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摘要：介绍了利用建筑垃圾混凝土破碎得到的再生骨料代替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、骨料包裹加固处理、外加剂、细菌加固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。展望了未来的研究重点和方向。
关键词：透水混凝土；建筑废弃物；再生骨料；取代率
1再生骨料透水混凝土简介
1.1透水混凝土
透水混凝土又称多孔混凝土，是由粗骨料、水泥、外加剂和水按一定比例配制而成的生态多孔混凝土。它不含或含有较少的细骨料。一般来说，连续级配的粗骨料被单一或间歇级配的骨料所代替。骨料之间通过硬化水泥浆或加入少量细骨料的薄层砂浆连接。成型后，内部存在大量的连通孔。因此，它具有高透水性、降噪性和透气性的特点。
第一种不含细骨料的混凝土，即透水混凝土，是1852年在英国建造的。20世纪70年代，透水混凝土在美国被广泛应用于停车场和二级公路。我国对透水混凝土的研究始于1993年，1995年掌握了透水混凝土的相关技术。
国内外透水混凝土设计常采用无砂大孔径的思想，但透水性和强度这两项重要性能之间往往存在矛盾。如果增加胶凝材料用量来提高强度会导致渗透系数降低，而增加孔隙率会使混凝土强度不能满足需要，就必须在两者之间找到平衡，以保证透水混凝土的优异性能。
1.2再生骨料
再生骨料（以下简称RA）是指建筑垃圾中的混凝土、砂浆、石料或砌体经粉碎过筛后，按照一定比例混合而成的骨料。破碎后的RA由不同强度等级的混凝土组成，原混凝土表面可能发生碳化或气体侵蚀，使其结构变得低密度、松散。因此，如果要使用RA，需要采取一定的措施来保证混凝土的质量。
为了提高RA的性能，国内外学者对RA进行了大量的实验研究。通过对日本RA生产工艺（预处理、球磨、筛分3个阶段）的改进，可以有效去除废骨料表面的水泥砂浆，得到的RA质量良好。杜婷等通过配制掺金粉浆的水泥包裹强化RA取得了较好的效果。AJDUKIEWICZ等通过试验发现，原生混凝土的性能对RA质量有重要影响。当原生混凝土强度较高时，制备的再生混凝土的抗压强度不低于原生混凝土。
1.3再生骨料透水混凝土
再生骨料透水混凝土（以下简称RAPC）是指用RA部分或完全替代骨料制备的透水混凝土。具有表层粗糙、透水性强、延性好的特点。其最基本的性能包括力学性能、透水性和耐久性，主要考虑RA含量和粒径、添加剂、胶凝材料类型、骨胶比、成型方法等因素的影响。
2 RAPC的研究现状
RAPC作为一种环境友好型建筑材料，在过去的二十年里已经成为中国的研究热点之一。
付芳华等研究了RAPC的振动成型、加重振动成型、压缩成型及嵌件成型对其性能的影响，发现振动压缩成型工艺制备的RAPC强度较高，透水性符合相关标准要求。李秋实等指出，RA的总孔隙率高于天然骨料。聚合物改性剂的加入，一定程度上改善了水泥浆体的强度和和易性。Xia等研究了水/粘结剂比、成型工艺对道路用无砂RAPC性能的影响。结果表明，随着水胶比的增大和振动时间的延长，试件的抗压强度先增大后减小。随着RAPC成型压力的增大，试块的抗压强度增大，而透水系数不断减小。当水胶比0.31、振动时间10s、成型压力2.5MPa时，RAPC的综合性能最好。
LIU等探索了微生物诱发碳酸钙沉淀（以下简称MICP）对含再生粗骨料（以下简称RCA）的透水混凝土砌块（以下简称PCB）性能的改善作用。使用了两种细菌富集方法：用细菌溶液预浸渍多氯联苯和用混合细菌水浸渍多氯联苯。对RCA、水泥净浆和PCB的性能进行了测试。RCA在补菌培养基中浸泡21d，吸水率下降10.41%。添加预浸RCA后，PCB的孔隙率降低15.70%，抗压强度提高28.48%。加菌后，与普通混合水样相比，PCB板的抗压强度提高了35.48%。这两种增强方法都取得了较好的效果，达到了提高含RCA PCB性能的目的。
