CN106946496A - 一种适用于透水混凝土的粉剂外加剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透水混凝土专用粉剂外加剂。以质量计，包括聚羧酸粉剂减水剂20‑35％，羟丙基甲基纤维素1‑5％，葡萄糖酸钠1‑10％，纳米二氧化硅：50‑78％。所用羟丙基甲基纤维素和葡萄糖酸钠纯度为99％的分析纯。所述粉剂外加剂能溶入水中，加入透水混凝土中或者与水泥混合后拌合透水混凝土。实际试验表明：该外加剂能够很好的改善透水混凝土的工作性能，有效延缓透水混凝土的凝结时间，提高透水混凝土裹浆性能，有利于透水混凝土的现场施工。

Description

一种适用于透水混凝土的粉剂外加剂

技术领域

本发明涉及一种适用于透水混凝土的粉剂外加剂制备技术,属于建筑材料技术领域。

背景技术

一、透水混凝土的优点及用途

随着我国城市化的飞速发展，硬化路面所带来的城市内涝问题引起了各方的关注。每年夏天随着雨季的来临，由于短时间内降雨量的集中，城市中经常会出现“城中看海”的现象。城市内涝不仅给百姓的出行带来了诸多不便，给百姓的财产也带来损失。因此，政府提出了建设海绵城市的计划，而透水混凝土是海绵城市建设中的一项重要内容。透水混凝土是一种多孔混凝土，其本身具有连通孔，而连通孔能够允许水流从其中透过，从而实现其透水的功能性。它能够像海绵一样在雨季时吸收水分而在旱季时释放水分，从而改善城市的可居住性，优化生活环境。

与普通不透水的混凝土路面相比较而言，透水混凝土路面有着如下的优点：

1.缓解城市内涝。当雨季来临，短时间内降雨量集中而排水系统不能及时将降雨排走，就会形成城市内涝。而透水混凝土能够将降雨直接渗透进入透水混凝土的下方结构中，降低地表径流的峰值，改善地表径流，缓解城市内涝的压力。降雨量较大时，雨水通过透水混凝土渗入土壤中，对土壤及其中的生物进行水分补充；而天气较为干燥时，土壤中较多的水分会通过透水混凝土蒸发到地表，降低地表温度，缓解城市热岛效应。

2.补充地下水资源。透水混凝土及其配套的结构使得地表的雨水可以渗透到土壤中，土壤中的雨水可以起到补充地下水资源的作用。而地下水在农业生产，土壤沙漠化治理，土壤盐渍化改善等方面有着重要的作用。

3.减少城市的噪声污染。透水混凝土由于其多孔的结构具有吸声的特性。当声波传播到透水混凝土的表面的时候，会引起表面孔隙之中的空气振动，而由于摩擦和空气的粘滞阻力作用，一部分声能将转化为热能，使得声波衰减，起到了吸收声能的作用。而另一方面，汽车轮胎行驶在透水混凝土的路面上时，轮胎纹理压缩空气爆破形成的噪声强度降低。随着城市的发展，高空建筑，飞机以及汽车所带来的噪声越来越多，透水混凝土在实现透水的同时也具有吸声降噪的功能。

4.水体净化和保护生物多样性。透水混凝土能够对透过其中的水体起到初步的净化效果，相比较于普通的混凝土而言，透水混凝土能够保护其下土壤中的动植物及微生物的生存环境，保证了生态的多样性，体现了自然生物环境的可持续发展的要求。

目前我国城市化水平发展较快，而在城市化的发展过程中，非透水性的水泥混凝土路面逐渐取代了原有的绿色植被，改变了自然土壤植被及下垫层的天然可渗透属性。这种改变带来了一系列的生态问题，在暴雨天气中，由于非透水性的水泥混凝土的存在，雨水会在地表聚集形成地表径流，而地表径流的水一般通过城市的排水系统进入到江河湖海中，并不能对地下水进行补充。自“海绵城市”的政策提出来以后，有关透水混凝土的研究得到了足够的重视，而由于透水混凝土的强度方面的局限性，透水混凝土主要应用于人行道，公园，风景区，停车场等对强度要求相对较低的地方。

二、透水混凝土中外加剂的重要性

混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，能够按要求改善混凝土性能的，一般掺量不超过水泥质量5％的物质。按照其实现的功能可以将混凝土外加剂分为减水剂，引气剂，缓凝剂，速凝剂，早强剂，防冻剂，膨胀剂等。到目前为止，混凝土外加剂中的减水剂共有三代，第一代是以木质素磺酸盐为代表的普通减水剂，第二代是以萘系为代表的高效减水剂，第三代是以聚羧酸为代表的高性能减水剂。三代减水剂的减水率逐渐提高，但产量上，聚羧酸类减水剂的产量逐年增加而普通减水剂和高效减水剂的产量逐年减少，考虑到产量及减水率等因素，我们可选择聚羧酸型粉剂减水剂进行复配。外加剂加入混凝土中主要可以实现以下的功能：

