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预拌透水混凝土增强剂及其性能研究孙洪峰

发表时间：2020/5/21 来源：《基层建设》2020年第3期作者：孙洪峰

[导读] 摘要：目前我国透水混凝土专用外加剂的研究和应用还处在起步阶段，在这样的大背景和环境下，透水混凝土专用外加剂作为建设和发展“海绵城市”的一种必要性功能材料，具有十分重要和现实的研究意义。

        衢州龙正新型建材有限公司浙江衢州 324000
        摘要：目前我国透水混凝土专用外加剂的研究和应用还处在起步阶段，在这样的大背景和环境下，透水混凝土专用外加剂作为建设和发展“海绵城市”的一种必要性功能材料，具有十分重要和现实的研究意义。当前，采用透水混凝土外加剂制成的透水混凝土具有良好的抗压强度和透水性，很好地解决了城市的环保问题，提升了城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生。现有的透水混凝土技术因石子骨料之间的孔隙导致混凝土的结构发生了变化，后期易发生收缩断裂，同时透水混凝土的抗折强度不够，也容易发生断裂，从而影响了混凝土的力学性能和持久性。另一方面，普通透水混凝土的施工效率低下，骨料之间拌合不均匀，生产时粉尘和噪音污染大，且搅拌站生产不方便等因素，严重制约着透水混凝土的发展。且在透水混凝土的收缩性能及开裂问题上的研究不是很多，因此，开发一种既能解决透水混凝土的易收缩断裂，还可以进行预拌生产的透水混凝土外加剂是目前亟待解决的问题。
        关键词：预拌透水混凝土；增强剂；性能
        引言
        透水混凝土材料可以广泛地应用于公园、广场、停车场、人行道、地下建筑、绿化、污水净化等领域，可以很好地解决城市面临水患的问题，可见发展“海绵城市”的重要性不言而喻。透水混凝土是由粗骨料及其表面均匀包裹的水泥和增强料混合的胶结料浆相互粘结，并经水化硬化后形成的具有孔穴均匀分布、连续孔隙结构的蜂窝状混凝土，其最大的特点是含有较高的连通孔隙，具有良好的透气性和透水性，用于铺筑道路、广场、人行道路等，能够扩大城市的透水、透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减少交通噪声，减轻城市内涝，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的作用。
        1影响透水混凝土坍落度的主要因素
        1.1水泥对透水混凝土拌合物坍落度的影响
        由于水化产物形成并逐渐增多，使得固相增多，固体粒子相互联结，液相减少，新拌透水混凝土的流动性逐渐减小。新拌透水混凝土的坍落度损失与水泥的水化过程有着密切的关系。水泥的水化速度越快，透水混凝土拌合物的坍落度损失也就越大。而水化速度的快慢可以通过其强度增长速度表现出来，在相同条件下，水泥越细，水化速度越快，强度增长速度越快，因而水泥越细，透水混凝土拌合物的坍落度损失也就越大。
        1.2减水剂对透水混凝土拌合物坍落度的影响
        采用42.5级普通硅酸盐水泥，5～10mm碎石，某公司生产的聚羧酸型减水剂，按m（水泥）∶m（粗骨料）∶m（水）=420∶1620∶105的比例制备透水混凝土，环境温度为20℃，通过调整减水剂掺量来控制透水混凝土拌合物的初始坍落度，减水剂掺量分别为水泥质量的0.3%、0.6%和0.9%，研究坍落度经时损失变化，。
        2预拌透水混凝土的制备
        先将全部骨料（碎石）及50%的用水量加入搅拌机中润湿预拌30s，再加入水泥、SY-TS预拌透水混凝土增强剂进行拌合，搅拌2min，最后加入剩余的水搅拌均匀后出料，立即装入150mm×150mm×150mm试模中制备成型。装模：先对试模进行手工插捣，之后将试模放在振动台上振动30s左右，将试块抹平。养护：将试件用塑料布盖好，防止水分蒸发，试件成型后养护1～2天后拆模。参照CJJ/T135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》测定抗压强度、抗折强度及透水系数。

