摘要：聚合物改性透水混凝土目前我我国许多工程建设中得到了广泛应用，但是针对聚合物改性混凝土、聚灰比配比设计的理论研究仍旧比较缺乏。基于此，本文通过研究、试验，在下文中通过试验数据，探讨了聚灰比、聚合物改性透水混凝土性能之间的关系，以期为广大从业者提供有效参考。
关键词：聚合物改性透水混凝土；力学性能；聚灰比
聚合物改性透水混凝土在我国“海绵城市”建设中有着重要作用，目前我国针对聚合物改性透水混凝土的研究大多集中在外加剂添加以及集料选择上，而对聚灰比相关的研究却比较少。因此，本文着重研究、探讨了聚灰比和聚合物改性透水混凝土性能之间的相互关系，望为聚合物改性透水混凝土配比设计提供可靠的理论参考依据。
一、研究方法以及原材料
（一）研究方法
本次研究采用工艺为“净浆裹石法”，将水、水泥、聚合物均匀搅拌，搅拌时间为1.5min，然后再加入粗集料，均匀搅拌2min，采用“上压、下振”的成形方法，在装满混凝土的试验模具上方，放置配重为12.5kg重物，振动时间为35s。
本次研究为考察聚灰比对聚合物改性透水混凝土性能，需综合考虑到聚合物水泥浆、多孔混凝土、粗骨料裹覆性影响。试验参考《公路工程沥青以及沥青混合料试验规程 JTG E20-2011》中的内容，通过浆液裹覆考察集料表面浆液的脱落特征。首先，该试验方法所应用的浆液裹覆厚度，选择外观近似圆形球状的粗集料颗粒，在筛选后进行烘干，烘干后的质量暂定为z，然后将聚合物浆液距均匀的裹覆在粗集料表面，在浆液裹覆常温状态下，粗集料质量暂定为z1，所以浆液裹覆厚度的计算方法为：
，其中H为浆液裹覆厚度（单位mm）、P为浆液密度（g/cm3）、s为拌和用粗集料的表面积（单位mm2）；其次，浆液的脱落率，将国有浆液的粗集料放置在预备的金属撞击试验装置中，通过撞击让粗集料表面的浆液脱落，脱落的浆液质量暂定为z2，其计算方法为：
，公式中，p为已经硬化的浆液的脱落率（%）、z为已经烘干后粗集料的实际质量（单位g）、z1为浆液附着在粗集料上的实际质量、z2为脱落后浆液的质量（单位g）[1]。
根据我国现行的《透水混凝土路面技术规程》中的内容，按照其中的标准测试方法，对聚合物改性透水混凝土孔隙率进行测量。根据我国现行《透水水泥混凝土路面技术规程》中的内容，对透水混凝土透水系统进行测量、计算，计算方法为
，其中K为测试对象的透水系数（mm/s）、L为测试对象的实际厚度（单位mm）、H为测试模具的实际水位差（单位mm）、t为实际测试时间、Q为在测试过程中溢出的水量（单位mL）、A为测试对象的横截面（单位mm2）[2]。
（二）原材料
粗集料：选用5.0mm-9.0mm连续级配石灰岩碎石，碎石堆积密度为1434千克/立方米，碎石表观密度为2465千克/立方米，粗集料平均孔隙率为42%。水泥：选用“新鹰”42.5水泥。聚合物：如彩色丁苯乳液，密度为1040千克/立方米，含固量为48.2%、PH值为7.45，经测试，稳定性良好。
二、研究结果以及相关分析
（一）聚灰比对浆液的实际影响
经测试，在水泥用量为350千克/立方米，水灰比为0.23的情况下，通过合理的方法改变水灰比，在0.5%时，浆体的流动度为80/mm；在10%时，浆体的流动度为140/mm；在15%时，浆体的流动度为180/mm；在20%时，浆体的流动度为160/mm。由此可见，聚灰比的变化会直接影响浆体流动度，随着聚灰比的提高，浆体流动度也从逐步升高然后至逐步降低。当聚灰比从0.5%逐渐增至15%时，浆体的流动度从80/mm，缓缓增加到180/mm，但是随着聚灰比的逐步提高，浆体流动度反而从180/mm，下降至了160/mm。分析结果表明，聚合物有着一定的保水作用以及减水作用，所以会导致浆体的流动发生变化[3]。而15%可谓是一个临界值，根据Monte Carlo模型分析可知，当浆液中的聚合物含量达到一定水平的时候，浆液中的分子之间就会产生相应的交结反应，从而形成凝胶质分子，进而让浆液呈现出较高的黏滞性、黏弹性，浆液的流动性在超过该水平的时候，其流动性就会逐步降低。因此，聚灰比在超过分子交结水平时，可有效提高浆体的流动性。
