CN115180900B - 一种超高性能预拌透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超高性能预拌透水混凝土及其制备方法，属于混凝土材料技术领域。所述超高性能预拌透水混凝土按质量份数计，包括以下原料：水泥410‑450份、机制砂170‑210份、碎石1340‑1420份、增强组分10.25‑11.25份、预拌组分6.15‑6.75份、水123‑135份。该超高性能预拌透水混凝土满足当前重载透水铺装对于高性能化和预拌化的工程需求，实现了重载透水混凝土超高性能化与预拌化之间的平衡统一，对推动海绵城市建设和透水混凝土行业快速发展具有重要的意义和价值。

Description

一种超高性能预拌透水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土材料技术领域，具体涉及一种超高性能预拌透水混凝土及其制备方法。
背景技术
海绵城市的关键性举措是提高硬质地面的透水渗水能力，因此，透水混凝土是海绵城市建设中必不可少的铺装材料。透水混凝土铺装能够有效地发挥渗水、蓄水、排水等作用，而雨水的直接下渗不仅可以缓解城市内涝问题，而且有助于解决城市地下水资源的枯竭问题，同时下渗的地下水能够调节城市的温度和湿度，缓解城市的热岛效应，对整个城市的生态环境产生极大的改善效果。
透水混凝土是一种骨架空隙型结构，细骨料较少或无细骨料，粗骨料间通过水泥浆粘结在一起后具有支撑强度，其性能受到骨料嵌锁状态、水泥浆用量及特性、空隙结构特性等多个因素影响。因其内部存在大量的宏观空隙，透水混凝土的强度和耐久性相比于普通密实型混凝土明显不足，许多早期已修建的透水混凝土铺装结构力学性能偏低(抗压强度通常不足30MPa、抗折强度低于3.5MPa)，耐久性差，损坏严重，尤其是表面松散剥落较为普遍。因此，在我国海绵城市建设持续大力推进的政策背景下，社会对于透水混凝土材料的力学性能和抗损害能力提出了更高的要求，而透水混凝土的高性能化是解决传统透水混凝土固有缺陷问题的必然途径。
普通透水混凝土主要用于轻载型道路铺装，如步道、景观道路、非机动车道、小型广场和生态停车场等。而对于重载型市政道路、高等级公路、桥梁和隧道等，实现其海绵功能的前提则只能是透水铺装的高性能化(不低于0.5mm/s的透水系数、不低于C45的抗压强度、不低于5.5MPa的抗折强度和优异的耐久性，尤其是抗冻融能力)，使其能够满足道路的重载需求和长期使用要求。
但是，目前依然有两个核心技术问题需要突破：其一，透水混凝土的高性能化，这不是简单意义上的透水混凝土高强化，它涉及透水混凝土力学性能的提升、耐久性和使用寿命的延长；其二，透水混凝土的预拌化，这是扩大运输半径、保证大规模重载铺装连续供料、确保材料性能稳定的必要途径，尤其是对于重载透水铺装而言，人工拌制和人工摊铺显然无法满足需求。而现有的技术手段尚无法同时解决上述两个核心技术难题，究其原因，从现有的技术思路来说，透水混凝土的高性能化与预拌化存在一定的矛盾性。因为现有的透水混凝土预拌技术主要通过复合使用减水组分(如减水剂，改善水泥浆体的流动性)和润滑组分(如胶粉，改善石子之间的摩阻力)来提高透水混凝土的坍落度和流动能力，但是胶粉这类材料会降低透水混凝土的强度，对力学性能和耐久性不利。因此，现有的预拌透水混凝土技术标准和规程(如江苏省地方标准DB32/T4163-2021)均只将预拌透水混凝土的强度指标限定于C35以下，难以满足当下对于重载透水铺装的实际需求。
如何有效地实现透水混凝土高性能化与预拌化之间的平衡统一，是当下海绵城市建设大背景下透水混凝土行业所面临的现实问题，也是海绵城市建设大力推进过程中必须克服的技术难题。
专利CN106830838B公开了一种超高强度胶凝材料及其制备的高性能透水混凝土。该方法采用水泥、微硅、硅粉、水和减水剂组成超高强度的胶凝材料，虽然该胶凝材料的抗压强度可以达到150MPa以上，但是，实施例中采用该超高强度胶凝材料所配制的透水混凝土的强度等级均低于C25，明显不能满足高性能透水水泥混凝土的基本要求。同时，该技术方案亦没有解决透水水泥混凝土预拌化的技术难题。
