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摘要先简述再生粗集料的粒形与表面构造、密度、吸水率、孔隙率、含泥量等各项物理力学性质，然后对再生透水混凝土的强度、抗冻性进行分析。通过分析可以得出，再生粗集料的物理性质决定着再生透水混凝土的强度和耐久性。
关键词再生粗集料 强度 抗冻性
前言
随着我国建筑业的快速发展，砂石的需求需求量也越来越大，需大量开山采石和掘地淘沙，严重破坏了生态环境。与此同时，建筑废物的排放量日益增加，废混凝土约占30%～50%。2005年我国废混凝土排放总量达1亿吨。如此大量的废旧混凝土不仅占用宝贵的土地，而且已经引起环境和社会问题，特别是在土地和空间日趋紧张的大城市更是如此。此外，由于环境保护的需要，水土保持得到了世界各国的重视。人们试图通过多种途径解决保水、排水、保护水资源、防止因地下水枯竭引起的地面下沉等包含复杂技术的环保问题。因此，再生透水混凝土被认为是解决上述问题最有效的措施。一方面，可以解决大量废混凝土处理困难的问题以及减少建筑业对天然集料的消耗；另一方面，可以解决保水、排水等问题，有利于保护水资源，保护人类赖以生存的环境，符合人类社会的可持续发展的要求。
1、再生透水混凝土的材料组成
再生集料混凝土是指利用废旧混凝土破碎加工而成的再生集料，部分或全部代替天然集料配置而成的新混凝土，简称再生混凝土。其中再生集料是指废混凝土经破碎加工后所得粒径在40mm以下的集料，它对再生混凝土各项性质都有所影响。再生透水混凝土的材料组成与再生混凝土的材料组成相同，都是由再生粗集料和其它材料组成。
1）再生粗集料
① 粒形与表面构造
再生粗集料的外形略成扁平，同时带有若干棱角，外形介于碎石与卵石之间。再生粗集料的这种外形将会降低新拌再生混凝土的工作性。再生粗集料的表面较为粗糙，孔隙较多，肉眼可以看到再生粗集料表面大都附着或多或少的水泥砂浆。
② 吸水率
表1给出了天然粗集料与再生粗集料的吸水率实验结果。结果表明，再生粗集料的24h吸水率明显高于天然粗集料，约为天然粗集料的23倍，其原因主要是再生粗集料表面附着部分水泥砂浆，其孔隙率大。再生粗集料的高吸水率通常被认为是其相对于天然粗集料最重要的的特征。
表1同时给出了再生粗集料的吸水率随时间的变化关系，可以看出天然粗集料与再生粗集料均在短时间内吸水饱和。对于再生粗集料，10min可达到饱和程度的85%左右，30min可达到饱和程度的95%以上。
③ 孔隙率
表2给出了天然粗集料与再生粗集料孔隙率的对比结果，可见再生粗集料的孔隙率高于天然粗集料，前者约比后者高20倍，这主要是其表面水泥砂浆含量较高的缘故。再生粗集料的孔隙率较高，导致再生混凝土在轴向压力作用下易形成应力集中现象，从而降低混凝土的抗压强度。但是较高的孔隙率对再生透水混凝土的透水性能是有利的。
④ 压碎指标值
压碎指标值反映的是集料抵抗压碎的能力。天然粗集料与再生粗集料压碎指标值试验结果见表3。可见，再生粗集料的压碎指标值高于天然粗集料，表明再生粗集料的强度较低，这主要是因为再生粗集料表面水泥砂浆含量较高且粘结较弱，导致再生粗集料较天然粗集料易破碎。但是该再生混凝土仍能满足《普通混凝土用碎石和卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-92）对配置C30混凝土碎石所需压碎指标值的要求（压碎指标值≤16%）。
⑤ 含泥量
再生粗集料与天然粗集料的含泥量试验结果见表4。可见，再生粗集料的天然含泥量高于天然粗集料，不能满足《普通混凝土用碎石和卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-92）的要求（含泥量≤1%），这主要是由于再生粗集料的破碎工艺所致。
笔者认为吸水率、孔隙率及含泥量是再生透水混凝土高透水性的前提条件。但是含泥量过高会对混凝土的性能产生不利影响，如强度降低、收缩增大等，因此在拌制混凝土前应该对再生粗集料进行水洗或者改进其加工工艺。