1.改善新拌混凝土的工作性能，如减水剂和引气剂

2.改变混凝土的凝结时间，如缓凝剂和速凝剂

3.改善混凝土的耐久性，如防冻剂和阻锈剂

4.改善混凝土的其他性能，如养护剂和着色剂

外加剂在普通混凝土中有着广泛的应用，而透水混凝土由于其自身及施工的特殊性对外加剂有着特殊的要求。具体体现在以下几个方面：

1.合适的减水剂用量。当减水剂用量过大时，增加少量的用水量即会使透水混凝土浆体的状态发生改变，使得浆体由较干的状态转化为很湿的转态使得透水混凝土不利于施工。而当减水剂用量较少时，会降低透水混凝土的基体强度。

2.合适的缓凝剂用量。透水混凝土由于其施工的要求，需要有合适的缓凝时间。透水混凝土在施工的时候需要分两层施工，下层铺设透水基层，上层铺设透水面层，为了保证透水基层混凝土与透水面层混凝土之间有良好的胶结状态，需要透水基层混凝土初凝时间在一小时左右。而透水混凝土由于其多孔性的特征，水分蒸发较普通的混凝土要快上很多，当不使用缓凝剂的时候，透水混凝土在拌合后20min左右就会失水变干，变干之后的透水混凝土颗粒失去了胶结能力，透水混凝土强度大为下降。因此缓凝剂在透水混凝土的外加剂中是必不可少的组分之一。

3.合适的增稠剂用量。透水混凝土是由骨料颗粒表面包裹浆体而形成的，骨料的表面能够包裹足够的浆体，需要浆体具有一定的稠度。当浆体的稠度太小时，浆体的流动度较大，骨料的表面不能够包裹足够的浆体，造成透水混凝土的强度下降，而较多的浆体会流入透水混凝土的下部，堵塞透水混凝土下部的连通孔从而造成透水系数的下降。而当浆体的稠度太大时，在施工时透水混凝土不易找平，大大降低了透水混凝土的施工性能。

配制合适的透水混凝土外加剂对透水混凝土的生产和施工有着重要的指导意义。

三、目前透水混凝土用外加剂的局限性

目前专门用于透水混凝土的外加剂不多，主要是使用普通混凝土所用减水剂。在实验室配制透水混凝土时，一般是通过减水剂和硅灰的来调节其工作性能。而硅灰的使用会改变新拌透水混凝土的孔隙微结构，使得其失水过快，透水混凝土的颗粒表面迅速变干，不利于透水混凝土的现场施工且降低了透水混凝土的后期强度。而减水剂一般使用的是聚羧酸的水剂，聚羧酸的水剂在掺量较大时，透水混凝土对水的敏感性大大增加，即增加少量的用水量即会改变透水混凝土的工作状态，不利于施工现场对透水混凝土的工作状态的调整。此外，水剂的使用会大大增加运输成本，就目前的运输途径来说，只有价格较为昂贵的货运能够运输水剂。因此配制粉剂的透水混凝土外加剂是较为合适的选择。

由于施工工艺和施工条件的巨大差距，在实验室所用的外加剂并不能够很好的满足现场施工的需求。主要在于减水剂的用量偏大，不利于现场透水混凝土工作状态的调节，硅灰的大量使用使得透水混凝土的浆体失水过快，不利于透水混凝土的现场施工。这些局限性限制了透水混凝土的现场施工，但同时也对透水混凝土所需要的外加剂提出了要求。透水混凝土自身的特殊性和现场施工的实际条件要求需要配制具有缓凝功能的外加剂，保证在实际施工条件下透水混凝土在一小时以内并不会因变干而不能施工，此外，在配制透水混凝土专用粉剂外加剂时还需要使用合适用量的增稠剂，减水剂和缓凝剂。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种适用于透水混凝土的粉剂外加剂，利用该粉剂外加剂能够配制出具有一定缓凝时间且工作状态良好的透水混凝土。

技术方案：本发明的目的在于提出一种适用于透水混凝土的粉剂外加剂。该粉剂外加剂由聚羧酸粉剂减水剂，羟丙基甲基纤维素，葡萄糖酸钠和纳米二氧化硅复合而成。能够显著提高透水混凝土的缓凝时间和裹浆性能，有利于透水混凝土的现场施工。

