延遲時間對預(yù)拌透水水泥混凝土強(qiáng)度及孔隙率的影響

李城，石從黎，陳敬，樊先平

（1重慶建工建材物流有限公司，重慶401122；2重慶市建筑材料與制品工程技術(shù)研究中心，重慶401122）

延遲時間對預(yù)拌透水水泥混凝土強(qiáng)度及孔隙率的影響

李城1，石從黎2，陳敬2，樊先平1

（1重慶建工建材物流有限公司，重慶401122；2重慶市建筑材料與制品工程技術(shù)研究中心，重慶401122）

為探索延遲時間對預(yù)拌透水水泥混凝土強(qiáng)度及孔隙率的影響，該文進(jìn)行了相關(guān)試驗及分析，結(jié)果表明：成型條件一致時，透水混凝土的孔隙率隨延遲時間的延長逐漸增加。透水混凝土的強(qiáng)度隨延遲時間的延長下降非常明顯。嘗試采用摻調(diào)節(jié)劑的方式延緩?fù)杆炷翉?qiáng)度隨延遲時間的衰減，結(jié)果表明，調(diào)節(jié)劑的摻入能降低強(qiáng)度隨延遲時間的衰減速度，利于透水混凝土強(qiáng)度的維持，摻調(diào)節(jié)劑透水混凝土的強(qiáng)度自2h延遲時間開始出現(xiàn)相對較快的衰減，相比于未摻調(diào)節(jié)劑的自1h延遲時間便較快衰減有所延長。

延遲時間；預(yù)拌透水水泥混凝土；強(qiáng)度；孔隙率；調(diào)節(jié)劑

0 引言

隨著“海綿城市”建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，透水混凝土作為生態(tài)混凝土的重要品種之一，已廣泛應(yīng)用于道路工程、園林工程、環(huán)境工程等多個領(lǐng)域[1]。目前，透水混凝土的應(yīng)用多采用拌合站集中攪拌與現(xiàn)場路拌相結(jié)合的生產(chǎn)方式，由于透水混凝土屬于多孔結(jié)構(gòu)材料[2-3]，拌合料失水非常快，工作性能不易保持，為保證工程質(zhì)量，常需做到拌合料自出機(jī)運(yùn)至澆筑地點的時間較短，施工安排緊湊且連續(xù)無間斷施工，這在一定程度上制約了透水混凝土的應(yīng)用。面對日益增長的市場需求，提高生產(chǎn)效率以及提高質(zhì)量穩(wěn)定性顯得十分必要且迫切，這也促使拌合站集中攪拌將逐漸成為透水混凝土最主要的生產(chǎn)方式。由于透水混凝土的力學(xué)性能和工作性能受壓實成型前放置時間長短的影響比較明顯，所以預(yù)拌透水混凝土的推廣對透水混凝土在使用時效方面提出了更高的要求，特別是容許延遲時間[4]（即在滿足技術(shù)要求前提下，透水混凝土拌合料自拌和出機(jī)到壓實成型之前所容許的最大時間間隔）。本文進(jìn)行了預(yù)拌透水混凝土的強(qiáng)度及孔隙率隨延遲時間變化的相關(guān)試驗，一方面掌握延遲時間對強(qiáng)度和孔隙率的影響規(guī)律，尋找適合使用操作的容許延遲時間，一方面嘗試采用添加調(diào)節(jié)劑方式延長容許延遲時間。通過試驗確定合理的透水混凝土施工容許延遲時間，是保證透水混凝土工程質(zhì)量的關(guān)鍵，具有十分重要的意義。

1 試驗

1.1 原材料

（1）水泥，重慶小南海水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5R水泥，初凝時間170min，終凝時間225min。

（2）粗集料，重慶西彭地區(qū)的5～10mm卵碎石，緊密堆積密度1615kg/m3，表觀密度2710 kg/m3。

（3）細(xì)集料，混合中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，由64%卵石機(jī)制粗砂與36%天然特細(xì)砂混合所得。

（4）粉煤灰，重慶雙槐電廠的Ⅰ級粉煤灰，篩余細(xì)度9.0%，燒失量2.2%，需水量比93%。

（5）硅灰，用作活性SiO2增強(qiáng)料，比表面積大于20000m2/ kg。

（6）減水劑，高性能聚羧酸減水劑，混凝土減水率＞30%。

（7）調(diào)節(jié)劑，砂漿緩凝劑，起延緩漿體凝結(jié)時間的作用，固含量34%，混凝土減水率12.2%。

1.2 成型

（1）選擇C30強(qiáng)度等級的透水混凝土進(jìn)行延遲時間試驗，分別在透水混凝土拌和出機(jī)、放置0.5h、放置1.0h、放置1.5h、放置2.0h、放置2.5h、放置3.0h及放置5h八個時間點進(jìn)行成型，拌合料放置條件為混凝土成型室標(biāo)準(zhǔn)溫度（20±5℃），并用塑料薄膜覆蓋。