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参照GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的收缩试验方法，采用接触式混凝土收缩测试装置测定透水混凝土收缩率，本试验采用100mm×100mm×515mm的棱柱体混凝土试件。
        3透水混凝土预拌化生产关键技术
        3.1预拌化生产需要解决的问题
        （1）拌合物的流动度。因为预拌透水混凝土在商混站的搅拌楼进行生产，并且使用搅拌车进行运输，所以对透水混凝土的工作状态有一定的要求，通常拌制的透水混凝土为干硬性，流动度较小，从搅拌楼下料到搅拌车或者从搅拌车卸料到施工现场的时候拌合物容易在搅拌车的搅拌仓入口处和拌合物料出口处拥堵，所以要求新拌透水混凝土必须要有一定的流动度。（2）拌合物浆体的粘聚性控制。透水混凝土是由粗骨料及其表面包裹一层由水泥、增强剂等胶凝材料配置成的浆体组成，浆体要求均匀包裹在骨料表面。预拌透水混凝土在生产时需要提高浆体的流动度，如果浆体流动度较大容则易聚沉，使透水混凝土造成上部浆体过少而强度不足，下部浆体过多而堵孔的现象，所以必须控制好预拌透水混凝土浆体的粘聚性以及拌和物的流动度。
        3.2配合比确定
        预拌透水混凝土的配合比需要根据设计要求，再参照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》所述的透水混凝土配合比计算方法（体积法）来确定。根据大量试验表明，在其他基础物料配比相同的情况下，达到相同的工作状态，预拌透水混凝土的水灰比较现拌透水混凝土水灰比稍低，这是因为预拌透水混凝土在搅拌楼里搅拌更加充分的缘故。在预拌透水混凝土生产的时候，设计用水量最好分批次加入搅拌仓，每次搅拌后取一些拌和好的混凝土拌合物，观察水泥浆体在骨料表面包裹是否均匀、挂浆性能如何以及颗粒光泽度是否良好，若上述性能都满足要求，则说明此时水灰比较为合适，为预拌透水混凝土实际生产水灰比。某工程透水混凝土试验与生产配合比，其中水泥使用海螺P.O42.5，粗骨料使用5-10mm单级配石灰岩，增强剂使用针对透水混凝土预拌生产所使用的，由某公司提供的PRC-I型增强剂，成型后的透水混凝土分别装入立方体模具中，并使用相同的振捣工艺处理和养护方法养护。物料配比相同且振捣工艺和养护方法相同的透水混凝土，一定凝期后的物理力学性能和透水系数在现拌生产和预拌生产两种不同的模式中存在着一定的差异。其中，预拌生产较现拌生产28d强度有了一定的增长，这可以解释为预拌生产较现拌生产时拌合物搅拌更加充分，达到相同工作状态时预拌透水混凝土所需水灰比更低，水化效率更高。同时，透水混凝土预拌生产时的连通孔隙率和透水系数也较现拌生产时高，说明透水混凝土预拌化生产有利于改善浆体包裹骨料的均匀程度和骨料—浆体体系的堆积形式，使透水混凝土具有更高的连通孔隙率，从而提高透水混凝土的透水系数。
        结语
        总之，为了保证透水混凝土工程的正常施工，并保证施工质量，建议采用预拌化生产的透水混凝土供应商做好以下工作：反复试验并充分验证不同种类及标号的水泥在不同配合比及不同运输温度条件下坍落度的经时损失规律。透水混凝土骨料占组分比率大，对水的吸附作用会导致新拌透水混凝土的坍落度损失，应对使用的粗骨料的吸水性能做好充分试验研究。掺入减水剂或增强剂来调整透水混凝土流动性能时应控制好掺量，且需验证减水剂或增强剂与水泥的适应性关系。根据运输距离和城市的交通情况充分估计透水混凝土从供应商到施工工地的运输时间，供应商应根据自身情况确定一个预拌透水混凝土的供应范围。
        参考文献：
        [1]巫广义，徐锋，王曙光，等.基于正交试验法的透水混凝土性能影响研究[J].新型建筑材料，2018（9）：38-41.
        [2]姜骞，周华新，石亮，等.透水混凝土增强剂对透水混凝土性能的影响[J].混凝土，2018（1）：64-67.
        [3]黄美燕.硫酸盐腐蚀对透水混凝土抗压强度及透水性能的影响[J].新型建筑材料，2019（2）：40-44.