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聚合物对透水混凝土强度的影响
透水混凝土的抗弯曲荷载与挠度的关系曲线
示出了有机高分子聚合物不同掺量时透水混凝土试样的抗弯曲荷载与挠度的关系曲线，由此可知，在荷载作用较小时，透水混凝土的荷载与挠度曲线均表现出较好的弹性性能。随荷载增加，曲线初期近似呈直线形式，其斜率即试样的弹性模量。不掺聚合物时试样的荷载挠度曲线对应的斜率较大，随着聚合物掺量增加，曲线斜率有所降低，同时试件所能承受的大荷载值显著提高。另外，不掺聚合物的试样抗弯荷载与挠度曲线的上凸部分较短，而随着聚合物的掺入该曲线的上凸部分明显变长，这说明不掺聚合物的透水混凝土承受弯曲荷载时主要表现为脆性断裂，而聚合物的加入使透水混凝土在承受荷载时呈现出弹塑性特征。这是因为聚合物在透水混凝土中失水形成聚合物膜层均匀分散在整个混凝土结构中，同时填充界面区域的微小孔隙，修复微结构缺陷。由于聚合物的柔性，生成的聚合物膜在弯曲应力作用下可使结构内部缺陷应力松弛，可以吸收微裂纹在混凝土中延伸所需的断裂能，有效阻止裂纹的延伸，因此聚合物的掺入有效改善混凝土的脆性，明显提高其韧性，从而达到对透水混凝土的增强增韧效果。
表3 聚合物对透水混凝土孔隙率和透水系数的影响

表3示出了不同聚合物掺量时透水混凝土试样的孔隙率和透水系数。由表可见，随着聚合物掺量的增加孔隙率和透水系数均呈减小趋势。当聚合物的掺量不超过12%时，透水系数仍能达到4．2 mm•s－1，同时孔隙率达到16．4%，此时仍能满足透水混凝土的透水性能。但当聚合物掺量达到16%时，试样透水系数显著降低，同时孔隙率减小，密实度增大。这是由于有机高分子聚合物掺量较低时，聚合物和水泥以及掺入的活性超细粉体构成胶结层，聚合物主要填充胶结材料体系内部和界面过渡层的微小孔隙中，因此提高了胶结层和界面过渡层的致密程度。然而，当聚合物掺量过多时，多余的聚合物就会填充在粗骨料相互搭接的连通孔隙中，导致孔隙率和透水系数明显降低，因此，聚合物的掺入有利于改善胶结层和界面过渡层结构，但掺量不宜过多，本实验中较适宜的聚合物掺量范围为8%～12%。
透水混凝土的界面过渡区微观结构(a)水泥胶结料体系; (b)水泥-活性超细粉-聚合物胶结料体系
图7对比了以水泥单作为胶结料和以水泥-活性超细粉-聚合物作为胶结料时透水混凝土界面过渡区域的微观形貌。结果发现，以水泥作为胶结料制备的透水混凝土在骨料和胶结料的界面位置存在明显的间隙，而以水泥-活性超细粉-聚合物作为胶结料制备的透水混凝土其界面区域粘结紧密，掺入有机高分子聚合物的胶结料不仅增强了胶结层，还牢牢地把骨料颗粒握裹在一起，在本质上改善了骨料与胶结料的界面过渡层结构。分析原因有机高分子聚合物对透水混凝土的增强作用是在粗骨料与胶结材料体系的界面处形成较高强度的粘结膜，并填充界面过渡层及胶结材料体系内部的细微孔隙。胶结材料体系水化反应与聚合物粘结膜的形成同时进行，加之矿物微粉的二次水化，可使生成的结构网进一步密实和强化，该结构使骨料颗粒与胶结料体系牢固地粘结在一起形成一个复合体［9］。进而减少了混凝土内部各种原生缺陷和微裂纹的比例，对提高透水混凝土的力学性能起到促进作用。
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