強(qiáng) 軍

(江蘇省科佳工程設(shè)計(jì)有限公司,江蘇 無(wú)錫 214002)

引言

“海綿城市”作為新一代城市的雨洪管理概念,意味著一座城市能在面臨環(huán)境的大小變化和自然發(fā)生的災(zāi)害時(shí)能夠有較好的彈性應(yīng)對(duì)反應(yīng),可以讓城市像海綿一樣達(dá)到吸水、蓄水、滲水、凈水的作用[1]。透水混凝土是一種廣泛應(yīng)用于透水鋪裝措施中的新型生態(tài)型的道路材料,其滲水透水能力良好,具有一定的強(qiáng)度,因此也日益受到人們的關(guān)注[2-4]?！锻杆嗷炷谅访婕夹g(shù)規(guī)程CJJ/T 135-2009》[5]規(guī)定透水水泥混凝土宜采用強(qiáng)制性攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌,攪拌機(jī)的容量應(yīng)根據(jù)工程量、施工進(jìn)度、施工順序和運(yùn)輸工具等參數(shù)選擇。新拌混凝土出機(jī)至作業(yè)面運(yùn)輸時(shí)間不宜超過(guò)30 min。透水水泥混凝土從攪拌機(jī)出料,運(yùn)至施工地點(diǎn)進(jìn)行攤鋪、壓實(shí)直至澆筑完畢的允許最長(zhǎng)時(shí)間:施工氣溫5≤T＜10（℃）,允許最長(zhǎng)時(shí)間2.0（h）；施工氣溫10≤T＜20（℃）, 允許最長(zhǎng)時(shí)間1.5（h）；施工氣溫20≤T＜32（℃）, 允許最長(zhǎng)時(shí)間1.0（h）。目前國(guó)內(nèi)透水混凝土的施工大多是在工地現(xiàn)場(chǎng)或附近利用小型強(qiáng)制性拌和設(shè)備現(xiàn)拌,然后使用翻斗車進(jìn)行運(yùn)輸,基本沒有通過(guò)大型混凝土拌和樓進(jìn)行工廠化拌和的預(yù)拌透水混凝土。這主要是由于透水混凝土的粘聚性較大、流動(dòng)性很差并且硬化很快,如果長(zhǎng)距離長(zhǎng)時(shí)間采用罐車運(yùn)輸極易出現(xiàn)罐車入料口被透水混凝土堵塞的情況[6]。然而,采用在工地現(xiàn)場(chǎng)或附近利用小型拌和設(shè)備現(xiàn)拌透水混凝土,每次拌和出料量?jī)H約0.5 m3,每次拌和對(duì)配合比也很難做到嚴(yán)格控制,透水混凝土的拌和質(zhì)量無(wú)法得到嚴(yán)格保障。因此,解決預(yù)拌透水混凝土的罐車長(zhǎng)距離運(yùn)輸問題成為透水混凝土高質(zhì)量應(yīng)用的關(guān)鍵,需要找到一種改性劑能夠提高透水混凝土的工作性能,既能保證透水混凝土的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)要求和透水性能要求,又能提高透水混凝土的流動(dòng)性,有效提高透水混凝土允許的運(yùn)輸時(shí)間和運(yùn)輸距離,使預(yù)拌透水混凝土得以廣泛應(yīng)用,保證透水混凝土施工質(zhì)量。本研究通過(guò)采用可再分散乳膠粉作為改性劑對(duì)預(yù)拌透水混凝土的工作性、力學(xué)性能和透水性能進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)概況

1.1 原材料及配合比

膠凝材料為P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥,其基本物理性能見表1。石子為玄武巖碎石,其基本性能指標(biāo)見表2。外加劑為一種新的預(yù)拌透水混凝土增強(qiáng)劑,固含量為56%。水為普通自來(lái)水。試驗(yàn)的配合比以可再分散乳膠粉摻量為變量,具體見表3。

表1 普通硅酸鹽水泥物理力學(xué)性能

表2 粗骨料基本物理性能

表3 試驗(yàn)配合比/(kg/m3)

1.2 試件制備及試驗(yàn)方法

試件制備過(guò)程如下：（1） 將攪拌機(jī)內(nèi)部尤其是攪拌頭進(jìn)行預(yù)濕；（2）將石子和50%的水加入攪拌機(jī)攪拌30 s；（3） 倒入已經(jīng)混合好的水泥和可再分散乳膠粉,再攪拌30 s；（4） 將剩余的水和增強(qiáng)劑加入攪拌機(jī)中,攪拌60 s；（5） 出料。測(cè)定坍落度后裝模成型試件。

采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),首先將裝模成型好的試模放入YH-90B 型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱,內(nèi)部環(huán)境溫度20±2℃、相對(duì)濕度95%以上,養(yǎng)護(hù)24 h 后拆模。拆模時(shí)不得嚴(yán)重磕碰邊角,使得骨料脫落。拆模后的試塊繼續(xù)放置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)至要求的齡期后再取出進(jìn)行試驗(yàn)。透水系數(shù)的測(cè)定依據(jù)JC/T2558-2020《透水混凝土》[7]測(cè)定,試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm。力學(xué)性能測(cè)試按照GB/T 50081-2016《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[8]的規(guī)定進(jìn)行,抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm,抗折強(qiáng)度試驗(yàn)試件尺寸為100 mm×100 mm×400 mm；每組測(cè)試3 個(gè)試件,試驗(yàn)結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 工作性

