广东红墙新材料股份有限公司
摘要：本文主要应用新型功能型聚羧酸母液复合粘度调节剂来提升透水混凝土整体性能，通过这几种新型聚羧酸母液复合粘度调节剂极大的提升了透水混凝土的浆体附着力，泛有金属光泽，在保证有效透水系数的同时保证了透水混凝土的强度。
关键词：透水混凝土；聚羧酸；醚酯共聚；粘度调节剂
一、引言
透水混凝土在近年来解决城市内涝等问题的过程中扮演着重要角色，它是一种优良的铺装材料，但相当一部分的混凝土企业依然使用传统的泵送减水剂生产透水混凝土，往往由于泵送减水剂自身性能限制，导致透水混凝土包浆粘附力差、生产敏感、强度较低等情况出现。本文将以新型功能型聚羧酸母液为主，复合自研高分子粘度调节剂及其他辅助组分对透水混凝土专用减水剂做一次研究探讨。
二、研究概述
透水混凝土由浆体及骨料组成，如果针片状过多，则会导致有效孔隙的减少，骨料之间浆体被挤出而形成局部骨料的密实导致透水率较差。浆体的粘度直接决定了碎石骨料的包裹率、粘结牢靠与否、是否容易下沉脱离粗骨料，而浆体保持湿润的能力直接影响施工效果，如果浆体过快干燥，则形成的透水混凝土极易表面碎石粘接不牢而散落，进一步形成坑洼不平的面。基于此，使用红墙公司具有改善浆体粘度、柔软度和保持长久湿润功能的母液进行针对性应用研究。
三、试验材料与试验方法
3.1试验材料
胶材选用普通硅酸盐水泥，骨料冲洗干净后晾至表层面干，具体见表1：
所使用红墙公司减水母液和其它组分以及对应的效果和性能见表2，表中所述的相对减水率指的是以我司常规减水母液的减水率为100%的参照相对值：
3.2透水混凝土配合比及减水剂配方的确定
试验所用透水混凝土配合比基于《CJJ/T135-2009透水水泥混凝土路面技术规程》的要求与[透水混凝土配合比设计及其性能研究-甘冰清]的研究相结合的方式。主要利用水泥密度、碎石紧密堆积密度、表观密度以及假定20%的孔隙率以体积法计算，经过初步试验对比及调整，配合比确定如表3，表中单位均为kg/m3：
本次研究提升和易性主要依赖于不同功能性母液与高分子粘度调节剂地复合，各个配方减水率均为25%（1.0%掺量），基准减水剂选用减水率也为25%（1.0%掺量）的普通泵送减水剂HQ-0。为保持浆体的湿润及可工作性，因此必须复合一定量的保坍剂与缓凝剂。
其中，JS-E是以提升混凝土粘度、降低剪切力提升混凝土和易性，JS-H是以长侧链位阻及相应基团提升混凝土柔软度。浆体的粘度也要依赖自研高分子增稠剂的效用，此次配方的调整因素分别为JS-E、JS-H、JS-Z，详细配方见下表4：
3.3确立试验方案
搅拌方式：本次试验选用二次投料法，具体为：先在搅拌机内投入全部碎石，再加入2/3的水，搅拌30S使得碎石表面湿润，再投入水泥，搅拌60S使得骨料表面水泥浆体覆盖均匀，最后再加入剩余水及外加剂搅拌120S后倒出。如下图1、图2分别为HQ-0与HQ-10出机照片，可明显的观察出浆体富余度HQ-0＜HQ-10，但HQ-10相比于HQ-0混凝土存在浆体粘连情况。
图1：HQ-0出机混凝土照片 图2：HQ-10出机混凝土照片
成型方式：透水混凝土浆体粘结性越好、对骨料的附着力越高，成型后透水混凝土均一性越好，孔隙被下沉浆体封闭越少，则在保证有效透水率的同时也保证了足够的强度。此次试验基于通过新型聚羧酸功能型母液复合粘度调节剂对透水混凝土浆体粘接以及附着进行对比判定，所以为了量化对比，采用振动台20S过震一组混凝土，之后测量试模下部分沉降浆体高度，高度数值越大，说明浆体粘结越差，对骨料的附着力越差，也说明此样品对透水混凝土浆体的改性效果一般。
试验拌和25升混凝土，装一组150mm*150mm*150mm标准试模成型且过震，其余混凝土装3组100mm*100mm*100mm小试模，采用分两层手动振捣。即先装1/2高混凝土，试模固定高度提起并自由落下，试模左右共进行20次，再填装剩余空间同样进行20次手动振捣。成型完成后覆盖塑料薄膜保湿。
养护方式：试块成型24小时后拆模，测定完孔隙率及透水系数后放置于混凝土标养室。