本发明中透水混凝土专用粉剂外加剂的具体配比如下(按质量计)：

聚羧酸粉剂减水剂20-35％

羟丙基甲基纤维素1-5％

葡萄糖酸钠1-10％

纳米二氧化硅50-78％

所用羟丙基甲基纤维素和葡萄糖酸钠纯度为99％的分析纯。

有益效果：本发明所提出的外加剂能够有效的延缓透水混凝土的凝结时间，提高透水混凝土的裹浆性能，改善透水混凝土的工作状态，提高透水混凝土的可施工性。

具体实施方式

实施例1：

1.试验所用外加剂配比：

试验中所用外加剂配比的质量份：取66份纳米二氧化硅，27份聚羧酸粉剂，3份羟丙基甲基纤维素和4份葡萄糖酸钠，复合后外加剂的掺量为水泥质量的0.75％。

试验所用配合比如表1所示

表1试验所用透水混凝土配合比

组别	粗骨料(g)	水泥(g)	外加剂(g)	用水量(g)
					A1	8556	2139	16.02	513.4

试验所用的粗骨料为玄武岩碎石，粒径为5-10mm，水泥是P·I52.5型水泥，水为普通自来水。

2.试验结果：

对新拌透水混凝土工作性能工作性能的评价方法如下：

依据自主设计的透水混凝土工作性能评价方法对该外加剂所配制的透水混凝土的工作性能进行评价。该评价方法是基于一种自主设计的试验装置，该试验装置分为两个部分，上部是内径为100mm，高度为100mm的圆柱筒，圆柱筒的底部带有按规格排列的网格钢线，在圆柱筒的底部四周设有四个对称的直径为8mm的螺丝孔。试验装置的下部为内径100mm，高度50mm一端封口的圆柱形筒，在与上部接触的地方对应设置四个直径为8mm的螺丝孔。网格线的间距由所配制的透水混凝土所用的粗骨料最小粒径决定，圆柱筒的筒壁由3mm厚的钢材制作而成。试验时将试验装置的上下部分通过螺丝固定，并将新拌透水混凝土分两层装入试验装置的上半部分，插捣使得透水混凝土密实，抹平并将试验装置放在振动台上，开启振动台，测量透过网格线的水泥浆体的质量。通过透过的浆体质量与所用浆体总质量的比值来评价透水混凝土的工作性能。利用该评价方法分别评价拌合后0min，20min，40min，60min，80min的新拌透水混凝土的工作状态。

利用表1及所复配的透水混凝土外加剂所制备的透水混凝土的工作状态如下表所示

表2使用复配外加剂后透水混凝土的工作性能

依据上表可知，随着拌合时间的延续，前期由于减水剂效果的逐渐释放，工作性能变好。而随着时间的延续，由于水泥的逐渐水化和浆体蒸发失水，透水混凝土的工作性能逐渐变差。但由于该外加剂中的缓凝组分和保水组分的存在，即使在拌合一小时后，透水混凝土依然保持着较好的工作性能，并满足施工要求。该组配比在该水胶比条件下可以满足施工要求。

实施例2：

1.试验所用外加剂配比：

试验中所用外加剂配比：取62份纳米二氧化硅，31份聚羧酸粉剂，3份羟丙基甲基纤维素和4份葡萄糖酸钠，复合后外加剂的掺量为水泥质量的0.8％。

试验所用配合比如表3所示

表3试验所用透水混凝土配合比

组别	粗骨料(g)	水泥(g)	外加剂(g)	用水量(g)
					A2	8556	2139	17.09	513.4

试验所用的粗骨料为玄武岩碎石，粒径为5-10mm，水泥是P·I52.5型水泥，水为普通自来水。

2.试验结果：

利用表3及所复配的透水混凝土外加剂所制备的透水混凝土的工作状态如下表所示

表4使用复配外加剂后透水混凝土的工作性能

依据上表可知，随着拌合时间的延续，前期由于减水剂效果的逐渐释放，工作性能变好。而随着时间的延续，由于水泥的逐渐水化和浆体蒸发失水，透水混凝土的工作性能逐渐变差。但由于该外加剂中的缓凝组分和保水组分的存在，即使在拌合一小时后，透水混凝土依然保持着较好的工作性能，并满足施工要求。该组配比在该水胶比条件下可以满足施工要求。

