彩色透水混凝土的改性及其施工工藝

蔣禹 鄧?yán)?楊敬 羅小峰 沈建榮

（貴州科之杰新材料有限公司，貴州 龍里 551206）

1 前言

透水混凝土又稱多孔混凝土，是由骨料、水泥、外加劑和水按一定比例拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土，它不含細(xì)骨料，由粗骨料表面包覆一層水泥漿，相互粘結(jié)而成空穴，均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，具有透水透氣和重量輕的特點[1]。

彩色透水混凝土色彩多樣，設(shè)計師可以根據(jù)周圍環(huán)境設(shè)計適宜的顏色，使景觀和諧； 透水混凝土因能夠?qū)⒂晁疂B透到地下[2]，不用再清洗，節(jié)約人力資源；透水混凝土是一個整體，不開裂，不起皮，不像透水地磚安裝沒幾天就松動脫落，產(chǎn)生坑洼積水，污染環(huán)境；透水混凝土還具有高承載力，經(jīng)久耐用等優(yōu)點，因而被越來越廣泛地應(yīng)用于建造停車場和低荷載公路路面[3]，在大力倡導(dǎo)環(huán)保發(fā)展的大環(huán)境下，彩色環(huán)保透水混凝土的推廣應(yīng)用具有重要意義。

貴州科之杰近年來采用萘系減水劑生產(chǎn)的彩色透水混凝土孔隙率、透水系數(shù)等性能優(yōu)越，但是成本偏高，透水混凝土凝結(jié)時間短，不易施工，且粘結(jié)力度較差。為了優(yōu)化成本，進(jìn)一步提高透水混凝土的各項性能指標(biāo)，且更加適宜實際現(xiàn)場施工的需要，對彩色透水混凝土的改性及規(guī)范其施工工藝極其重要。

2 膠結(jié)劑對比試驗

2.1 試驗材料及儀器

試驗原材料：萘系粉劑減水劑（自制）（MSDS）；聚羧酸粉劑減水劑（自制）（PCE），粉煤灰（FMH），北京市政；增稠劑（ZCJ）；觸變劑（CBJ）；抗?jié)B劑（KSJ）；聚氨酯樹脂封閉劑，PUT-FBJ；脂肪族二元酸脂，ADAE-FBJ；科之杰自制封閉劑，KZJ-FBJ；透水混凝土試塊規(guī)格為50cm×50cm。

試驗原材料：紅獅P.O 42.5水泥；碎石：粒徑為5mm-8mm。

試驗儀器及設(shè)備：混凝土攪拌機(jī)；電子天平；水泥凈漿攪拌機(jī)；噴涂機(jī)；磨光機(jī)；切割機(jī)；輕型壓路機(jī)等。

2.2 試驗部分

2.2.1 凈漿流動度試驗

水泥凈漿流動度檢驗依據(jù)：GB 8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》，水膠比：0.29，摻量：1.0%。

2.2.2 混凝土檢測試驗

將聚羧酸粉劑減水劑配制的透水混凝土膠結(jié)劑PCETS與萘系粉劑減水劑配制的透水混凝土膠結(jié)劑MSDSTS做混凝土性能對比實驗，測定其初始坍落度、擴(kuò)展度、透水率、凝結(jié)時間及3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度。檢測依據(jù)：GB 8076-2008《混凝土外加劑》，透水混凝土試驗配合比見表1。

3 結(jié)果與討論

3.1 透水混凝土膠結(jié)劑凈漿試驗

以萘系粉劑減水劑配制的透水混凝土膠結(jié)劑MSDSTS作為聚羧酸粉劑減水劑配制的透水混凝土膠結(jié)劑PCETS的基準(zhǔn)樣，設(shè)總量為100%，水泥使用紅獅P.O 42.5水泥，同等摻量做水泥凈漿實驗。測定凈漿初始流動度（T），透水混凝土膠結(jié)劑凈漿試驗結(jié)果見表2。

從凈漿實驗表明，當(dāng)其他組分用量不變時，膠結(jié)劑中萘系減水劑用量為60g，凈漿流動度為172mm；膠結(jié)劑中聚羧酸減水劑用量為22g，凈漿流動度為246mm，凈漿流動度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用萘系減水劑的膠結(jié)劑，由于透水混凝土是干性混凝土，流動度不能太大；繼續(xù)降低減水組分用量，當(dāng)聚羧酸減水劑用量從22g降低為12g時，凈漿流動度由246mm降低到178mm，凈漿流動度與60g萘系減水劑的凈漿流動度相近，減水效果較好，施工性能良，使用萘系減水劑制備的膠結(jié)劑單噸使用萘系減水劑粉劑60kg，成本為0.6t×4600元/t=2760元，使用羧酸減水劑制備的膠結(jié)劑單噸使用聚羧酸粉劑120kg，成本為0.12t×18500元/噸=2220元，單噸成本節(jié)省540元，扣除填充的FMH用量，單噸成本節(jié)省500左右。