圖1 為各組的坍落度實(shí)測(cè)值和90 min 坍落度經(jīng)時(shí)損失值。如圖1 所示,隨著可再分散乳膠粉摻量的增加,預(yù)拌透水混凝土的坍落度持續(xù)增長(zhǎng),90 min 坍落度經(jīng)時(shí)損失先下降后上升。其中,可再分散乳膠粉摻量為1.5%時(shí),預(yù)拌透水混凝土的90 min 坍落度經(jīng)時(shí)損失最小,而坍落度經(jīng)時(shí)損失率呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì),在可再分散乳膠粉摻量為1.5%時(shí)的坍落度經(jīng)時(shí)損失率也是最小,只有10%,相比于不摻可再分散乳膠粉的空白參照組,坍落度經(jīng)時(shí)損失率為29.4%。這是由于可再分散乳膠粉的加入,改善了預(yù)拌透水混凝土的工作性能,增大了流動(dòng)性,從而提高了預(yù)拌透水混凝土的坍落度并降低了其坍落度經(jīng)時(shí)損失。但隨著摻量的增加,膠粉與水形成的乳膠液增大了預(yù)拌透水混凝土拌合物的粘聚性,在一定程度上對(duì)預(yù)拌透水混凝土拌合物的工作性能有所降低,同時(shí)還使得坍落度經(jīng)時(shí)損失加大。

圖1 可再分散乳膠粉摻量對(duì)（a）坍落度和(b)90min 坍落度經(jīng)時(shí)損失的影響

2.2 抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度

圖2 為各組28 d 抗壓強(qiáng)度。如圖2 所示,隨著可再分散乳膠粉摻量的增加,預(yù)拌透水混凝土的28 d抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。在可再分散乳膠粉的摻量為1.0%時(shí),預(yù)拌透水混凝土的28 d 抗壓強(qiáng)度最大,達(dá)到了32.39 MPa,隨著摻量的繼續(xù)增加,抗壓強(qiáng)度不升反降。28 d 抗折強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果見圖3。從圖3 可以看出隨著可再分散乳膠粉摻量的增加,預(yù)拌透水混凝土的28 d 抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì),與抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)較為一致,這證明抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度存在一定程度的相關(guān)性。這是由于少量膠粉的摻入,與水形成乳膠液體,使得預(yù)拌透水混凝土拌合物的粗骨料之間粘結(jié)強(qiáng)度提高,改善了其力學(xué)性能,但摻量繼續(xù)提升之后,過(guò)多的乳膠液體使得預(yù)拌透水混凝土拌合物具有更大的柔度,從而降低了強(qiáng)度。

圖2 各組28 d 抗壓強(qiáng)度

圖3 各組28 d 抗折強(qiáng)度

2.3 透水系數(shù)

透水混凝土由于其透水和儲(chǔ)水的功能,所以具有生態(tài)友好性。各組的透水系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果見圖4。不難發(fā)現(xiàn),隨著可再分散乳膠粉摻量的增加,預(yù)拌透水混凝土的透水系數(shù)幾乎呈現(xiàn)直線下降,透水性能逐步降低。這是由于可再分散乳膠粉的摻入使得膠凝漿體的粘度增大,增加了預(yù)拌透水混凝土的粘聚性,提高了預(yù)拌透水混凝土拌合物的密實(shí)度,內(nèi)部孔隙度和孔隙的連通性下降,導(dǎo)致其透水系數(shù)的降低。但是摻有2.0%的可再分散乳膠粉的透水混凝土的透水系數(shù)為3.13 mm/s,仍然具有較高的透水能力。根據(jù)JC/T2558-2020《透水混凝土》規(guī)范中規(guī)定,對(duì)于輕載型透水混凝土透水系數(shù)不得小于0.5 mm/s,在降水較多的地區(qū)透水系數(shù)不得低于1 mm/s,所有配比仍然可以滿足其透水系數(shù)的最低使用要求。

圖4 可再分散乳膠粉摻量對(duì)預(yù)拌透水混凝土透水系數(shù)的影響

3 結(jié)論

采用單因素分析法研究了可再分散乳膠粉摻量（0%～0.2%）對(duì)預(yù)拌透水混凝土工作性,抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和透水系數(shù)的影響,可以得到以下結(jié)論：

（1） 可再分散乳膠粉的摻入使得預(yù)拌透水混凝土的工作性能得到改善,不僅增大了預(yù)拌透水混凝土的坍落度,使其達(dá)到了200 mm 以上,90 min 坍落度經(jīng)時(shí)損失也更小。

（2） 透水混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度隨著可再分散乳膠粉摻量的增加而先增加后降低。可再分散乳膠粉摻量為1.0%時(shí)的28 d 抗壓強(qiáng)度最高達(dá)到了32.39 MPa,28 d 抗折強(qiáng)度最高達(dá)到了5.86 MPa,完全可以滿足輕載型透水混凝土的最低強(qiáng)度要求。

（3） 透水混凝土的透水系數(shù)隨著可再分散乳膠粉摻量的增加而減少,相對(duì)水泥的摻量為2.0%時(shí)透水系數(shù)最低為3.13 mm/s,可以滿足輕載型透水混凝土的最低透水系數(shù)要求。