专利CN106186926B公开了一种高强透水混凝土外加剂及透水混凝土。该方法采用可再分散性胶粉、生石膏粉、减水剂、纳米复合填料所组成的外加剂提高胶凝材料的强度，进而提升透水水泥混凝土的强度，所配制的透水混凝土抗压强度最高达到了C40，且氯离子渗透系数较低，材料的耐久性得到了改善。但是，该技术方案并没有解决透水水泥混凝土预拌化的技术难题。
专利CN106220050B公开了一种高强纤维透水混凝土及其制备方法。该方法在提高强度方面的做法与专利CN106186926B一致，所不同的是专利CN106220050B同时添加了聚丙烯纤维，使材料的抗裂性能有所改善。但是该技术所制备的透水混凝土虽然抗氯离子渗透能力较好，但是力学性能偏低(强度C35)，且该技术无法实现透水混凝土的预拌生产。
专利CN110696184B公开了一种高强透水混凝土制备方法。该方法是通过掺入无机型增强剂激发水泥活性，提高胶结材料粘结石料后混凝土的强度，从而可以配制出等级为C40的透水混凝土。但是该专利技术仅对透水混凝土的高强化给出了部分解决措施，并未对材料的高性能化和预拌化提出有效的解决手段。
专利CN107857531A公开了一种高强高透水性混凝土及其制备方法。该方法通过掺入聚氨酯树脂乳液提高胶结材料的粘结能力，从而提升透水水泥混凝土的抗压强度，强度可达到C45。但是，聚氨酯树脂乳液属有机胶黏剂，其耐候性和长期稳定性较差，因此所制备的透水水泥混凝土长期性能的稳定性值得商榷，无法满足透水混凝土高性能化的需求。此外，该方法同样没有解决透水水泥混凝土预拌化的技术难题。
专利CN112500087B公开了一种高强高韧的透水水泥混凝土及其制备方法。该技术方案通过使用无机胶凝剂、碳酸钙晶须、超短切聚乙烯纤维制备了抗压强度为C55、极限拉伸应变为0.35％以上的高强高韧透水混凝土。相比现有的其他技术方案，该技术方案制备工艺简单、透水混凝土力学性能好，已达到了超高性能透水混凝土的力学性能要求，具有重要的借鉴与参考价值。但是，该技术方案并未对预拌技术予以考虑，因此难以适用于高性能透水混凝土的工业化大生产、长距离运输和长时间施工操作。
专利CN113045281B公开了一种预拌透水混凝土及其制备工艺。该技术方案通过减水剂的减水功能提高透水混凝土的流动性，通过脱硫石膏调节凝结时间实现缓凝效果，通过内养护剂的缓释水功能改善透水混凝土的保水能力。但是该技术方案存在两方面不足，其一，配比中的砂用量是石子的2-3倍，从混凝土基本原理来说这样是有利于提高浆体流动性的，但是却违背了透水混凝土设计的基本原理，难以实现透水功能；其二，虽然实施例表明该技术方案所制备的透水混凝土具有预拌效果，但是材料的力学性能较低，最高强度为C35左右，并不足以适用于重载透水铺装。
专利CN110054462A公开了一种预拌透水混凝土配合比设计与制备方法。该技术方案以可再分散乳胶粉和硅粉作为增强剂，以减水剂、保坍剂、引气剂和缓凝剂作为外加剂，制备了坍落度为150-190mm的透水混凝土，且120min后的坍落度损失均在30mm左右，能够满足预拌透水混凝土的基本要求。但是，该技术方案仅适用于制备强度等级为C15-C35、抗折强度为2-4.2MPa的预拌透水混凝土，并不适用于重载透水铺装。
专利CN108751784B公开了一种预拌透水混凝土专用增强剂与制备方法。通过其公开的技术方案可以看到，该技术方案通过以下两方面来改善透水混凝土的预拌能力：其一，通过减水剂改善新拌透水混凝土的流动性；其二，通过木质素磺酸钠提高新拌透水混凝土的缓凝能力。该专利的实施例中并未对所制备的透水混凝土的预拌性能参数予以表征和说明，但是从混凝土的宾汉姆流变学原理来说，该技术方案较难达到真正的预拌效果，因为该方案仅考虑了降低材料的流动屈服应力(发生流动的最小初始应力)，并没有对材料的塑性黏度(混凝土内部阻碍相对流动的量度)予以调节。此外，该技术方案所制备的透水混凝土抗压强度为23-32MPa，抗折强度为3.6-4.4MPa，尚无法适用于重载透水铺装。
