保水降温沥青路面灌注砂浆试配及性能优化研究

陈怡宏，董强，张意，陈果

（1重庆建工住宅建设有限公司，重庆　400015；2重庆交通大学土木建筑学院，重庆　400074）



保水降温沥青路面灌注砂浆试配及性能优化研究

陈怡宏1，董强2，张意1，陈果1

（1重庆建工住宅建设有限公司，重庆400015；2重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074）

摘要：通过对保水降温沥青路面灌注砂浆的使用性能分析，提出了配制保水砂浆的几种保水原材料；通过粉煤灰、高炉矿渣粉和硅藻土助滤剂三因素三水平的正交试验，确定了满足使用性能目标值的最佳配合比。

关键词：保水砂浆；沥青路面；配合比

近年来，城市化进程和工业建设的快速发展加剧了城市热岛现象，路面尤其是沥青路面是加剧城市热岛现象的原因之一［1］。因此，改善城市热岛效应，减少对生态的影响，节约水资源的保水降温沥青路面成为未来的发展趋势［2］。

为了使沥青路面能够留存水分，可采取在大孔隙沥青路面中灌注保水砂浆，该砂浆的保水性能和强度性能将直接影响保水降温沥青路面的使用性能。因此，本文针对保水砂浆的保水性能和强度性能尝试配了不同掺量的砂浆，分析了材料对保水性能和强度性能的影响，提出砂浆的最佳掺配比例。

1　保水砂浆性能要求

保水降温沥青路面用水泥砂浆的流动度、抗折强度、抗压强度和保水率等性能指标要求见表1。

2　原材料性能

考虑到细砂不具有保水性能，反而会影响流动度，因此本文的保水砂浆将不采用细砂；硅藻土助滤剂吸水性比硅藻土大，更适合作保水剂；高炉矿渣粉和粉煤灰具有一定的吸水性能，同时能够提高砂浆的流动性；为了提高砂浆的强度，使用普通硅酸盐水泥作为主要胶凝材料。故本文的保水砂浆由普通硅盐水泥、保水剂（高炉矿渣粉、粉煤灰和硅藻土助滤剂）、水、掺和料（微硅粉）和外加剂等组成。

水泥：P·O 42.5R普通硅酸盐水泥。

粉煤灰：重电粉煤灰，其颜色为浅灰色，吸水率为120%，Ⅱ级。

高炉矿渣：灰黑色，表干密度为3.7g/cm3，吸水率为24%，S-95级。

硅藻土助滤剂：颜色为白色，吸水率可达347%，孔隙率68%。

减水剂：CMG-Ⅲ缓凝高效减水剂，粉剂，掺量为胶凝材料用量的0.8%～1.2%。

微硅粉：微硅粉PH平均值为中性。

试验用水为自来水。

3　保水砂浆性能试验

粉煤灰作为掺合料主要表现在后期强度增长较多，具有很好的“强度潜力”；而硅粉由于活性高，能够提高砂浆的早期强度，同时也能提高砂浆抗折强度，因此在保水砂浆中掺加了微硅粉。本文采用粉煤灰、高炉矿渣粉和硅藻土助滤剂三因素三水平掺量的正交试验进行配合比设计见表2，保水砂浆的性能评价数据见表3。

表2　保水砂浆的配合比设计

表3　保水砂浆的性能

3.1保水砂浆吸水率随时间变化规律

各配比砂浆的保水率随时间的变化见图1。

图1　保水率随时间的变化图

可以看出，以48h的保水率为标准，2h的保水率占48h的保水率的68%～83%，平均77.1%，距离饱和还有至少20%多，因此2h的保水率不能代表试件的保水率，而24h的保水率占48h的保水率的98%～99%，平均98.3%，因此，可以认为24h时试件吸水基本已经达到饱和，能够代表试件的最大吸水潜能，没有必要选择更长的保水试验时间。

3.2不同配比保水砂浆的性能对比

按照1-9号配合比配制的砂浆流动度、强度和保水率等性能对比见图2，试件成型情况见图3。

图2　保水砂浆试验数据对比图

图3　试件成型图

经正交试验优化，最终确定保水砂浆的配合比为水泥∶粉煤灰∶高炉矿渣粉∶硅藻土助滤剂∶CMG-Ⅲ缓凝高效减水剂∶微硅粉∶水=1626.8∶697.2∶414∶112.8∶27.9∶185.9∶1790为最优方案，且满足表1中的所有指标要求。

4　结论

（1）硅藻土对砂浆流动度具有显著影响，是三种保水材料中影响最大的材料。

（2）各种保水材料对砂浆的抗折强度影响并不显著；增加保水材料用量对砂浆的抗折强度均是不利的。粉煤灰对保水砂浆的抗压强度有显著影响，且是砂浆的抗压强度的主要影响因素，粉煤灰掺量越多，砂浆的抗压强度越低。

（3）粉煤灰和硅藻土对砂浆的保水率有显著影响，且硅藻土对砂浆的保水率最为显著，而高炉矿渣对保水率的影响不明显。

（4）确定保水砂浆的最佳质量比，水泥∶粉煤灰∶高炉矿渣粉∶硅藻土助滤剂∶CMG-Ⅲ缓凝高效减水剂∶微硅粉∶水为1626.8∶697.2∶414∶112.8∶27.9∶185.9∶1790，满足保水砂浆的技术指标要求。

（5）试件2h保水率与最终保水率有明显差异，试验中的保水时间应选择24h或更长。

参考文献：

［1］蒋世章，余明，季青.城市热岛效应研究综述［J］.大众科技，2008（12）：97-99.

［2］三坂育正，成田健一.保水舗装による都市暑熱環境緩和に関する研究その感温性を有する舗装の蒸発特性評価［C］.日本建築学会大会論文梗概集，2005：19-24.

［3］日本道路协会.アスファルト鋪裝工事共通仕樣書解說［M］.東京：丸善株式会社出版事业部，平成4年.

［4］桂霓，译.保水性路面的施工及性能研究［J］.市政工程国外动态，2014（1）：8-12.

责任编辑：孙苏，李红

Study on Mortar Grouting and Performance Optimization for Water-holding and Cooling Asphalt Surface

Key words：water-holding mortar；asphalt pavement；mix proportion

Abstract:Through the performance analysis on water-holding and cooling asphalt surface，several raw materials for water-holding are presented. By the orthogonal experiment with three factors（fly ash，blast furnace slag and diatomite filter agent）of three levels，the best mix proportion to achieve the performance aim is determined.

中图分类号：TU535

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）05-0059-02

收稿日期：2016-03-10

作者简介：陈怡宏（1967-），女，重庆人，本科，教授级高级工程师，主要从事建筑施工质量技术管理工作。

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.05.059