2）其它组成材料
其它组成材料如水泥、外加剂等都与其在普通混凝土的性能相同，不再赘述。
2、再生透水混凝土的强度
由于再生集料的物理力学性能与天然集料不同，而且配合比设计是基于透水性能的设计，因此再生混凝土的力学性能较普通混凝土发生了许多的变化。再生透水混凝土受力时通过骨料之间的胶结点传递力的作用，由于再生粗集料强度高于水泥石强度，水泥凝胶层很薄，水泥凝胶体与粗骨料界面之间的胶结面积小，因此其破坏特征是骨料之间的连接点处破坏。由于再生粗集料的外形略成扁平，同时带有若干棱角，因此连接点处极易破坏。此外，不同来源废混凝土加工而成的再生粗集料性能差异性较大，有时再生粗集料会发生劈裂。
影响再生透水混凝土力学性能的主要因素是骨灰比、砂率和水灰比。再生透水混凝土的抗折强度和抗压强度随着骨灰比的增大而降低，随着砂率的增大而增大，随水灰比的增大而降低；而透水性能的变化规律则与力学性能的变化规律正好相反。研究得出，在满足强度的情况下，再生透水混凝土仍有很强的透水性。
3、再生透水混凝土的抗冻性
很多研究者的试验得出，再生混凝土具有良好的抗冻性能，甚至优于同水灰比的普通混凝土。其原因是再生集料较大的孔隙率可以起到微养护的作用，可以降低界面处水泥砂浆的水灰比，从而改善了界面的质量。然而，更多研究者得出，再生混凝土的抗冻性能低于甚至低于普通混凝土，再生粗集料是再生混凝土抗冻性能的薄弱环节。其主要原因是再生粗集料很容易吸水饱和，10min可以达到饱和程度的85%以上，30min可达到饱和程度的95%左右，而冻融破坏的临界饱和度约为92%。笔者认为再生透水混凝土的抗冻性能低于再生混凝土和普通混凝土，由于再生粗集料容易先于新水泥基体发生冻融破坏，成为再生混凝土抗冻性能的薄弱环节。此外，透水混凝土孔隙率大且孔隙多为开口孔隙，起不到微养护作用。
再生透水混凝土抗冻性能的基本规律是降低水灰比以减小混凝土内部的孔径，掺加引气剂以减少空气气泡间距，掺加掺合料以细化混凝土内部的结构，减少再生粗集料最大粒径及再生集料的强化来提高再生混凝土的抗冻性能，其中以掺加引气剂的效果最好。但是笔者认为掺加引气剂会降低再生透水混凝土的透水性，建议掺加粉煤灰来提高再生透水混凝土的抗冻性能。特别是当粉煤灰掺量增加到28%时，再生混凝土的抗冻性能得到了明显的改善。
4、再生透水混凝土的应用与发展
开发再生透水混凝土这一符合可持续发展的环保型混凝土，具有广阔的应用前景。将这种混凝土用于铺筑道路、广场、人行道路等，能扩大城市的透水、透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减少交通噪声，对调节城市空气的温度和湿度、维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。此外，再生透水混凝土的集料是利用废混凝土，可以降低生产成本，对保护环境及可持续发展意义重大。因此，在铺筑道路、广场、人行道路等领域，再生透水混凝土必将以其节约资源、保护环境、良好的社会和经济效益的优势成为未来混凝土发展的主流。
参考文献
[1] 肖建庄.再生混凝土 [M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 周士琼.土木工程材料 [M].北京：中国铁道出版社，2004.8.
[3] 美福田.碾压混凝土 [M].北京：中国铁道出版社，1991.
[4] 肖建庄，兰阳.再生混凝土单轴受压性能试验研究 [J].建筑材料学报,2005,8(2):197-201.
[5] 杜婷，李慧强，吴贤国.再生混凝土技术的研究现状和存在的问题 [J].建筑技术,34(2):133-134.
[6] 史巍，侯景鹏.再生混凝土技术及其配合比设计方法 [J].武汉理工大学学报,2002,24(7):14-17.