专利CN111393099A公开了一种预拌再生骨料透水混凝土及其制备方法。该技术方案对透水混凝土预拌性能的提升手段为添加减水剂和缓凝剂，虽然所制备的透水混凝土的凝结时间延长至5小时，但是并没有解决混凝土运输罐车长距离运输后的卸料问题。此外，该技术方案所制备的透水混凝土强度为13.5MPa，尚无法满足重载透水铺装的基本需求。
专利CN106145830A公开了一种坍落度可达120-150mm、强度可达35-42MPa的透水混凝土并介绍了其制备工艺。但是该技术方案仅使用减水剂，并未有效降低新拌透水混凝土的塑性黏度，且无任何缓凝技术措施，难以满足透水混凝土的预拌性能需求。此外，该技术方案认为120mm的坍落度能够实现透水混凝土的泵送效果，这与混凝土的泵送原理相违背，其合理性尚需进一步确定。
专利CN108715532B公开了一种预拌高强耐冲磨透水混凝土及其制备方法。该技术方案通过增强剂(由减水剂、白炭黑、聚丙烯纤维、膨胀剂、木质磺酸钙、可再分散乳胶粉组成)和缓凝剂(由柠檬酸盐和糖钙组成)来改善透水混凝土的预拌性能。由于该专利关注于透水混凝土的耐冲磨性，并未对所制备的透水混凝土的预拌性能进行表征和说明，但是与专利CN108751784B和专利CN111393099A技术原理相同，均无法对新拌透水混凝土材料的塑性黏度予以调节，因此其预拌性能尚需进一步明确。此外，该技术方案所制备的透水混凝土虽然抗冲磨能力较强，但是抗压强度为31-39MPa，抗折强度为3.8-4.1MPa，尚无法满足重载透水铺装的基本需求。
专利CN112897961A公开了一种预拌彩色透水混凝土及其制备方法。从该专利文件所公开的实施例来看，该专利技术并未给出所制备透水混凝土的预拌性能参数，且其力学性能主要围绕C20强度等级开展。此外，从透水混凝土基本原理来说，该专利所提供的技术方案与常规透水混凝土配比的区别仅在于添加了增黏剂和色粉，而从混凝土流变学原理的角度来说，在传统透水混凝土配比的基础上使用增黏剂会进一步提高透水混凝土的塑性黏度，这对调控新拌透水混凝土的流动性是极为不利的。
专利CN111777353A公开了一种用于预拌高流态透水混凝土的增强外加剂及其制备方法。该技术方案通过利用微珠(纳米二氧化硅微珠和玻璃化微珠)的滚球效应和聚合物(水溶性高分子聚合物和水性封闭多异氰酸酯)的润滑作用，改善了透水混凝土的流动性和强度，所制备的透水混凝土的初始坍落度达到了160-190mm，但力学性能的改善效果欠佳，其抗压强度为30-34MPa，抗折强度为3.5-4MPa，尚难以满足重载透水铺装的需求。
专利CN109534748B公开了一种预拌透水混凝土及其制备方法。该技术方案通过使用多种聚合物(如聚合物乳液、聚乙二醇醚、丙烯酸乙酯、烯丙基磺酸钠、丙烯酸羟烷基酯等)和减水剂改善透水混凝土的流动性，新拌透水混凝土的坍落度达到了150-180mm，但是由于没有考虑缓凝和保水组分，该预拌技术难以满足长距离运输要求。此外，该技术方案由于使用大量聚合物，所制备的透水混凝土的抗压强度均不足40MPa，抗折强度为2-4.5MPa，尚不足以适用于重载透水铺装。
专利CN107337375B公开了一种预拌透水混凝土外加剂及使用其制备的预拌透水混凝土。该技术方案通过复合使用减水剂、缓凝剂(糖类、葡萄糖酸盐类、磷酸盐类和酒石酸盐类中的任意一种)、增稠剂(纤维素醚、可溶性淀粉、聚丙烯酰胺中的任意一种)、保水剂(脂肪醇乳液、丙烯酸类乳液中的任意一种)和触变剂(聚酰胺蜡、气相二氧化硅、有机膨润土、硅酸镁铝类物质中的任意一种)，制备了具有缓凝和保水功能且塑性黏度较低的透水混凝土材料，实现了透水混凝土的预拌效果，但是该技术方案缺少改善透水混凝土力学性能的措施和手段，因此，尽管实施例中的最高水泥用量达到了450kg/m3，但是所制备透水混凝土的抗压强度仅为35MPa左右，尚无法满足重载透水铺装的需求。
综上分析可以发现，现有技术难以实现透水混凝土高性能化与预拌化的平衡统一，尚需要开发新的技术手段来制备预拌高性能透水混凝土材料，这对推动海绵城市建设和透水混凝土行业快速发展具有重要的意义和价值。