孔隙率的测定：将试件在水中浸泡24小时后，在水中使用弹簧秤测量试块悬浮在水中的质量m1，然后将试件风干24小时测量质量m2，主要是利用水置换出试块体积，根据如下公式计算孔隙率P。其中V为试件体积，ρ为水的密度。
透水系数的测定：目前测量透水混凝土透水系数的测量原理方法有两种，一种是动水位透水系数测定，一种是定水位透水系数测定。依据相关研究资料本文采用自制仪器进行简单的透水系数测定[1]，数值多次测量取平均值着重在于透水系数相对大小的比较，仪器示意图见图3[1]：
图3：透水系数测定仪示意图
强度测定：透水混凝土强度测定，使用跟普通混凝土同样方法，测定7天及28天抗压强度。
四、试验数据与分析
对于浆体粘结附着力的判断，我们通过测量标准试块过震浆体沉降高度（从底部往上部测量），由于试块四个面浆体高度线条不是绝对的直线，因此每个面测量3个高度数值并取平均值，详细数据见下表5：
结合浆体高度数据分析，普通泵送剂与此次研究样品相比，浆体粘着力较差，即浆体包裹骨料的能力相差较大，此外结合出机透水混凝土表面泛光及浆体粘连拉丝状态，可判断出JS-Z在单吨减水剂成品中使用12kg的情况下，出机透水混凝土金属光泽较亮，且浆体粘连良好，图片较多，可参考图2与图3类似对比判断。同时发现随着减水剂样品从0-10变化，出机混凝土包浆及金属光泽度，先上升后下降，最后HQ-10浆体丰富度较好，但浆体易下沉。
各组透水混凝土实测孔隙率、透水系数、强度见下表6：
各指标与样品对照关系见下图4：
图4：各组混凝土孔隙率、透水系数及强度数据折线图
由此看出孔隙率随各个样品变化逐步降低、透水系数逐步降低，且两个降低曲线具有类似特征，因此实测有效孔隙率是透水混凝土透水系数最为重要的指标。强度相对复杂，孔隙率的增加必然导致强度的降低，如果孔隙率偏低，一定程度是浆体下沉，试块匀质性变差，强度测定也易偏差。对于使用普通泵送减水剂，其中包含一定量的引气剂和一般增稠剂，也易导致透水混凝土浆体强度低。
笔者也一直在思索如何用模型表征减水剂对水泥浆体粘裹力的作用情形，因此用净浆水泥石（4cm*4cm*4cm立方体）代表碎石骨料，在水中浸泡24小时后风干，用HQ-0、HQ-2、HQ-4、HQ-6、HQ-8、HQ-10同掺量配制净浆，用预制的水泥石在净浆搅拌锅浸泡3秒然后对粘连的净浆进行称重，每个样品进行三次并取平均值。对六个样品的粘连净浆称量，对应的数值见下表7：
水泥石粘连净浆质量与对应混凝土孔隙率折线对比见下图5：
图5：水泥石净浆粘连质量与孔隙率对比折线图
由此可见粘连质量与孔隙率有一致的对照关系，因此预制水泥石模型的设立一定程度可以平行对比各个减水剂样品对于透水混凝土浆体粘连乃至透水系数，可初步判断透水混凝土减水剂的优劣。
五、结论
1.JS-E可以显著提升透水混凝土浆体粘结附着力、孔隙率及透水系数，但同步结果是不利于强度。
2.JS-H对于透水混凝土浆体粘结附着力的贡献不及JS-E，但对浆体丰富度及柔软度贡献明显。
3.JS-Z的使用量增加对与透水混凝土浆体粘度的提升贡献明显，粘度的提升也带来出机观感的增强，以及抵抗浆体下沉的能力。
4.在考虑透水系数、强度以及混凝土出机观感，本次试验所用HQ-6配方对透水混凝土综合性能的提升相对较为明显。但在材料变化时，具体数值会上下浮动。
5.预制水泥石的粘浆模型也为透水混凝土减水剂的初步对比提供了简单可行的方法。
参考文献：
[1]甘冰清.透水混凝土的配合比设计及其性能研究[D].安徽：安徽理工大学，2015：1-70.
[2]蒋正武.若干因素对多孔透水混凝土性能的影响[J].建筑材料学报，2005，1007-9629（05）：513-519.
作者简介：李奇锋，2012年毕业于太原工业学院无机非金属材料工程专业，获得学士学位，助理工程师。
论文作者:李奇锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/20
标签：透水论文; 混凝土论文; 孔隙论文; 骨料论文; 系数论文; 粘度论文; 母液论文; 《基层建设》2018年第15期论文;