝土的經(jīng)濟效益最高。

3 防水再生混凝土的抗?jié)B性能研究

混凝土的抗?jié)B性能是檢驗密實度至關(guān)重要的指標之一，抗?jié)B性能是指其抵抗微裂隙水的能力，混凝土具有良好的抗?jié)B能力可以有效地提高混凝土的耐久性。

通過抗?jié)B試驗分析其滲透系數(shù)，得出防水再生混凝土的抗?jié)B性能。

圖7、圖8 分別為滲透系數(shù)隨廢棄混凝土摻量以及YYK 防水劑摻量變化曲線圖。

圖7 滲透系數(shù)隨廢棄混凝土摻入量變化

圖8 滲透系數(shù)隨YYK 防水劑摻入量變化

從圖7 可以發(fā)現(xiàn)，隨著廢棄混凝土摻入量的增加，其滲透系數(shù)基本呈現(xiàn)上升趨勢，當廢棄混凝土摻入量達到75%左右時，其滲透系數(shù)最大，滲透系數(shù)越大說明再生混凝土抗?jié)B性能越差，因此此時再生混凝土抗?jié)B性能最差。出現(xiàn)該現(xiàn)象是由于再生骨料孔隙較多，進而導(dǎo)致吸水率高，其次是因為再生骨料的形成需經(jīng)過一系列復(fù)雜的過程，該過程會導(dǎo)致微裂隙發(fā)育。

從圖8 可以發(fā)現(xiàn)，隨著YYK 防水劑摻量的增加，其滲透系數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢，當YYK 防水劑摻量為1.5%左右時，其滲透系數(shù)最小，其抗?jié)B性能最優(yōu)，當YYK 防水劑摻量為0%左右時，其滲透系數(shù)最大，其抗?jié)B能力最差，因此可知YYK 防水劑摻量的增加會強化再生混凝土的抗?jié)B性能，這是由于防水劑可以填補再生骨料中的微裂紋，同時防水劑的添加也會防止水、空氣等多種介質(zhì)滲入。

4 試驗結(jié)果分析

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)結(jié)果，在本工程采用再生混凝土?xí)r，需對再生骨料的摻量比例及YYK 防水劑的摻量進行控制。結(jié)合抗壓強度及抗拉強度試驗數(shù)據(jù)，優(yōu)先提高強度要求的情況下，廢棄混凝土摻量在50%值附近時，YYK 防水劑的摻量比例在0.8%值附近可達到經(jīng)濟效益較優(yōu)。結(jié)合滲透試驗分析結(jié)果，在廢棄混凝土摻量在50%值附近，YYK 防水劑的摻量比例在值0.8%附近時，其滲透系數(shù)較大，達不到設(shè)計要求，需降低廢棄混凝土比例或者提高YYK 防水劑摻量。綜合試驗數(shù)據(jù)，建議該項目廢棄混凝土摻量比例可取25%～35%之間，YYK 防水劑摻量可取1.0%～1.5 之間，以同時滿足強度及抗?jié)B性能要求。后可再根據(jù)其是否滿足性能要求及項目經(jīng)濟效益進行調(diào)整，確定廢棄混凝土摻量及YYK 防水劑摻量比例，對配合比不斷進行優(yōu)化，從而提高項目經(jīng)濟效益及施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

本文通過對防水再生混凝土的抗?jié)B性能進行研究，對再生混凝土展開基本物理力學(xué)試驗，通過分析不同廢棄混凝土摻量以及不同防水劑摻量下再生混凝土的滲透系數(shù)，進而確定其抗?jié)B性能，得到如下主要結(jié)論：①再生粗骨料棱角分明、材料粗糙，內(nèi)部含有大量裂縫，因此吸水率更高。②適當添加廢棄混凝土以及防水劑可提高再生混凝土抗壓強度和抗拉強度。③隨著廢棄混凝土摻入量的增加，其滲透系數(shù)基本呈現(xiàn)上升趨勢，而防水劑摻量的增加會導(dǎo)致滲透系數(shù)降低。再生骨料作為混凝土中天然骨料的可替代材料，具有非常廣闊的發(fā)展前景。該項目積極響應(yīng)當?shù)卣ㄖU棄物的回收及利用政策，通過再生混凝土的優(yōu)化應(yīng)用，不僅滿足其性能設(shè)計的技術(shù)要求，也相應(yīng)節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益，為工程的建設(shè)再生混凝土研究應(yīng)用提供參考。