发明内容
为了满足当前海绵城市建设过程中对于重载透水铺装的实际需求，实现透水混凝土高性能化与预拌化平衡统一，本发明提供一种超高性能预拌透水混凝土及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种超高性能预拌透水混凝土，按质量份数计，包括以下原料：水泥410-450份、机制砂170-210份、碎石1340-1420份、增强组分10.25-11.25份、预拌组分6.15-6.75份、水123-135份。
进一步地，所述水泥为P·I62.5R型硅酸盐水泥。
进一步地，所述机制砂为石英岩材质，粒径为0.212-2.36mm，连续级配。具体粒径可分为0.212-0.425mm、0.425-0.85mm、0.85-2.36mm，三个粒径范围质量比为3:2:5。
进一步地，所述碎石为玄武岩材质，粒径为4.75mm-9.5mm。
进一步地，所述增强组分使用量为水泥质量的2.5％。
所述增强组分为胶凝剂、羧甲基纤维素钠和经过热处理得到的文石型碳酸钙晶须混合制备而成的悬浮混合液。
进一步地，所述热处理是指经过500℃高温烘烤30min；所述文石型碳酸钙晶须长径比为10-30。
按质量百分比计，所述增强组分中，胶凝剂79.5-89.9％，羧甲基纤维素钠0.1-0.5％，文石型碳酸钙晶须10-20％。
所述胶凝剂包括以下原料：水540份、氯化钙230份、硫酸亚铁45份、硫酸铁12份、硫酸钠21份、氯化镁22份、氯化铵10份、氯化钾8份、柠檬酸铵5份、丁苯乳胶/纳米金刚石复合物80份。
进一步地，所述预拌组分使用量为水泥质量的1.5％。
所述预拌组分包括以下质量百分比的原料：聚羧酸减水剂15-20％、粉煤灰沉珠5-10％、十二烷基硫酸钠1-3％、丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵1-3％、磺化油0.5-2％、聚硅氧烷0.5-2％、木质素磺酸钠0.1-1％、三乙醇胺1-5％、余量为水，总质量以100％计。
进一步地，所述聚羧酸减水剂减水率不低于20％。
本发明还提供一种超高性能预拌透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
按质量称取原料，将碎石和机制砂混合搅拌15-30s，然后加入增强组分和1/2水，搅拌30-60s；再加入水泥和剩余水，继续搅拌30-60s；最后加入预拌组分，搅拌60-90s，至混合物达到流动状态，即得超高性能预拌透水混凝土。
本发明还提供一种超高性能预拌透水混凝土作为重载透水铺装材料的应用。
本发明的基本原理：
1)通过引入无机胶凝剂，在制备过程中先利用搅拌过程将其预包裹于砂石表面，再混合水泥以实现对砂石与水泥基体间界面过渡区的有效改善，从而有效提高无机胶凝剂对透水混凝土力学性能的改善效果；经过500℃高温处理30min后得到的文石型碳酸钙晶须可以促使晶须表层区域发生晶型转变，形成一层粗糙的霰石型碳酸钙涂层，在不削弱晶须整体力学性能的前提下，改善了晶须与水泥基体的黏结性能，同时，复合使用无机胶凝剂能够进一步增益晶须在微观尺度上的增强效果。此外，配合使用羧甲基纤维素钠，可以有效地提高晶须在无机胶凝剂中的均匀分散效果，从而有效避免晶须团聚现象，使晶须的微观增强作用得到充分发挥，而晶须的微观增强作用不但对透水混凝土的力学性能有增益效果，同时由于其对微观裂缝的控制作用，透水混凝土的耐久性亦会得到提高。
2)从混凝土的宾汉姆流变学原理出发，联合使用聚羧酸减水剂、粉煤灰沉珠和十二烷基硫酸钠，通过减水剂的塑化功能、沉珠的滚球效应和十二烷基硫酸钠的引气作用，降低新拌透水混凝土的屈服应力，提高其初始流动性；联合使用丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、磺化油和聚硅氧烷，通过发挥丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵的降黏功能，降低新拌透水混凝土的塑性黏度，通过磺化油的乳化作用和聚硅氧烷的疏水作用，进一步降低新拌透水混凝土内部颗粒之间以及空隙之间的黏性，从而提高新拌透水混凝土的流速；使用木质素磺酸钠延长新拌透水混凝土的初凝时间，实现缓凝效果；使用三乙醇胺的乳化保湿功能，改善新拌透水混凝土的保水能力。基于上述原理，本发明所提供的预拌组分可以有效地改善新拌高性能透水混凝土的预拌性能，实现大流态、缓凝、保水等功能。