实施例3：

1.试验所用外加剂配比：

试验中所用外加剂配比：取65份纳米二氧化硅，31份聚羧酸粉剂，3份羟丙基甲基纤维素和1份葡萄糖酸钠，复合后外加剂的掺量为水泥质量的0.8％。

试验所用配合比如表5所示

表5试验所用透水混凝土配合比

组别	粗骨料(g)	水泥(g)	外加剂(g)	用水量(g)
					B1	8556	2139	16.66	513.4

试验所用的粗骨料为玄武岩碎石，粒径为5-10mm，水泥是P·I52.5型水泥，水为普通自来水。

2.试验结果：

利用表5及所复配的透水混凝土外加剂所制备的透水混凝土的工作状态如下表所示

表6使用复配外加剂后透水混凝土的工作性能

依据上表可知，随着拌合时间的延续，前期由于减水剂效果的逐渐释放，工作性能变好。而随着时间的延续，由于水泥的逐渐水化和浆体蒸发失水，透水混凝土的工作性能逐渐变差。但由于该外加剂中的缓凝组分和保水组分的存在，即使在拌合80min后，透水混凝土依然保持着较好的工作性能，并满足施工要求。该组配比在该水胶比条件下可以满足施工要求。

实施例4：

1.试验所用外加剂配比：

试验中所用外加剂配比：取61份纳米二氧化硅，31份聚羧酸粉剂，2份羟丙基甲基纤维素和6份葡萄糖酸钠，复合后外加剂的掺量为水泥质量的0.8％。

试验所用配合比如表7所示

表7试验所用透水混凝土配合比

组别	粗骨料(g)	水泥(g)	外加剂(g)	用水量(g)
					B2	8556	2139	17.52	513.4

试验所用的粗骨料为玄武岩碎石，粒径为5-10mm，水泥是P·I52.5型水泥，水为普通自来水。

2.试验结果：

利用表7及所复配的透水混凝土外加剂所制备的透水混凝土的工作状态如下表所示

表8使用复配外加剂后透水混凝土的工作性能

依据上表可知，随着拌合时间的延续，前期由于减水剂效果的逐渐释放，工作性能变好。而随着时间的延续，由于水泥的逐渐水化和浆体蒸发失水，透水混凝土的工作性能逐渐变差。但由于该外加剂中的缓凝组分和保水组分的存在，即使在拌合80min后，透水混凝土依然保持着较好的工作性能，并满足施工要求。该组配比在该水胶比条件下可以满足施工要求。

实施例5：

1.试验所用外加剂配比：

试验中所用外加剂配比：取76份纳米二氧化硅，20份聚羧酸粉剂，2份羟丙基甲基纤维素和2份葡萄糖酸钠，复合后外加剂的掺量为水泥质量的1.3％。

试验所用配合比如表9所示

表9试验所用透水混凝土配合比

组别	粗骨料(g)	水泥(g)	外加剂(g)	用水量(g)
					C1	8556	2139	27.81	513.4

试验所用的粗骨料为玄武岩碎石，粒径为5-10mm，水泥是P·I52.5型水泥，水为普通自来水。

2.试验结果：

利用表9及所复配的透水混凝土外加剂所制备的透水混凝土的工作状态如下表所示

表10使用复配外加剂后透水混凝土的工作性能

依据上表可知，随着拌合时间的延续，前期由于减水剂效果的逐渐释放，工作性能变好。而随着时间的延续，由于水泥的逐渐水化和浆体蒸发失水，透水混凝土的工作性能逐渐变差。但由于该外加剂中的缓凝组分和保水组分的存在，即使在拌合80min后，透水混凝土依然保持着较好的工作性能，并满足施工要求。该组配比在该水胶比条件下可以满足施工要求。

综上所述：本发明所复配的透水混凝土外加剂能够较好的适用于透水混凝土。能够有效改善新拌透水混凝土的工作性能，能够有效延长透水混凝土的凝结时间，增加了透水混凝土的可施工性。

Claims (3)

1.一种适用于透水混凝土的专用粉剂外加剂，其特征在于，该透水混凝土的专用粉剂外加剂以质量计包括：

聚羧酸粉剂减水剂 20-35％，

羟丙基甲基纤维素 1-5％，

葡萄糖酸钠 1-10％，

纳米二氧化硅 50-78％。

2.如权利要求1所述的适用于透水混凝土的专用粉剂外加剂，其特征在于，所用羟丙基甲基纤维素和葡萄糖酸钠纯度为99％的分析纯。

3.如权利要求1所述的适用于透水混凝土的专用粉剂外加剂，其特征在于，所述粉剂外加剂能溶入水中，加入透水混凝土中或者与水泥混合后拌合透水混凝土。