透水混凝土在道路工程中的應用探討

朱玉虎， 錢亞萍

(1.滁州市公路局，安徽 滁州 239000；2.安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

透水混凝土是由特定級配的骨料、水泥、水、外加劑和摻合料等按照特定比例經特殊工藝制成的具有連續孔隙的多孔混凝土[1]。這種骨架孔隙結構具有優良的透水性能、吸聲降噪功能和凈化水體功能，透水性可以解決雨天路面水滑及夜間反光問題，降低冬季路面冰凍風險，溝通大氣與土壤，調節局部溫度，緩解熱島效應。但是，這種孔隙結構制約了混凝土的強度、抗凍性能及耐久性。目前在國外的道路工程、園林工程和環境工程中得到廣泛應用，而在我國尚且處于理論研究階段，工程應用有限。

1 工程概況

滁州大道是一條兼具市政功能的一級公路，全線長9.111 km，其中人行道鋪裝面積51 992 m2，傳統的人行道鋪裝多為面包磚，易損壞，使用舒適性差，且路線穿越規劃明湖風景區，對景觀要求高，因而人行道鋪裝采用工作性能綠色環保、視覺效果質樸美觀的透水混凝土。

人行道路面面層采用透水混凝土，基層全透水結構[2]。路面結構為9 cm C35透水混凝土+20 cm C20水泥混凝土。透水混凝土的設計指標如下：強度等級C35；孔隙率18%～22%；透水系數(15℃)≥0.5 mm/s；耐磨性≤30 mm；抗凍循環次數≥25次。

2 原材料的選擇

(1)水泥：水泥強度等級僅影響成品的抗壓強度，對透水系數無影響。項目選用滁州中聯水泥有限公司生產的P.O42.5水泥，性能測試見表1。

表1 水泥物理力學性能

(2)粗骨料：保持水灰比和水泥用量不變，相對于大粒徑骨料，小粒徑的石料堆積密實，強度較高，且透水系數和強度的波動范圍小，成品性能穩定。項目選用3～8 mm玄武巖石料，級配見表2。

表2 粗集料級配

(3)外加劑：摻入適量的硅粉等礦物細摻料可以參與水泥水化反應形成高分子聚合物水泥水化體，改進微觀結構，提高成品的抗壓強度、抗凍融性能和耐磨性能。本項目采用一種含SiO2與特殊功能單體合成的聚合物——SR增強劑。

(4)水：拌和用水符合飲用水標準。

3 配合比設計

透水混凝土配合比設計采用體積法，混凝土外觀體積由粗集料堆積形成，集料間仍有孔隙，薄水泥漿僅包裹在集料表層，通過集料凸面水泥漿的黏結和集料機械咬合形成整體，膠凝材料凝結后形成強度。透水混凝土的力學性能與透水性能呈相互制約的關系，配合比設計關鍵是要在強度和透水系數中取得平衡。

透水混凝土的強度來源于膠凝材料的黏結力和粗骨料的咬合力；透水性能主源于貫穿連續的有效孔隙。抗壓強度和透水系數隨著水灰比的變化呈現先增大后減小的趨勢，因而在骨料級配確定的情況下試驗得出最佳水灰比為0.37。根據下列體積法公式可確定配合比：

mw/ρw+mc/ρc+mg/ρg+ms/ρs+P=1

式中:mw為為每立方混凝土用水量,kg；ρw為水密度,kg/m3；mc為為每立方混凝土水泥用量,kg；ρc為為水泥密度,kg/m3；mg為每立方混凝土骨料用量,kg；ρg為骨料密度,kg/m3；ms為每立方外加劑用量,kg；ρs為外加劑密度,kg/m3；P為孔隙率，設計要求18%。

配合比計算結果見表3。

表3 混凝土配合比

4 施工工藝

施工工藝對透水混凝土的工作性能影響較大，試驗室通常采用靜壓法成型，標準養護，現場采用平板振動夯成型，覆蓋養護，成品性能與試驗室有差異。施工工藝流程如下：拌和-運輸-攤鋪-振搗-碾壓整平-養護-拆模-噴漆罩面。

(1)拌和：在攪拌站拌和成品料，投料時必須嚴格按照配合比進行，先投20%的水量，空機攪拌后投放1/2的集料，再投水泥、增強劑，然后再投放剩余1/2集料攪拌，攪拌時間4 min。合適的用水量攪拌后的混凝土用手可以攥成團，松手后表面吸附漿體少。注意粗骨料必須水洗后投放，否則易堵塞孔隙，影響透水性。

(2)運輸：采用翻斗車在10 min內運輸到攤鋪現場，運輸時覆蓋嚴實保持水分。

(3)振搗攤鋪：采用低頻平板夯夯實振搗碾壓成型，采用混凝土磨光機械磨平，人工配合整平，避免石子脫落。

(4)養護：采用塑料薄膜全覆蓋養護，面層周邊的塑料薄膜大于面層50 cm，搭接寬度大于20 cm，在薄膜上灑水濕潤，使薄膜均勻覆蓋在面層上。養護周期14 d，每天澆水2次以上。養護期間做好圍擋，禁止在路面施加任何荷載。

(5)拆模：養護期滿檢查混凝土強度，達到標準可拆除模板。

(6)噴漆罩面：采用無氣噴涂機，噴漆材料為黑色固化劑路面漆，噴涂完工后耐久性和外觀良好。

5 結論及建議

(1)透水混凝土在滁州大道人行道鋪裝上的大面積應用，目前已施工完成，28 d強度達到38.9 MPa，透水系數0.52 mm/s，表面平整，滿足設計要求，交工驗收時各項指標均符合驗收標準。此項技術取得了良好的工程技術價值和環保景觀效果，值得在城市道路中推廣。

(2)透水混凝土要在強度和透水系數間取得平衡，必須選擇合適的骨料級配，試驗確定最佳水灰比和集灰比。

(3)施工工藝要求高，施工時精準控制每個流程，保證強度和透水性。

(4)值得注意的是運營期粉塵和泥沙易堵塞結構孔隙，降低透水效果，后期運營養護過程中應注意清潔，可采用小型高壓清洗機或者真空吸附的方式清洗路面疏通結構的有效孔隙。