3)在高性能透水混凝土硬化阶段，粉煤灰沉珠的火山灰活性能够消耗水泥水化产生的无胶凝性氢氧化钙晶体，生成具有胶凝性的水化硅酸钙，在密实基体的同时改善透水混凝土的力学性能和耐久性；十二烷基硫酸钠的引气作用可以形成大量细小的封闭气泡，不但可以改善新拌透水混凝土的流动性，在硬化阶段能够改善透水混凝土的耐久性；磺化油和聚硅氧烷的乳化和疏水作用能够降低石子、机制砂和热处理碳酸钙晶须表面的水膜层厚度，从而减小甚至消除界面过渡区，进一步增益无机胶凝剂的增强效果，改善透水混凝土的力学性能和耐久性；此外，硬化后的孔隙表面的疏水特性能够有效抑制侵蚀性离子的沉积，减少水泥基体的化学腐蚀，从而改善透水混凝土的耐久性；本发明所引入的三乙醇胺在透水混凝土硬化过程中能够有效降低毛细孔水表面张力，减缓毛细孔失水引起的毛细孔凹液面的下降，从而有效降低毛细孔压力、减小所制备的高性能透水混凝土的收缩，减少透水混凝土基体内部的收缩开裂，进一步增益超高性能透水混凝土的力学性能和耐久性。因此，本发明中所制备的预拌组分并不会降低透水混凝土的力学性能和耐久性，相反能够产生增益效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明制备的超高性能预拌透水混凝土最显著的优点是：在常规养护条件下，其28d抗压强度可稳定达到55MPa以上，抗折强度可稳定达到6.5MPa以上，透水系数可稳定达到1mm/s以上，100次冻融循环强度损失率低于5％、质量损失率低于3％，新拌透水混凝土初始坍落度180-220mm，坍落度损失(90min)小于30mm，初凝时间大于240min，满足当前重载透水铺装对于高性能化和预拌化的工程需求，实现了重载透水混凝土超高性能化与预拌化之间的平衡统一，对推动海绵城市建设和透水混凝土行业快速发展具有重要的意义和价值。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。
一种超高性能预拌透水混凝土，按质量份数计，包括以下原料：水泥410-450份、机制砂170-210份、碎石1340-1420份、增强组分10.25-11.25份、预拌组分6.15-6.75份、水123-135份。
所述水泥为P·I62.5R型硅酸盐水泥。
所述机制砂为石英岩材质，粒径为0.212-2.36mm，连续级配。具体粒径可分为0.212-0.425mm、0.425-0.85mm、0.85-2.36mm，三个粒径范围质量比为3:2:5。
所述碎石为玄武岩材质，粒径为4.75mm-9.5mm。
所述增强组分使用量为水泥质量的2.5％。
所述增强组分为胶凝剂、羧甲基纤维素钠和经过热处理得到的文石型碳酸钙晶须混合制备而成的悬浮混合液。
所述热处理是指经过500℃高温烘烤30min；所述文石型碳酸钙晶须长径比为10-30。
按质量百分比计，所述增强组分中，胶凝剂79.5-89.9％，羧甲基纤维素钠0.1-0.5％，文石型碳酸钙晶须10-20％。
所述(无机)胶凝剂包括以下原料：水540份、氯化钙230份、硫酸亚铁45份、硫酸铁12份、硫酸钠21份、氯化镁22份、氯化铵10份、氯化钾8份、柠檬酸铵5份、丁苯乳胶/纳米金刚石复合物80份(本发明使用的胶凝剂选用申请号201910555239.8中的胶凝剂)。
所述预拌组分使用量为水泥质量的1.5％。
所述预拌组分包括以下质量百分比的原料：聚羧酸减水剂15-20％、粉煤灰沉珠5-10％、十二烷基硫酸钠1-3％、丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵1-3％、磺化油0.5-2％、聚硅氧烷0.5-2％、木质素磺酸钠0.1-1％、三乙醇胺1-5％、余量为水，总质量以100％计。