（2）本文通過孔隙率指標(biāo)來反映透水混凝土的壓實程度，采用相同成型條件成型用于孔隙率測試的試件，振動時間保持一致，均為出機(jī)成型組的振動時間，振動結(jié)束后，用抹刀將多余拌合料刮除并將試件表面抹平。通過測試不同延遲時間下試件的孔隙率，發(fā)現(xiàn)透水混凝土的壓實程度隨延遲時間的變化規(guī)律，若孔隙率越大，說明試件的壓實程度越低。

（3）進(jìn)行強(qiáng)度檢測和孔隙率檢測的試件分別成型，成型強(qiáng)度試件時，按稱重法稱取相等質(zhì)量的拌合料裝于試模中進(jìn)行振壓成型，延遲時間越長，拌合料將越難以被壓實，試件成型所需的振動時間越長。

1.3 性能測試

（1）強(qiáng)度測試，抗壓強(qiáng)度測試采用100mm×100mm×100mm試件，抗折強(qiáng)度測試采用100mm×100mm×400mm試件，試驗方法依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50081-2002。

（2）孔隙率測試，采用150mm×150mm×150mm立方體試件，試驗方法依據(jù)《行人道透水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》DBJ50/ T-154-2012[5]。

2 結(jié)果與分析

不同延遲時間下，透水混凝土的強(qiáng)度和孔隙率測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 延遲時間對透水混凝土強(qiáng)度及孔隙率的影響

2.1 延遲時間對孔隙率的影響

如表1及圖1所示，成型條件一致的情況下，透水混凝土的孔隙率隨延遲時間的延長逐漸增加，孔隙率從無延遲時間到2.5h和5h延遲時間分別增加了2.1%和4.4%，變化比較明顯。此外，從圖1中曲線可以看出，在1h延遲時間內(nèi)，孔隙率變化比較微小，1h至3h延遲時間范圍，孔隙率變化相對較快。隨著時間的順延，水分持續(xù)蒸發(fā)，水泥水化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，C-S-H凝膠逐漸形成，導(dǎo)致水泥漿體稠度逐漸變大。成型過程中，骨料顆粒需發(fā)生位移重新排列，而漿體稠度增加會導(dǎo)致骨料顆粒發(fā)生位移的阻力變大，在相同成型條件下，成型驅(qū)動力一致，骨料顆粒產(chǎn)生的位移減小，造成骨料-漿體體系的孔隙增加，導(dǎo)致最終測得的孔隙率變大。孔隙率隨延遲時間逐漸增加的現(xiàn)象，反映了透水混凝土在時間順延的情況下，被壓實至設(shè)計壓實程度的難度持續(xù)增加，延遲時間越長，壓實難度越高。

2.2 延遲時間對強(qiáng)度的影響

圖1 延遲時間對透水混凝土孔隙率的影響

圖2 延遲時間對透水混凝土強(qiáng)度的影響

如表1和圖2所示，透水混凝土的強(qiáng)度隨延遲時間的延長下降非常顯著，7d、28d抗壓強(qiáng)度及28d抗折強(qiáng)度隨延遲時間均存在明顯的下降。從無延遲至5h延遲，7d、28d抗壓強(qiáng)度分別下降了12.2MPa和16.9MPa，下降幅度達(dá)到43%和47%；28d抗折強(qiáng)度下降了2.0MPa，下降幅度達(dá)到50%。從圖2可以看出，強(qiáng)度自1h延遲時間開始存在比較明顯的下降，1~3h延遲時間范圍內(nèi)，強(qiáng)度下降相對較快。在成型強(qiáng)度試件時，稱取的拌合料質(zhì)量一致，試件的質(zhì)量是一樣的，可以認(rèn)為單位體積內(nèi)骨料顆粒間的粘結(jié)點數(shù)量是相等的，粘結(jié)點處漿體硬化后的粘結(jié)力是透水混凝土強(qiáng)度的主要構(gòu)成部分，其他條件一致，可以推斷，骨料顆粒間的粘結(jié)力的下降是造成透水混凝土強(qiáng)度隨延遲時間的延長降低的主要原因。

2.3 延遲時間對不同摻量調(diào)節(jié)劑透水混凝土強(qiáng)度的影響

強(qiáng)度自1h延遲時間開始便存在比較快速的下降，使得透水混凝土的施工容許延遲時間偏短，除去運(yùn)輸時間，留給施工的時間過于短暫，這顯然是預(yù)拌透水混凝土面臨的重大難題，須采取措施延長其容許延遲時間。通常情況下，混凝土的初凝時間越長，其施工容許延遲時間相對越長，可使混凝土在相對較長時間內(nèi)保持工作性能及技術(shù)要求。本文通過在透水混凝土中添加調(diào)節(jié)劑（緩凝劑），延緩水泥漿體的凝結(jié)時間，試圖延緩其強(qiáng)度性能開始出現(xiàn)較快下降的時間，討論延遲時間對不同摻量調(diào)節(jié)劑透水混凝土強(qiáng)度的影響。調(diào)節(jié)劑摻量為水泥用量的百分比，分別為0%、0.6%和1.2%，單方水泥用量為310kg，水膠比0.28，試驗結(jié)果見表2。

