介绍了建筑废弃物混凝土破碎所得的再生骨料替代天然骨料的透水混凝土,总结了孔隙率、再生骨料级配和取代率、骨料包裹强化处理、外加剂、细菌强化等因素对再生骨料透水混凝土性能的影响,综述了再生骨料透水混凝土的研究和应用现状,并对其未来的研究重点与方向作出了展望。

基于国内外现有研究成果,总结了透水混凝土孔结构特征的表征方法,综述了孔结构特征对透水混凝土透水性能和力学性能的影响以及透水混凝土的透水性能和力学性能之间的关系,并对进一步研究方向进行了展望。

为建立透水混凝土抗压强度与透水系数的定量关系模型,制备了透水混凝土试件,并测试了试件的有效孔隙率、透水系数和28 d抗压强度。结合现有模型,建立了基于Griffith断裂理论的数学关系模型,并验证了模型的有效性;基于本文提出的模型,选取合适参数,可以对透水混凝土性能进行有效预测。

基于搅拌站的实际生产原材料,通过水胶比、目标孔隙率和掺合料掺量进行了正交试验设计,分析了各因素对透水混凝土有效孔隙率、透水系数和抗压强度的影响。结果表明:各因素对透水混凝土性能的综合影响顺序为:目标孔隙率>水胶比>掺合料掺量,性能最优的组合为:水胶比0.25、目标孔隙率20%、掺合料(粉煤灰+矿粉)掺量12%+12%。可为搅拌站透水混凝土的生产研究提供参考。

研究了灰骨比、骨料级配和粉煤灰掺量对透水混凝土力学性能和透水性能的影响。结果表明:随着灰骨比的增大,透水混凝土的抗压强度先增大后减小,空心率总体呈降低趋势,最佳灰骨比为0.22;与单一粒径骨料相比,采用级配骨料可有效提高透水混凝土的抗压强度,当骨料级配为m_(9.50~13.20 mm)∶m_(4.75~9.50 mm)∶m_(2.36~4.75 mm)=30∶50∶20时,透水混凝土的抗压强度和空心率相对最佳;随着粉煤灰掺量的增加,透水混凝土空心率和透水系数均呈下降趋势,抗压强度和抗折强度均先增大后减小,最佳粉煤灰掺量为20%。

研究了再生骨料取代率和牡蛎壳粉取代率对透水混凝土透水性能和抗冻性能的影响。结果表明:透水混凝土的抗冻性能随着再生骨料取代率和牡蛎壳粉取代率的增加而降低,当再生骨料取代率为100%且牡蛎壳粉取代率≤40%时,透水混凝土的透水性能满足相关规范要求,抗冻等级达到D25。

为了探究不同骨料粒径及不同胶凝材料用量对透水混凝土内部孔隙结构的影响,采用CT扫描技术对不同骨料粒径以及不同胶凝材料用量的试件进行了试验,并使用重构软件对扫描结果进行了二维及三维分析。结果表明:主要影响透水混凝土孔隙结构的因素是骨料粒径和胶凝材料用量;孔隙结构可以看作由孔室和孔喉两部分组成,骨料粒径对孔室的影响较大,孔室的大小随着骨料粒径的增大逐渐向大孔室发展;孔喉面积主要受胶凝材料用量的影响;孔喉面积对透水混凝土的透水率有一定的影响。

分别选取了不同粒径(2~5 mm、5~10 mm和10~15 mm)的骨料进行双粒级混合,在水灰比为0.32的条件下,调整粉煤灰掺量(10%、20%、30%)制备了目标孔隙率为18%的透水混凝土试件。并对试件的抗压强度、有效孔隙率以及透水系数进行了测试,得出了骨料级配和粉煤灰掺量对透水混凝土抗压强度和透水性能的影响规律。结果表明:当骨料混合比例m_(5~10 mm)∶m_(10~15 mm)=5∶5,粉煤灰掺量为20%时,透水混凝土性能最佳,抗压强度达到21.2 MPa,透水系数可达到1.45 mm/s。

通过正交试验分析了砂率、粉煤灰、矿粉、硅灰掺量对透水混凝土透水系数、28 d抗压强度的影响。结果表明:在一定范围内,透水混凝土的透水系数随砂率的增大而减小,随着掺合料掺量的增加先增大后减小,透水系数最佳组合为砂率3%、粉煤灰10%、矿粉15%、硅灰5%;透水混凝土的28 d抗压强度随着砂率和粉煤灰掺量的增加先增大后减小,随着矿粉和硅灰掺量的增加而逐渐增大,抗压强度最佳组合为砂率9%、粉煤灰15%、矿粉20%、硅灰6%。

利用正交试验方法研究了硅灰掺量(3%、5%、7%)、偏高岭土掺量(8%、10%、12%)与聚丙烯纤维体积掺量(1%、2%、3%)对透水混凝土力学性能、渗透性能和耐久性能的影响。正交试验结果表明:硅灰对透水混凝土力学性能的影响较为显著,纤维对透水混凝土连续孔隙率的影响较为显著;得出推荐掺量为:硅灰掺量为7%、偏高岭土掺量为10%、纤维掺量为2%。冻融循环试验结果表明:透水混凝土的相对动弹性模量、抗压强度均随冻融循环次数的增加而降低,质量损失率、连续孔隙率和透水系数均随冻融循环次数的增加而逐渐增大;透水混凝土冻融循环后的相对剩余抗压强度与动弹性模量损伤度呈抛物线型下降的趋势。