所述聚羧酸减水剂减水率不低于20％。
本发明还提供一种超高性能预拌透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
按质量称取原料，将碎石和机制砂混合搅拌15-30s，然后加入增强组分和1/2水，搅拌30-60s；再加入水泥和剩余水，继续搅拌30-60s；最后加入预拌组分，搅拌60-90s，至混合物达到流动状态，即得超高性能预拌透水混凝土。
本发明还提供一种超高性能预拌透水混凝土作为重载透水铺装材料的应用。
实施例1-9
一种超高性能预拌透水混凝土，每立方米所用原材料按质量计包括：水泥410-450kg/m3、机制砂170-210kg/m3、碎石1340-1420kg/m3、增强组分10.25-11.25kg/m3(水泥用量的2.5％)、预拌组分6.15-6.75kg/m3(水泥用量的1.5％)、水123-135kg/m3。
下述实施例所选原材料均符合上述细节要求，按表1配合比实施，共9组实施例。其中，增强组分的原料配比如表2所示，预拌组分的原料配比如表3所示。需要特殊说明的是，在预拌组分的配比中需要严格控制聚羧酸减水剂与水泥用量的比例，否则新拌透水混凝土容易出现离析现象，导致无法制备理想的超高性能预拌透水混凝土，因此，在实施例中，对应不同的水泥用量，所添加的预拌组分其配比是相对固定的。
表1实施例1-9的原料配比(kg/m3)
Figure BDA0003736226860000161
表2增强组分的原料配比(％)
Figure BDA0003736226860000162
表3预拌组分的原料配比(％)
Figure BDA0003736226860000163
/>
Figure BDA0003736226860000171
一种超高性能预拌透水混凝土的制备方法，步骤如下：
按上述质量称取原料，将碎石和机制砂混合搅拌30s，然后加入增强组分和1/2水，搅拌60s；再加入水泥和剩余水，继续搅拌60s；最后加入预拌组分，搅拌90s，至混合物达到流动状态，即得超高性能预拌透水混凝土。
参照DB32/T4163-2021《预拌透水水泥混凝土应用技术规程》测试实施例1-9制备的超高性能预拌透水混凝土的初始坍落度、90min坍落度损失和初凝时间；参照JC/T2558-2020《透水混凝土》标准测试28天龄期时硬化超高性能预拌透水混凝土的透水系数、抗压强度、抗折强度和抗冻性(100次冻融循环强度损失率和质量损失率)。试验测试结果如表4所示。
表4实施例1-9的预拌性能、力学性能和耐久性测试结果
Figure BDA0003736226860000172
Figure BDA0003736226860000181
测试结果表明：实施例1-9所给出的9种配合比所制备的超高性能预拌透水混凝土的28d抗压强度可稳定达到55MPa以上，抗折强度可稳定达到6.5MPa以上，透水系数可稳定达到1mm/s以上，100次冻融循环强度损失率低于5％、质量损失率低于3％，新拌透水混凝土初始坍落度180-220mm，坍落度损失(90min)小于30mm，初凝时间大于240min，满足当前重载透水铺装对于高性能化和预拌化的工程需求，实现了重载透水混凝土超高性能化与预拌化之间的平衡统一。
对比例1-9
下述对比例所选原材料均符合上述细节要求，按表5配合比实施，共9组实施例。其中，增强组分的原料配比如表2所示，预拌组分的原料配比如表3所示。
表5对比例1-9的原料配比(kg/m3)
Figure BDA0003736226860000182
Figure BDA0003736226860000191
制备方法同实施例1-9。
测试方法同实施例1-9，测试结果如表6所示。
表6对比例1-9的预拌性能、力学性能和耐久性测试结果
Figure BDA0003736226860000192