圖3 延遲時間對不同摻量調(diào)節(jié)劑透水混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

表2 延遲時間對不同摻量調(diào)節(jié)劑透水混凝土強(qiáng)度的影響

圖4 延遲時間對不同摻量調(diào)節(jié)劑透水混凝土抗折強(qiáng)度的影響

由表2可知，無延遲時間時，三種調(diào)節(jié)劑摻量的透水混凝土28d抗壓強(qiáng)度極差為1.0MPa，28d抗折強(qiáng)度極差為0.2MPa，調(diào)節(jié)劑的加入對透水混凝土的初始強(qiáng)度影響比較微小。如圖3所示，首先，摻調(diào)節(jié)劑透水混凝土抗壓強(qiáng)度隨延遲時間的衰減速度較未摻調(diào)節(jié)劑的衰減速度慢；其次，在一定延遲時間范圍，調(diào)節(jié)劑的加入對透水混凝土的抗壓強(qiáng)度有比較明顯的影響，比如，在2～5h延遲時間范圍，摻調(diào)節(jié)劑透水混凝土的抗壓強(qiáng)度均高于未摻調(diào)節(jié)劑的強(qiáng)度，5h延遲時，摻量為0.6%的28d抗壓強(qiáng)度和28d抗折強(qiáng)度分別較未摻調(diào)節(jié)劑的強(qiáng)度高46%和47%，強(qiáng)度差異十分明顯。此外，對比調(diào)節(jié)劑摻量為0.6%和1.2%的透水混凝土抗壓強(qiáng)度可以發(fā)現(xiàn)，2h延遲時間后，摻量為0.6%的透水混凝土抗壓強(qiáng)度普遍較摻量為1.2%的高。如圖4所示，延遲時間對不同摻量調(diào)節(jié)劑透水混凝土抗折強(qiáng)度的影響與對抗壓強(qiáng)度的影響有相似的規(guī)律。最后，從圖3、圖4可以看出，摻調(diào)節(jié)劑透水混凝土的強(qiáng)度自2h延遲時間開始出現(xiàn)相對較快的衰減，相比于未摻調(diào)節(jié)劑的1h延遲時間有一定的延長。

3 結(jié)論

（1）成型條件一致時，透水混凝土的孔隙率隨延遲時間的延長逐漸增加。

（2）透水混凝土的強(qiáng)度隨延遲時間的延長下降非常明顯，本文中，從無延遲至5h延遲，28d抗壓強(qiáng)度和28d抗折強(qiáng)度分別下降了16.9MPa和2.0MPa，下降幅度分別達(dá)到47%和50%。

（3）調(diào)節(jié)劑的加入未明顯影響透水混凝土的初始強(qiáng)度，一定延遲時間范圍，調(diào)節(jié)劑的摻入能降低透水混凝土強(qiáng)度隨延遲時間的衰減速度，利于透水混凝土強(qiáng)度的維持。調(diào)節(jié)劑的摻量并非越大越好，需通過試驗確定最佳摻量，本文中調(diào)節(jié)劑摻量為0.6%時，透水混凝土強(qiáng)度相對較高。此外，摻調(diào)節(jié)劑透水混凝土的強(qiáng)度自2h延遲時間開始出現(xiàn)相對較快的衰減，相比于未摻調(diào)節(jié)劑的1h延遲時間有一定的延長。

[1]張賢超，尹健，池漪.透水混凝土性能研究綜述[J].混凝土，2010，（12）：47-50.

[2]陳瑜.公路隧道高性能多孔水泥混凝土路面研究[D].長沙：中南大學(xué)，2007：52-56.

[3]鄭木蓮，陳拴發(fā)，等.多孔混凝土的強(qiáng)度特性[J].長安大學(xué)學(xué)報，2006，（4）：20-25.

[4]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，等.公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則（JTG/T F20-2015）[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

[5]重慶建工住宅建設(shè)有限公司，等.行人道透水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程（DBJ50/T-154-2012）[S].重慶，2012.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Effects of Delay Time on the Strength and Void of Ready-mixed Pervious Cement Concrete

To explore the impact of time delay on the strength and porosity of ready-mixed pervious cement concrete,some relevant tests and analyses are done.The results show that when molding conditions are consistent,the porosity of pervious concrete gradually increases as time delay extends,while its strength decreasing significantly.The attempt of adding retarder is made to abate the reduction of strength with time delay.The results show that the addition of retarder can reduce the attenuation speed of strength with time delay,conducive to retain the strength of pervious concrete,which began to reduce fast after two hours of delay,a little bit longer than that of the pervious concrete with no retarder,which began after one hour of delay.

time delay;ready-mixed pervious cement concrete;strength;porosity;retarder

TU526

A

1671-9107（2016）12-0052-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2016.12.052

2016-10-10

李城（1989-），男，重慶人，本科，助理工程師，主要從事混凝土產(chǎn)品及其技術(shù)的研發(fā)工作。