3.2 透水混凝土膠結(jié)劑混凝土性能試驗

從表3可知：摻MSDS-TS的透水混凝土膠結(jié)劑的混凝土，初始坍落度為30mm，擴(kuò)展度為260mm，透水率為16.0mm/s，終凝時間為7h，而摻PCE-TS（4）的透水混凝土膠結(jié)劑的混凝土試樣其初始坍落度為32mm，擴(kuò)展度為265mm，透水率為17.0mm/s，終凝時間為9h，比摻MSDS-TS的透水混凝土略好，且摻PCE-TS（4）的粘聚性比摻MSDS-TS的高很多，易施工。解決了施工過程中粘結(jié)不牢固和凝結(jié)時間短的問題。因此，相同透水混凝土的狀態(tài)下，膠結(jié)劑中聚羧酸減水劑用量只需要萘系減水劑用量的百分之二十。

3.3 透水混凝土膠結(jié)劑PCE-TS（4）的大試混凝土試驗

因為PCE-TS（4）性能良好，成本比使用萘系粉劑減水劑配的低，我司已對其進(jìn)行大試生產(chǎn)，其大試實驗數(shù)據(jù)見表4。

表4 大試透水混凝土測試結(jié)果

從大試樣品混凝土實驗數(shù)據(jù)可以看出，PCE-TS（4）大試的透水混凝土膠結(jié)劑的混凝土試樣其初始坍落度為35mm，擴(kuò)展度為269mm，PCE-TS（4）小試的透水混凝土膠結(jié)劑的混凝土試樣其初始坍落度為33mm，擴(kuò)展度為268mm，透水率都為17.0mm/s，終凝時間都為9h，抗壓強(qiáng)度基本相同，所以PCE-TS（4）大試和PCE-TS（4）小試性能一致，工藝較穩(wěn)定，可進(jìn)行工業(yè)化推廣使用。

4 封閉劑對比試驗

試驗步驟及狀態(tài)

1）由于樹脂都為粘稠狀液體，不易施工，本實驗分別采用樹脂：稀釋劑=7：3稀釋樹脂，然后加入增光劑、緩凝劑及紅色顏料，攪拌均勻。

2）將混合好的封閉劑利用噴涂機(jī)分別噴涂在準(zhǔn)備好的試塊上，并置于露天狀態(tài)，120天后觀察。試塊表面狀態(tài)如表5。

表5 不同樹脂制作封閉劑對比試驗

表5試驗表明，采用聚氨酯樹脂封閉劑的彩色透水混凝土，120天后試塊表面出現(xiàn)起皮，顏色變淺；采用脂肪族二元酸脂封閉劑的彩色透水混凝土主要組分雖然沒有起皮，但是顏色還是變淺；采用科之杰自制封閉劑，狀態(tài)和開始噴涂一樣。

5 透水混凝土施工工藝

透水混凝土施工工藝流程圖如圖1。

透水混凝土施工主要有安裝模具、混凝土攪拌、成型、拋光、路面養(yǎng)護(hù)、噴涂封閉劑以及伸縮縫切割等過程。其中，成型及拋光過程需在承載能力比較低的地方進(jìn)行一次性攤鋪，用滾筒壓實、抹平、拋光，承載能力需求高的地方，進(jìn)行兩次攤鋪，底層10～12公分，用輕型壓路機(jī)夯實，表層3～5公分用滾筒壓實、抹平、拋光。另外，伸縮縫切割過程也比較重要，透水混凝土強(qiáng)度大于15MPa時，進(jìn)行伸縮縫切割，縮縫面層間距≤6m，縫寬5-8mm；脹縫面層間距≤12m或18m，縫寬20-30mm；伸縮縫基層間距≤6m，縫寬20-30 mm。整個切割過程中，縫深貫穿至整個基層，縫內(nèi)使用柔性物質(zhì)嵌縫。圖2、圖3是貴州科之杰透水混凝土施工案例。

圖1 工藝流程圖

圖2 透水混凝土攪拌現(xiàn)場

圖3 透水混凝土拋光現(xiàn)場

6 結(jié)語

1）單噸膠結(jié)劑中減水組分用量采用聚羧酸粉劑減水劑只需要萘系粉劑減水劑的五分之一，有效降低成本500元/t左右，聚羧酸粉劑減水劑制備的膠結(jié)料在透水率、凝結(jié)時間、抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)力度等方面都優(yōu)于萘系粉劑減水劑制備的膠結(jié)料，且易于施工。

2）與聚氨酯樹脂封閉劑、脂肪族二元酸脂封閉劑相比，采用科之杰自制的封閉劑對透水混凝土進(jìn)行著色及保護(hù)，120天后依然不褪色、不卷皮，使透水混凝土抗酸堿，耐候性強(qiáng)，是透水混凝土的理想保護(hù)劑。

3）近年來，貴州科之杰彩色環(huán)保透水混凝土以其優(yōu)良的產(chǎn)品性能和豐富的施工經(jīng)驗，在貴州貴陽、興義、遵義、龍里等多個地方得到認(rèn)可，已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。