彩色透水混凝土的改性及其施工工藝

蔣禹 鄧磊 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混凝土，它不含細骨料，由粗骨料表面包覆一層水泥漿，相互粘結而成空穴，均勻分布的蜂窩狀結構，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，設計師可以根據(jù)周圍環(huán)境設計適宜的顏色，使景觀和諧； 透水混凝土因能夠將雨水滲透到地下[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用于建造停車場和低荷載公路路面[3]，在大力倡導環(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，透水混凝土凝結時間短，不易施工，且粘結力度較差。為了優(yōu)化成本，進一步提高透水混凝土的各項性能指標，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。

試驗儀器及設備：混凝土攪拌機；電子天平；水泥凈漿攪拌機；噴涂機；磨光機；切割機；輕型壓路機等。

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劑PCETS與萘系粉劑減水劑配制的透水混凝土膠結劑MSDSTS做混凝土性能對比實驗，測定其初始坍落度、擴展度、透水率、凝結時間及3d、7d、28d抗壓強度。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 結果與討論

3.1 透水混凝土膠結劑凈漿試驗

以萘系粉劑減水劑配制的透水混凝土膠結劑MSDSTS作為聚羧酸粉劑減水劑配制的透水混凝土膠結劑PCETS的基準樣，設總量為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），透水混凝土膠結劑凈漿試驗結果見表2。

從凈漿實驗表明，當其他組分用量不變時，膠結劑中萘系減水劑用量為60g，凈漿流動度為172mm；膠結劑中聚羧酸減水劑用量為22g，凈漿流動度為246mm，凈漿流動度遠遠大于使用萘系減水劑的膠結劑，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 透水混凝土膠結劑混凝土性能試驗

從表3可知：摻MSDS-TS的透水混凝土膠結劑的混凝土，初始坍落度為30mm，擴展度為260mm，透水率為16.0mm/s，終凝時間為7h，而摻PCE-TS（4）的透水混凝土膠結劑的混凝土試樣其初始坍落度為32mm，擴展度為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不牢固和凝結時間短的問題。因此，相同透水混凝土的狀態(tài)下，膠結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劑的混凝土試樣其初始坍落度為35mm，擴展度為269mm，PCE-TS（4）小試的透水混凝土膠結劑的混凝土試樣其初始坍落度為33mm，擴展度為268mm，透水率都為17.0mm/s，終凝時間都為9h，抗壓強度基本相同，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分別噴涂在準備好的試塊上，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、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，進行兩次攤鋪，底層10～12公分，用輕型壓路機夯實，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，透水混凝土強度大于15MPa時，進行伸縮縫切割，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，縫內使用柔性物質嵌縫。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 結語

1）單噸膠結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料在透水率、凝結時間、抗壓強度、粘結力度等方面都優(yōu)于萘系粉劑減水劑制備的膠結料，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行著色及保護，120天后依然不褪色、不卷皮，使透水混凝土抗酸堿，耐候性強，是透水混凝土的理想保護劑。

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可，已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化應用。