测试结果表明：不添加增强组分和预拌组分所制备的透水混凝土(对比例1、4、7)，其透水系数能够满足正常使用要求，但是抗压强度不足35MPa、抗折强度不足4MPa、抗冻融循环作用的能力较差，尚不具备高性能特征；其初始坍落度均在40mm以下、经过90min后已完全不具有坍落度，出现了明显的凝结硬化现象，完全不具备预拌能力。单独添加增强组分所制备的透水混凝土(对比例2、5、8)，其透水系数能够满足正常使用要求，抗压强度均高于50MPa、抗折强度高于6MPa、抗冻融循环作用的能力较强，具备高性能特征；但其初始坍落度均在55mm以下，且经过90min后已完全不具有坍落度，出现了明显的凝结硬化现象，完全不具备预拌能力。单独添加预拌组分所制备的透水混凝土(对比例3、6、9)，其透水系数能够满足正常使用要求，相比于对比例1、4和7，对比例3、6、9的力学性能均有所提高，但是抗压强度仍不足40MPa、抗折强度不足4.2MPa，抗冻融循环作用的能力一般，尚不具备高性能特征；但其初始坍落度均在160mm以上，且经过90min后坍落度损失小于35mm，初凝时间大于230min，具备预拌能力。
此外，结合实施例1和对比例2对比例3、实施例5和对比例5对比例6、实施例9和对比例8对比例9，可以看到，在预拌性能、力学性能和耐久性方面，同时使用本发明所提供的增强组分和预拌组分所产生的改善效果优于单独使用增强组分和单独预拌组分所产生的提升效果的总和，说明本发明所提供的增强组分技术方案和预拌组分技术方案之间存在功能上的彼此支持。
对比例10
同实施例1，区别在于，增强组分中，碳酸钙晶须不经过热处理。测试方法同实施例1，测试结果如表7所示。
表7对比例10的预拌性能、力学性能和耐久性测试结果
Figure BDA0003736226860000201
Figure BDA0003736226860000211
从表7中可以看出，与比实施例1相比，碳酸钙晶须热处理前后对透水混凝土的预拌性能无明显影响，但是对其力学性能和耐久性有显著影响，说明本发明中所提出的碳酸钙晶须热处理工艺对超高性能透水混凝土的力学性能和耐久性有显著的增益效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超高性能预拌透水混凝土，其特征在于，按质量份数计，包括以下原料：水泥410-450份、机制砂170-210份、碎石1340-1420份、增强组分10.25-11.25份、预拌组分6.15-6.75份和水123-135份；
所述水泥为P·I62.5R型硅酸盐水泥；
所述增强组分为胶凝剂、羧甲基纤维素钠和经过热处理得到的碳酸钙晶须混合制备而成的悬浮混合液；
所述热处理是指经过500℃高温烘烤30min；所述碳酸钙晶须长径比为10-30；
所述预拌组分包括以下质量百分比的原料：聚羧酸减水剂15-20％、粉煤灰沉珠5-10％、十二烷基硫酸钠1-3％、丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵1-3％、磺化油0.5-2％、聚硅氧烷0.5-2％、木质素磺酸钠0.1-1％、三乙醇胺1-5％和余量水，总质量以100％计。
2.根据权利要求1所述的超高性能预拌透水混凝土，其特征在于，所述机制砂为石英岩材质，粒径为0.212-2.36mm，连续级配。
3.根据权利要求1所述的超高性能预拌透水混凝土，其特征在于，所述碎石为玄武岩材质，粒径为4.75mm-9.5mm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的超高性能预拌透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按质量称取原料，将碎石和机制砂混合搅拌15-30s，然后加入增强组分和1/2水，搅拌30-60s；再加入水泥和剩余水，继续搅拌30-60s；最后加入预拌组分，搅拌60-90s，直至混合物达到流动状态，即得超高性能预拌透水混凝土。
5.一种如权利要求1-3任一项所述的超高性能预拌透水混凝土作为重载透水铺装材料的应用。
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