多孔透水混凝土的發(fā)展與應(yīng)用

魏 磊

（四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 610065）

多孔透水混凝土的發(fā)展與應(yīng)用

魏 磊

（四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 610065）

針對(duì)目前城市化帶來(lái)的硬地率上升，雨水徑流量加大帶來(lái)的城市雨洪威脅介紹一種新型多孔透水混凝土。從性能、制備、研究進(jìn)展和工程應(yīng)用等方面介紹透水混凝土的情況，為城市雨洪管理提供一些參考。

透水混凝土 發(fā)展 應(yīng)用

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)各大中型城市的硬地覆蓋率急速上升，導(dǎo)致在城市雨水排放設(shè)計(jì)中徑流系數(shù)取值越來(lái)越大，設(shè)計(jì)雨水徑流量增加。此外，大面積的硬地覆蓋還使得雨水匯流時(shí)間大大縮短，洪峰流量增大且出現(xiàn)迅速，為城市防洪帶來(lái)了極大的壓力。究其原因，主要是在城市化過(guò)程中大量的不透水硬化地面代替了開(kāi)發(fā)前的透水地面，使雨水無(wú)法下滲而迅速匯流。為了減小城市開(kāi)發(fā)對(duì)雨水匯流帶來(lái)的影響，近年來(lái)國(guó)際上開(kāi)始流行低影響開(kāi)發(fā)（LID）措施，而多孔透水混凝土則是各種LID措施中運(yùn)用較廣的一種技術(shù)。

1、透水混凝土的特性

透水混凝土是由粗骨料、高標(biāo)號(hào)混凝土、水、外加劑等經(jīng)一定比例調(diào)配拌制而成的一種多孔輕質(zhì)的新型環(huán)保地面鋪裝材料。

與傳統(tǒng)混凝土相比，多孔透水混凝土多采用單一級(jí)配的粗骨料作為混凝土的主體，配以的水泥凈砂漿或者少量細(xì)骨料砂漿作為粘接劑。粘接劑用量需要精確計(jì)算，以砂漿層剛好包覆粗骨料，既能保證一定的粘接強(qiáng)度又不至于填塞骨料間的空隙為宜。透水混凝土孔隙率一般在 15%--25%之間，在保證一定透水率的情況下，其抗壓強(qiáng)度一般在3.5mpa—28mpa之間，滲透系數(shù)多為2mm/s--5.4mm/s，有文獻(xiàn)指出透水混凝土的滲透系數(shù)可達(dá)到12mm/s[1]。

由于未采用或少量采用細(xì)骨料，透水混凝土成型后內(nèi)部存在大量空隙，其中的連通或半連通空隙成為雨水滲透的通道使雨水順利穿透進(jìn)而深入地下；而未連通的開(kāi)放空隙則可以為部分雨水提供存蓄空間，具有一定的蓄水作用。此外，由于大量孔隙的存在，當(dāng)透水混凝土作為路面鋪裝時(shí)還具有一定的，能擴(kuò)大城市的透水、透氣面積，增加行人、行車(chē)的舒適性和安全性，減少交通噪聲，對(duì)調(diào)節(jié)城市空氣的溫度和濕度、維持地下土壤的水位和生態(tài)平衡具有重要作用[2]。

2、透水混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀

一般認(rèn)為，透水混凝土出現(xiàn)于英國(guó)。1852年某項(xiàng)工程中由于細(xì)骨料的缺乏，英國(guó)工程師們開(kāi)始探索使用無(wú)砂混凝土，這即是透水混凝土最初的形態(tài)；上實(shí)際60年代，美國(guó)開(kāi)始探索透水混凝土的基本性能如抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、透水率、透水混凝土原料配比以及制備方法等，1995年，南伊利諾伊大學(xué)討論了透水混凝土作為道路材料的使用技巧，并對(duì)其物理力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究與分析；20世紀(jì)70年代后期，日本因長(zhǎng)期抽取地下水而導(dǎo)致地基下沉，為了解決這一問(wèn)題，提出了“雨水的地下還原”政策，透水性混凝土以其優(yōu)良的透水性能在建設(shè)工程中得到廣泛重視并開(kāi)展了一系列研究；法國(guó)在透水混凝土的性能研究方面也做了很多工作，其透水混凝土水灰比多采用0.36--0.55，采用普通礦渣水泥或火山灰礦渣水泥作為粘接劑，骨料一般采用5--20mm碎石，此外還加入引氣劑增強(qiáng)混凝土的抗融凍能力。