高杰，男，汉族，本科在读，内蒙古鄂尔多斯市，22岁，1987年4月出生，所在院系：中南大学土木建筑学院，专业：土木工程
关键词再生粗集料 强度 抗冻性
前言
随着我国建筑业的快速发展，砂石的需求需求量也越来越大，需大量开山采石和掘地淘沙，严重破坏了生态环境。与此同时，建筑废物的排放量日益增加，废混凝土约占30%～50%。2005年我国废混凝土排放总量达1亿吨。如此大量的废旧混凝土不仅占用宝贵的土地，而且已经引起环境和社会问题，特别是在土地和空间日趋紧张的大城市更是如此。此外，由于环境保护的需要，水土保持得到了世界各国的重视。人们试图通过多种途径解决保水、排水、保护水资源、防止因地下水枯竭引起的地面下沉等包含复杂技术的环保问题。因此，再生透水混凝土被认为是解决上述问题最有效的措施。一方面，可以解决大量废混凝土处理困难的问题以及减少建筑业对天然集料的消耗；另一方面，可以解决保水、排水等问题，有利于保护水资源，保护人类赖以生存的环境，符合人类社会的可持续发展的要求。
1、再生透水混凝土的材料组成
再生集料混凝土是指利用废旧混凝土破碎加工而成的再生集料，部分或全部代替天然集料配置而成的新混凝土，简称再生混凝土。其中再生集料是指废混凝土经破碎加工后所得粒径在40mm以下的集料，它对再生混凝土各项性质都有所影响。再生透水混凝土的材料组成与再生混凝土的材料组成相同，都是由再生粗集料和其它材料组成。
1）再生粗集料
① 粒形与表面构造
再生粗集料的外形略成扁平，同时带有若干棱角，外形介于碎石与卵石之间。再生粗集料的这种外形将会降低新拌再生混凝土的工作性。再生粗集料的表面较为粗糙，孔隙较多，肉眼可以看到再生粗集料表面大都附着或多或少的水泥砂浆。
② 吸水率
表1给出了天然粗集料与再生粗集料的吸水率实验结果。结果表明，再生粗集料的24h吸水率明显高于天然粗集料，约为天然粗集料的23倍，其原因主要是再生粗集料表面附着部分水泥砂浆，其孔隙率大。再生粗集料的高吸水率通常被认为是其相对于天然粗集料最重要的的特征。
表1同时给出了再生粗集料的吸水率随时间的变化关系，可以看出天然粗集料与再生粗集料均在短时间内吸水饱和。对于再生粗集料，10min可达到饱和程度的85%左右，30min可达到饱和程度的95%以上。
③ 孔隙率
表2给出了天然粗集料与再生粗集料孔隙率的对比结果，可见再生粗集料的孔隙率高于天然粗集料，前者约比后者高20倍，这主要是其表面水泥砂浆含量较高的缘故。再生粗集料的孔隙率较高，导致再生混凝土在轴向压力作用下易形成应力集中现象，从而降低混凝土的抗压强度。但是较高的孔隙率对再生透水混凝土的透水性能是有利的。
④ 压碎指标值
压碎指标值反映的是集料抵抗压碎的能力。天然粗集料与再生粗集料压碎指标值试验结果见表3。可见，再生粗集料的压碎指标值高于天然粗集料，表明再生粗集料的强度较低，这主要是因为再生粗集料表面水泥砂浆含量较高且粘结较弱，导致再生粗集料较天然粗集料易破碎。但是该再生混凝土仍能满足《普通混凝土用碎石和卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-92）对配置C30混凝土碎石所需压碎指标值的要求（压碎指标值≤16%）。
⑤ 含泥量
再生粗集料与天然粗集料的含泥量试验结果见表4。可见，再生粗集料的天然含泥量高于天然粗集料，不能满足《普通混凝土用碎石和卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-92）的要求（含泥量≤1%），这主要是由于再生粗集料的破碎工艺所致。
笔者认为吸水率、孔隙率及含泥量是再生透水混凝土高透水性的前提条件。但是含泥量过高会对混凝土的性能产生不利影响，如强度降低、收缩增大等，因此在拌制混凝土前应该对再生粗集料进行水洗或者改进其加工工艺。
2）其它组成材料
其它组成材料如水泥、外加剂等都与其在普通混凝土的性能相同，不再赘述。
