【摘  要】研究了不同类型（天然骨料、再生砖骨料）、粒径及密实程度对骨料蓄水能力的影响。结果表明，再生砖骨料的蓄水能力较天然骨料大大提高，其吸水率是天然骨料的140~150倍，蓄水系数可达到天然骨料的2倍以上，在海绵城市的透水蓄水层中应用潜力较大。
    【关键词】海绵城市；再生砖骨料；蓄水能力；吸水率；建筑垃圾
    海绵城市建设遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。海绵城市遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针，其中蓄水层起到了关键性的作用。
    传统的蓄水层通常采用天然砂石骨料，目前，我国天然砂石资源面临枯竭，机制砂石的生产又要开山炸石，导致环境破坏；而与此同时，我国城市建设中每年会产生约15×10⁸ t的建筑垃圾无处堆放，污染环境。能否用建筑垃圾再生骨料，特别是大量的砖骨料作为蓄水层骨料呢？笔者以此为研究出发点，采用再生砖骨料作为蓄水层骨料，以不同粒径及堆积密实程度为研究因素，同时以天然骨料作为对照，探究各因素对骨料蓄水能力的影响，以期为海绵城市中透水蓄水层使用再生砖骨料提供科学依据。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
    试验采用两种类型的骨料：天然骨料（石灰岩）和再生砖骨料。
    天然细骨料堆积密度为1596 kg/m³，细度模数3.1；再生细骨料堆积密度1220 kg/m³，细度模数2.4。
    天然粗骨料的粒径为5~20 mm，表观密度为2180 kg/m³，堆积密度为1590 kg/m³，空隙率为43 %，压碎指标为12.2 %；再生粗骨料的粒径为5~20 mm，表观密度为2550 kg/m³，堆积密度为1120 kg/m³空隙率为56 %，压碎指标为23.7 %。
1.2 试验方法
    骨料蓄水能力分为骨料吸水率和骨料蓄水系数试验两部分。
    吸水率试验参照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ 52-2006）进行，试验对象为级配再生粗骨料和天然粗骨料。
    蓄水系数试验采用方形盛装器具盒，底部镂空，以便于水分下渗；喷水器具采用按压式手持喷水器；另配秒表、、刻度尺等。
    试验开始后，将筛取好的自然饱和面干骨料按试验高度要求装入盛料箱中，称量所装取骨料的质量m_s，然后往箱中喷水，同时使用秒表计时。加水方式如下：1 min加水（采用按压喷水，5 s/次，共计12 次）、2 min静置（以利于骨料充分蓄水），依次循环，直至盛料箱底部出现第一滴渗水，试验结束。
    试验研究不同类型骨料（天然骨料、再生砖骨料）、不同粒径[（0～2.5）、（2.5～5）、（5～10）mm]单粒级骨料以及级配骨料不同密实程度对蓄水系数的影响。蓄水系数为试验结束时所消耗的水质量与骨料质量的比值。
2 结果与讨论
2.1 骨料吸水率
    骨料吸水率试验表明，天然骨料1 h吸水率和24 h吸水率无变化，均为0.1 %，而再生砖骨料1 h吸水率约为14 %(3次平行试验结果分别为14.1 ％、13.9 ％、14.1 ％)，24 h吸水率约为15 %(3次平行试验结果分别为15.3 ％、15.0 ％、15.2 ％)，吸水能力是天然骨料的140~150倍，将其作为蓄水层材料应用于海绵城市建设中，具有巨大的优势和潜力。
2.2 骨料蓄水系数
    不同粒径、不同类型骨料蓄水系数试验结果如表1所示。     试验采用不同蓄水厚度（5和10 cm）来研究骨料类型对蓄水系数的影响。由表1可知，在蓄水厚度为5 cm的条件下，当骨料粒径为0～2.5 mm时，再生砖骨料的蓄水系数（33 %）比天然骨料的（32 %）略高；而当骨料粒径为2.5～5 mm时，再生砖骨料的蓄水系数（26 %）明显大于天然骨料的（13 %）；当骨料粒径为5～10 mm时，再生砖骨料和天然骨料的蓄水系数分别为9 %和5 %，再生砖骨料的蓄水优势依然。在蓄水厚度为10 cm的条件下，再生砖骨料的蓄水能力同样优于天然骨料。 
    结合骨料的基本特性可知，再生砖骨料表面粗糙，表面积大，因此，再生砖骨料蓄水系数优于天然骨料。另外由表1还可知，骨料蓄水系数的变化与蓄水层厚度的变化相关性不大，说明蓄水系数的大小属于骨料自身的属性，骨料之间空隙的蓄水系数有限，后面将进行进一步的说明。
2.2.2 不同粒径单粒级骨料对蓄水系数的影响
    由表1的数据可知，随着骨料单粒粒径的增大，其蓄水系数明显下降。对于蓄水层厚5 cm的再生砖骨料，当粒径从0～2.5 mm增至2.5～5 mm时，蓄水系数下降了约21 %；当粒径从2.5～5 mm增至5～10 mm时，蓄水系数下降了约65 %。对于蓄水层厚5 cm的天然骨料，当粒径从0～2.5 mm增至2.5～5 mm时，蓄水系数下降了约59 %；当粒径从2.5～5 mm增至5～10 mm时，蓄水系数下降了约61 %。随着单粒粒径的增大，堆积骨料之间的空隙变大，使水分更易从渗水通道流出，造成蓄水系数的下降。但天然骨料蓄水系数的下降率明显大于再生砖骨料，再生砖骨料既能够充分吸水，又能有效保水，具有良好的蓄水涵养能力，作为蓄水层材料极为适合。
2.2.3 级配骨料密实程度对蓄水系数的影响
    随着单粒粒径的增大，堆积骨料之间的空隙增多，造成蓄水系数的下降，那么通过振动密实，减少骨料之间的空隙，是否能提高骨料的蓄水系数？采用振动台振动30 s的方式，提高级配骨料的密实程度，进而研究级配骨料密实程度对蓄水系数的影响。原材料采用（0～5）、（5～10）、（10～20）mm粒径骨料各2 kg，混合均匀。试验方式同上，分为普通堆积和振动密实。表2为不同密实程度级配骨料的蓄水系数试验结果。 3 结论
    ①天然骨料1 h和24 h吸水率无变化，均为0.1%，而再生砖骨料1 h和24 h吸水率分别为14 %和15 %，再生砖骨料的吸水率大约是天然骨料的140~150倍，说明再生砖骨料具有吸水率高、蓄水性好的优点。
    ②当级配骨料粒径较小（0～2.5 mm）时，再生砖骨料与天然骨料蓄水系数基本相当，随着骨料粒径的增大[（2.5～5）、（5～10）mm]，再生砖骨料的蓄水系数明显优于天然骨料，可达到天然骨料的2倍以上。
    ③振动密实后，级配骨料的蓄水系数并未提高。级配骨料的蓄水系数仅仅体现在骨料本身的特性，即骨料内部孔隙、材质等，属于骨料的特有属性，而与外部条件（密实程度等）影响关系较弱。
    综上，较天然骨料，再生砖骨料具有良好的吸水、蓄水能力，在海绵城市建设中具有极大的应用优势。
参考文献：
[1]王文亮，刘景月，李俊奇.乌鲁木齐道路生态排水系统案例研究[J].中国给水排水,2014,30（23）:154-157.
[2]张书函.基于城市雨洪资源综合利用的“海绵城市”建设[J].建设科技,2015,（1）:26-28.