在國(guó)內(nèi)，多認(rèn)為透水混凝土的研究起步與上世紀(jì)90年代。1993年，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院水泥新材所開(kāi)始對(duì)透水混凝土和透水混凝土路面磚基本性能進(jìn)行研究；2000年，蔣國(guó)梁、楊靜采用小粒徑骨料，微細(xì)礦物摻合料和有機(jī)增強(qiáng)劑等方法，提高透水性混凝土的強(qiáng)度，研制出了透水性良好，并且力學(xué)性能符合國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的混凝土道路材料。采用礦物細(xì)摻量，并配合使用高效減水劑，制得的路面磚抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到35MPa以上；采用有機(jī)增強(qiáng)材料，可以使透水性混凝土材料的抗壓強(qiáng)度達(dá)到40MPa以上[3]；嚴(yán)捍東等對(duì)再生骨料在透水混凝土中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，通過(guò)理論計(jì)算和試驗(yàn)分析，揭示了骨灰比、砂率和水灰比對(duì)再生骨料透水混凝土力學(xué)性能和透水系數(shù)的影響規(guī)律，采用功效系數(shù)法得出再生骨料透水混凝土配合比控制參數(shù)，即骨灰比為3.5，砂率為15%，水灰比為0.34[4]；2014年，在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中以“透水混凝土”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，近五年來(lái)發(fā)表于國(guó)內(nèi)核心期刊上的相關(guān)文章達(dá)70余篇，而以“無(wú)砂混凝土”為關(guān)鍵詞亦可檢索出近五年發(fā)表于核心期刊上的相關(guān)文章10余篇。

3、透水混凝土的應(yīng)用

在國(guó)外，透水混凝土與上世紀(jì)70年代開(kāi)始得到大量應(yīng)用。1970年，英國(guó)開(kāi)始嘗試使用透水混凝土鋪筑常規(guī)剛性路面，試驗(yàn)路段最初工作性能良好，后來(lái)可能由于凍融循環(huán)和水力抽吸，或這兩者的結(jié)合等因素構(gòu)成路面破壞；1979年，美國(guó)在佛羅里達(dá)州一座教堂附近一首次使用無(wú)砂多孔混凝土建成具有透水性的停車(chē)場(chǎng)，并取得專(zhuān)利，80年代開(kāi)始，美國(guó)出現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)供應(yīng)透水混凝土的攪拌站；上世紀(jì)70年代后，隨著日本提出的“地下水還原政策”，透水混凝土在日本開(kāi)始得到大量運(yùn)用，廣泛鋪裝于公園、人行道和停車(chē)場(chǎng)等地方；而在德國(guó)，截至2009年市政道路中透水混凝土的應(yīng)用率已達(dá)到80%。

就國(guó)內(nèi)而言，目前我國(guó)對(duì)透水磚的應(yīng)用較為廣泛，并且已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)（《透水磚》JC/T945-2005）。在工程應(yīng)用方面，北京城建混凝土公司研制的 C25透水棍凝土已成功應(yīng)用于奧林匹克國(guó)家森林公園停車(chē)場(chǎng)、地面工程和人行通道等工程；南京幕府西路(靠近旭日景城)的300米透水混凝土人行道，是我國(guó)首條彩色透水性混凝土市政道路；中建技術(shù)中心環(huán)境與材料應(yīng)用研究所所研究的透水混凝土已經(jīng)應(yīng)用于西安大明宮國(guó)家遺址公園和2011西安世界園藝博覽會(huì)工程中，收到了很好的效果，但對(duì)于透水混凝土基礎(chǔ)性和應(yīng)用技術(shù)方面的系統(tǒng)性研究還不多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到普通混凝土的程度。

4、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市雨洪管理必將變得越來(lái)越重要，透水混凝土作為一種環(huán)境友好的新型建材在雨水截流，徑流調(diào)蓄等方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)，雖然對(duì)透水混凝土的研究和應(yīng)用已有一定的進(jìn)展，但相對(duì)與國(guó)際先進(jìn)水平還有較大差異。

[1]張娜. 透水混凝土堵塞機(jī)理試驗(yàn)研究[D].山東大學(xué), 2014.

[2]孟宏睿, 陳麗紅, 薛麗皎. 透水混凝土的配制[J]. 建筑技術(shù), 2005, 36(1): 29-31

[3]楊靜,蔣國(guó)梁.透水性混凝土路面材料強(qiáng)度的研究[[J].混凝土，2000. Vol.l32,No. 10: 27-30

[4]嚴(yán)捍東.再生骨料混凝土配制透水路面磚[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),Vol27. No. 1，Jan. 2006

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1007-6344（2015）02-0139-01