PARK等通过试验发现，透水混凝土的孔隙率和渗透系数随着RA含量的变化而变化。随着RA含量的增加，透水混凝土的力学强度有降低的趋势。ZALP等人认为，建筑业产生的环境问题是可以解决的。
RA作为一种环保建筑材料，可用于生产不同类型的绿色建筑材料，但建议采用低于20%的置换率，以确保各项性能满足实际工程要求。
国内外学者研究了RA的不同取代率、级配以及外加剂的加入对RAPC性能的影响。同时，采用化学和生物方法对表面旧砂浆进行处理，对RA进行加固。但是关于透水混凝土粘结点的破坏机理研究很少。建议从胶凝材料中细颗粒的角度进行分析，探究细颗粒与混凝土骨料弹性模量的差异、多孔细骨料的自养护作用、活性细骨料的活性影响等因素是否对透水混凝土性能的改善有积极的作用。
3 RAPC的应用
3.1生态公路保护
目前，公路工程的防护分为挡土墙和护坡两种类型。环保材料RA在防护工程中的应用也符合保护生态环境的理念。
董分析了国内外废弃物作为骨料的粉碎方法，发现RA的生产工艺直接影响其质量。采用“体积填充法”制备了生态公路挡土墙RAPC，明确了各种胶凝材料的用量及相关技术指标。指出当水灰比控制在0.26~0.28范围内时，挡土墙混凝土试件的抗压强度能够满足使用要求。选择粒径为5~10mm、水灰比为0.26的RA制备RAPC护坡砖，其透水性、力学性能和抗冻性均可达到标准要求。最后，结合应用实例，进行了生态挡墙护坡植被试验，研究了植物生长的影响因素，确定了RAPC挡墙护坡植被的可行性。
RAPC挡土墙和护坡有效利用了RA大孔隙率和“呼吸”功能的特点。在保证混凝土强度和耐久性的前提下，为植被生长创造有利条件，符合我国“发展可持续经济、节能减排”的战略方针，具有良好的经济效益和社会意义。
3.2透水路面砌块
LU等人发现，使用废玻璃、碎玻璃（以下简称WGC）或RCA代替天然单粒径骨料会导致抗压强度下降，这是由于浆料与骨料之间的密度以及粘结强度造成的。利用图像分析技术发现，路面块体的渗透率主要受孔隙结构特征（即孔径分布、有效/临界孔径）的影响，而不仅仅是孔隙率。因此，要研究满足强度和抗渗要求的混凝土，应根据骨料的粒径和类型进行适当的配合比设计。可使用50%WGC细骨料和50%RCA粗骨料制备透水混凝土，以生产透水路面砌块。尽管人行道砌块的总导热率随着WGC含量的增加而降低，但这为仍然可用作隔热隔板/砌块的低导热率[0.48 w/m k]人行道砌块提供了替代方案。
3.3非机动车专用车道和停车场
一般停车场和透水路面抗压强度要求为10~13MPa。CHEN等试验结果表明，以10%、20% RFA、0.75%和1.00%萘系减水剂配制的RAPC强度分别达到10.60MPa、10.00MPa，11.39MPa和10.98MPa，可用于停车场地面施工。此外，通过统计分析发现，RAPC的抗压强度可以应用于不受车辆荷载影响的道路和建筑，如人行道和公园的植草砖等。
由于海绵城市多孔混凝土主体结构具有良好的渗透性，有利于土壤中空气的交换和地下水的供应。目前，RAPC可应用于非机动车车道、停车场等道路，且此类道路整体性好，不会产生裂缝、水泡、瓦斯坑等现象。
4结论与展望
在RAPC的研究过程中，应注意多因素耦合导致的RAPC性能下降。RAPC受力、冻融、碳化等多种因素的耦合作用，会加速其性能退化，造成强度弱化、透水性下降、耐久性劣化等不利现象，导致RAPC无法达到使用标准。因此，RAPC在多因素耦合下的性能值得关注。
（2）路面磨损、自然碳化等因素导致RAPC的孔隙率降低甚至堵塞孔洞，透水性受到影响。今后还需进一步研究保持RAPC的孔结构，使工程用透水混凝土既保证强度和良好的渗透性，又避免堵塞。
（3）强度是RAPC的一项重要力学性能指标，确保路面在设计周期内正常使用，无任何剥落或崩解迹象。目前，RAPC主要应用于人行道、公园路、停车场等低交通量道路，扩大其应用范围还有待进一步研究。
参考文献：
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