2、再生透水混凝土的强度
由于再生集料的物理力学性能与天然集料不同，而且配合比设计是基于透水性能的设计，因此再生混凝土的力学性能较普通混凝土发生了许多的变化。再生透水混凝土受力时通过骨料之间的胶结点传递力的作用，由于再生粗集料强度高于水泥石强度，水泥凝胶层很薄，水泥凝胶体与粗骨料界面之间的胶结面积小，因此其破坏特征是骨料之间的连接点处破坏。由于再生粗集料的外形略成扁平，同时带有若干棱角，因此连接点处极易破坏。此外，不同来源废混凝土加工而成的再生粗集料性能差异性较大，有时再生粗集料会发生劈裂。
影响再生透水混凝土力学性能的主要因素是骨灰比、砂率和水灰比。再生透水混凝土的抗折强度和抗压强度随着骨灰比的增大而降低，随着砂率的增大而增大，随水灰比的增大而降低；而透水性能的变化规律则与力学性能的变化规律正好相反。研究得出，在满足强度的情况下，再生透水混凝土仍有很强的透水性。
3、再生透水混凝土的抗冻性
很多研究者的试验得出，再生混凝土具有良好的抗冻性能，甚至优于同水灰比的普通混凝土。其原因是再生集料较大的孔隙率可以起到微养护的作用，可以降低界面处水泥砂浆的水灰比，从而改善了界面的质量。然而，更多研究者得出，再生混凝土的抗冻性能低于甚至低于普通混凝土，再生粗集料是再生混凝土抗冻性能的薄弱环节。其主要原因是再生粗集料很容易吸水饱和，10min可以达到饱和程度的85%以上，30min可达到饱和程度的95%左右，而冻融破坏的临界饱和度约为92%。笔者认为再生透水混凝土的抗冻性能低于再生混凝土和普通混凝土，由于再生粗集料容易先于新水泥基体发生冻融破坏，成为再生混凝土抗冻性能的薄弱环节。此外，透水混凝土孔隙率大且孔隙多为开口孔隙，起不到微养护作用。
再生透水混凝土抗冻性能的基本规律是降低水灰比以减小混凝土内部的孔径，掺加引气剂以减少空气气泡间距，掺加掺合料以细化混凝土内部的结构，减少再生粗集料最大粒径及再生集料的强化来提高再生混凝土的抗冻性能，其中以掺加引气剂的效果最好。但是笔者认为掺加引气剂会降低再生透水混凝土的透水性，建议掺加粉煤灰来提高再生透水混凝土的抗冻性能。特别是当粉煤灰掺量增加到28%时，再生混凝土的抗冻性能得到了明显的改善。
4、再生透水混凝土的应用与发展
开发再生透水混凝土这一符合可持续发展的环保型混凝土，具有广阔的应用前景。将这种混凝土用于铺筑道路、广场、人行道路等，能扩大城市的透水、透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减少交通噪声，对调节城市空气的温度和湿度、维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。此外，再生透水混凝土的集料是利用废混凝土，可以降低生产成本，对保护环境及可持续发展意义重大。因此，在铺筑道路、广场、人行道路等领域，再生透水混凝土必将以其节约资源、保护环境、良好的社会和经济效益的优势成为未来混凝土发展的主流。
参考文献
[1] 肖建庄.再生混凝土 [M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 周士琼.土木工程材料 [M].北京：中国铁道出版社，2004.8.
[3] 美福田.碾压混凝土 [M].北京：中国铁道出版社，1991.
[4] 肖建庄，兰阳.再生混凝土单轴受压性能试验研究 [J].建筑材料学报,2005,8(2):197-201.
[5] 杜婷，李慧强，吴贤国.再生混凝土技术的研究现状和存在的问题 [J].建筑技术,34(2):133-134.
[6] 史巍，侯景鹏.再生混凝土技术及其配合比设计方法 [J].武汉理工大学学报,2002,24(7):14-17.
高杰，男，汉族，本科在读，内蒙古鄂尔多斯市，22岁，1987年4月出生，所在院系：中南大学土木建筑学院，专业：土木工程