分析了生活垃圾焚烧炉渣的各项性能指标,并将其经多道水洗、筛分等工艺制成再生骨料,利用再生骨料取代天然砂石制备了透水混凝土。结果表明:生活垃圾焚烧炉渣的粒径分布较优,基本满足Ⅱ类建设用砂标准要求;再生骨料透水混凝土的抗压强度均低于基准组,透水系数均大于10 mm/s;随着再生骨料(处理后)取代率的增加,试件的28 d抗压强度逐渐降低;在取代率为100%的情况下,与未处理再生骨料透水混凝土相比,处理后再生骨料透水混凝土的抗压强度提高了43.1%。

透水混凝土是“海绵城市”理念中的重要一环,对于减轻排水系统负担、缓解城市热岛效应、吸声降噪等具有积极作用。外掺材料的不同直接影响透水混凝土的力学性能、透水性能、抗冻融性能等,基于此,叙述了传统化学外加剂、复掺矿物掺合料和化学外加剂、树脂类聚合物改性剂、增强增韧材料对透水混凝土性能的影响,并对其研究方向进行了展望。

采用尺寸分别为6 mm、12 mm、20 mm的玄武岩纤维和聚丙烯纤维对粗骨料粒径为5~10 mm和10~20 mm的透水混凝土的透水系数、孔隙率、抗压强度、抗折强度以及冻融耐久性变化规律进行了分析,并与普通透水混凝土进行了对比。结果表明,纤维的掺入以及纤维尺寸的递增能够提升透水混凝土的力学性能和冻融耐久性;透水混凝土的透水性能、力学性能和冻融耐久性均随着骨料粒径的增大而增加;玄武岩纤维在增强透水混凝土性能方面优于聚丙烯纤维;尺寸为12 mm的玄武岩纤维和粒径为10~20 mm的骨料更适用于改善透水混凝土的性能。

基于灰色关联分析法构建以再生骨料透水混凝土抗压强度、劈拉强度、孔隙率、透水系数及质量损失率为评价指标的优选模型,计算得到再生微粉掺量与最优指标集的关联程度。结果表明,0、10%和20%三种再生微粉掺量的灰色关联度较高;掺量为0时,再生骨料透水混凝土的强度最高,10%掺量能够改善其耐磨性能;20%掺量能够显著提高其透水性能。

我国是一个暴雨多发国家,暴雨过后城市常易发生洪水灾害,导致城市瘫痪、房屋淹没、交通堵塞,而造成这种现象的重要原因是路面积水不能及时排出。海绵城市在我国是一个新兴概念,是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用,改善和恢复城市的生态平衡。

采用体积掺量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的聚丙烯束状纤维和0.5%、1.0%、1.5%的聚丙烯塑钢纤维制备的透水混凝土,以孔隙率、透水系数、抗拉强度和临界体积率为评价指标,结合扫描电镜(SEM)法,探究了聚丙烯纤维类型对透水混凝土抗拉性能的改善作用。结果表明,透水混凝土的孔隙率和透水系数随纤维掺量的增加而减小;当聚丙烯束状纤维掺量超过0.3%时,纤维极易发生缠绕和成团现象,而三种掺量下的聚丙烯塑钢纤维仍能较好地分散于骨料间;聚丙烯塑钢纤维对透水混凝土抗拉强度的提升效果优于聚丙烯束状纤维。

通过冻融循环试验,结合冲击波无损监测技术,研究了钢渣、矿渣掺量对透水混凝土抗冻性能的影响。结果表明,掺入钢渣或矿渣后,透水混凝土的质量损失随着冻融次数增加逐渐增大,相对动弹性模量随着冻融次数的增加不断降低,相对弹性波速在冻融后期衰减明显。掺入适量的钢渣、矿渣可以提高透水混凝土的抗冻性能,其中,单掺钢渣或矿渣的抗冻性能比双掺更好,最佳掺量为15%。冲击弹性波法测定的动弹性模量与规范规定的共振法测定结果一致性较好。研究成果可为透水混凝土的设计及耐久性评价提供参考。

结合前期的研究成果及在制定T/CSTM 00040—2019《透水混凝土试验方法》团体标准中的创新思路,积极探索了透水混凝土成型方式及评价新拌透水混凝土工作性、透水混凝土透水性能的科学方法,以保证评价指标的科学准确性及与工程实际的一致性。

研究了陶粒掺量对透水混凝土孔隙率、抗压强度、透水性能及抗冻性能的影响。结果表明,随着陶粒掺量的增加,透水混凝土的连续孔隙率、透水系数逐渐增大,抗压强度逐渐减小。当陶粒掺量为30%时,透水系数最大,达到了3.10 mm/s,此时抗压强度为11.7 MPa。经过25次冻融循环后,当陶粒掺量达25%以上时,透水混凝土发生冻融破坏。

用10%、30%和50%的废弃混凝土骨料替代天然骨料制备再生透水混凝土,并对其强度、透水性能和耐久性能进行了研究。结果表明,再生透水混凝土存在最优水灰比,当再生骨料掺量为10%、30%和50%时,透水混凝土的最优水灰比分别为0.40、0.40和0.45;随着再生骨料掺量和粒级的增加,再生透水混凝土的抗压强度、抗折强度降低,透水性能增强;5%硅粉会一定程度上提高透水混凝土的强度,但会对其透水性能产生不利影响;再生骨料的掺加会降低透水混凝土的长期耐久性能。