（二）聚灰比对浆液裹覆性的影响
经测试，在水泥用量为350千克/立方米，水灰比为0.23的情况下，在保证浆体流动度保持一致的情况下（可通过添加减水剂进行合理的调整），聚灰比为0.5%时，浆体的裹覆厚度为1.4mm；聚灰比为10%时，浆体的裹覆厚度为1.39mm；聚灰比为15%时，浆体的裹覆厚度为1.0mm；聚灰比为20%时，浆体的裹覆厚度为0.7mm。聚灰比为0.5%时，浆体的脱落率为6%；聚灰比为10%时，浆体的脱落率为5.9%；聚灰比为15%时，浆体的脱落率为4.2%；聚灰比为20%时，浆体的脱落率为3%。
根据上述数据可发现：第一，随着聚灰比的提高，浆体在粗集料表面的裹覆厚度会逐步减小。经分析，这主要是因为浆液中聚合物乳液掺和量的提高，导致浆液的粘稠度降低。即便是在相同的情况下，受聚合物表面活性剂、滚珠润滑的作用，也会导致浆体在集料上的裹覆厚度减小；第二，随着聚灰比的提高，浆体的脱落率呈现出逐渐下降的趋势，聚灰比从0.5逐步增至20%时，脱落率从6%逐步将至3%。经分析，这主要是因为聚合物能够提高浆体的粘结力，从而让浆体能够更稳定的附着在集料表面；第三，随着聚灰比的增加，在降低浆体脱落率以及裹覆厚度的基础上，能够有效提高浆体和粗集料之间的粘结稳固性。根据透水混凝土“点接触”结构模型分析，聚灰比的提升能够有效提高集料和集料之间的相互粘结作用，从而让透水混凝土的物理性能得到有效提升。
（三）聚合物掺量和透水混凝土抗化学侵蚀性能的关系
本试验主要通过观察透水混凝土的质量变化，分析聚合物掺量和透水混凝土抗化学侵蚀性能的关系，利用稀硫酸溶液和蒸馏水配置为PH4.4酸性溶液，并用周期浸泡法，将试块“A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4（边长100mm立方体）”放在溶液中4d，然后干燥1d，再浸泡4d，“浸泡→干燥”为一个周期，重复14个周期（试验结果质量变化可见图1）。从结果来看，试块质量变化在中期变化最大，前期、后期变化稍缓，经分析，主要原因是因为溶液导致试块中水化铁酸钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙不断流失，从而导致试块质量减小。从最终结果来看（总损失率可见图2），骨料的粒径越大，浆液裹覆厚度越薄，其抗化学侵蚀的能力也就越，而在裹覆层侵蚀殆尽后，酸性溶液直接接触裸露骨料，侵蚀效果逐步降低。
图1.试块质量变化
图2.质量总变化
结束语
综上所述，聚灰比和透水混凝土性能有着密切关系，聚灰比主要影响浆体在集料上的裹覆厚度、粘接稳固度，从而让透水混凝土的性能得到有效改善。笔者在文中仅对聚灰比和透水混凝土之间的关系做出了简要探讨，更为深入的问题还需要广大从业者深入分析。
参考文献：
[1]甘怡.聚灰比对聚合物混凝土固化机理的影响分析[J].山西建筑，2017（08）：126-127.
[2]韩裕山，陈潇，周明凯.聚灰比对聚合物改性透水混凝土性能的影响[J].混凝土，2017（10）.
[3]程智龙，文韬，张耀，etal.云南玉溪海绵城市白水泥透水混凝土配比优化研究[J].硅酸盐通报，2018（11）：340-344.
作者姓名：罗宏伟
作者身份证号码：62242919860106XXXX
论文作者:罗宏伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/26
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