浅谈透水混凝土的应用前景

于月文 解学相

(莒县青峰岭水库管理处 276534)(莒县水利局仕阳水库管理处 276599)

卢存伟

(莒县招贤镇水利站 276526)

1 透水混凝土

透水混凝土是一种有利于促进水循环，改善城市生态环境的环保型建筑材料。它具有透水性大、强度高、施工简便等特点，可铺筑成五彩缤纷的彩色透水混凝土地面。它主要适用于新建、扩建、改建的城镇道路工程、室外工程、园林工程中的轻荷载道路、广场和停车场等的路面。透水混凝土又称多孔混凝土，也可称排水混凝土，与轻质混凝土中的大孔混凝土类似。最早由欧美、日本等国家针对原城市道路路面的缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充地下水，并能有效地消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害的混凝土替代品;同时，是保护自然、维护生态平衡、缓解城市热岛效应的优良的铺装材料;其在有利于人类生存环境的良性发展及城市防汛、雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义。

1.1 透水混凝土的施工工艺特点

1.1.1 透水混凝土的材料组成

透水混凝土由透水混凝土专用胶结剂、碎石、水泥、水组成。

a.透水混凝土专用胶结剂:由各公司自己研制生产的一种专用胶结剂，是由高强度等级的硅酸盐水泥为基料，配以多种助剂增加强度与黏结力组成的粉状料，可按用户要求加入无机耐候颜料，使其和碎石、水按一定比例混合后，组成不同色彩的透水混凝土面层。

b.碎石:透水混凝土用的碎石与普通混凝土一样应具有一定的技术要求，其物理性能指标见表1。碎石颗粒级配也有一定的要求，按其颗粒大小范围分为1～4号四种级别。具体的颗粒范围见表2。碎石是透水混凝土的主要材料之一，其质量必须要控制好。

表1 碎 石 的 物 理 性 能 指 标

表2 碎 石 按 颗 粒 分 号 (2级)

c.水:普通自来水即可用。普通混凝土拌和用水即可，一般未经过滤的混浊的地下水或使用过的不洁水，不能利用。

d.水泥:普通混凝土试用的水泥。

1.1.2 透水混凝土的施工配合比

透水混凝土配合比采用填充理论及体积法按下式计算，其强度必须通过试验确定。

式中 γg——粗集料的表观密度，kg/cm3;

γc——水泥的表观密度，kg/cm3;

γw——水的表观密度，kg/cm3;

γz——增强料的表观密度，kg/cm3;

P——设计孔隙率;

Mg——1m3透水混凝土中粗集料的用量，kg;

Mc——1m3透水混凝土中水泥的用量，kg;

Mw——1m3透水混凝土中水的用量，kg;

Mz——1m3透水混凝土增强料的用量，kg。

要施工出高质量、高标准的透水混凝土地面，在原材料固定的条件下，严格控制以上三种原材料的配比，是施工中的重要环节，在施工现场负责人必须严格控制比例。透水混凝土配合比(按质量计):水∶胶结剂∶碎石∶水泥 =113∶100∶1518∶310，水泥为42.5MPa 硅酸盐水泥。

1.1.3 生产工艺

生产工艺采用水泥砂浆裹石的方案，由于在粗骨料表面包覆一薄层水泥砂浆相互粘结，在水泥用量相同的情况下，粗骨料之间粘结牢固，孔结构分布均匀，可以达到强度高、耐磨性好、透气、毛细现象不显著、透水系数大、水泥用量小、施工简单等特点。

1.1.4 理论强度公式

式中 F——混凝土强度;

σ——硬化砂浆理论强度;

η——胶凝材料填充强度贡献率;

μ——硬化砂浆的密实度。

1.2 透水混凝土的品种

a.普通素色透水混凝土:为普通水泥本色的透水混凝土。

b.标准色透水混凝土:以普通水泥本色掺加无机耐候颜料组成的透水混凝土。色彩属一般。

c.艳丽色透水混凝土:以高要求的水泥掺加添加剂及无机耐候颜料组成的透水混凝土。色彩艳丽。

d.组合压模工艺的透水混凝土:由彩色混凝土压模工艺和透水混凝土相间组合成的混凝土。

e.组合纸模工艺的透水混凝土:由彩色混凝土压模工艺和透水混凝土相间组合成的混凝土。

f.组合喷涂工艺的透水混凝土:由彩色混凝土喷涂工艺和透水混凝土相间组合成的混凝土。

以上各类透水混凝土工艺，是根据项目的不同地点、环境、承载要求以及基础条件等不同，而进行针对性的设计及应用的，在图案变化、色彩变化上有更多的适用性和实用性。

1.3 透水混凝土的几种特性

1.3.1 高透水率

透水性混凝土地坪拥有15% ～25%的孔隙，能够使透水速度达到31.18～51.96L/m/h，远远高于最有效的降雨在最优秀的排水配置下的排出速率。城市人行道、公园绿地道路铺设后，有效增加了地面入渗率，减少了地面积水，减轻了城市防汛排水压力，不会出现2012年7月21日北京积水2.5m深的境况。据研究，7天和28天的渗透系数和孔隙率的关系分别是K7d=0.179P1.427和 K28d=0.138P1.515。

1.3.2 高承载力

经国家检测机关鉴定，透水混凝土完全能够达到C30混凝土的承载标准，高于一般透水砖的承载力。其力学性能见表3，理论分析抗压强度可以达到C50、C60强度级别，只需水泥标号强度达到标准，石子粒径级配合适，施工质量可靠。

1.3.3 良好的装饰效果

透水性混凝土地坪拥有色彩配比方案，能够配合设计师的创意，实现不同环境和个性所要求的装饰风格。这是一般透水砖很难实现的。

1.3.4 易维护性

人们所担心的孔隙堵塞问题是没有必要的，特有的透水性铺装系统使这一问题只需通过高压水洗的方式就可以解决。

1.3.5 抗冻融性

透水性铺装系统比一般混凝土路面拥有更强的抗冻融能力，不会受冻融影响而断裂，因为它的结构本身有较大的孔隙，透水速率达1mm/s。

1.3.6 耐久性

透水性混凝土的耐用耐磨性能优于沥青混凝土，接近于普通水泥混凝土，避免了一般透水砖存在的使用年限短、不经济等缺点。它的寿命可长达30年。

1.3.7 生态环保综合性

透水性混凝土(铺装系统)独特的孔隙结构使得较低的地下温度传入地面，从而降低整个铺装地面的温度。透水混凝土的结构特点使透水铺装系统在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆盖的地面，最大程度地避免了普通混凝土白天吸热快、晚间散热快的弊端，降低了城市地面吸热率和吸热总量，缓解了城市热岛问题，最大程度上解决了人们的生存环境恶化问题。

透水性混凝土(铺装系统)与其他透水性铺装材料相比，除了具有以上的优点之外，还可减少不必要的投入:ⓐ很少或无需维护费用;ⓑ降低或免去了雨水管道的投入;ⓒ不需要其他的防洪设施;ⓓ简化的铺装工序降低了工程和施工的用时以及资金投入。

1.4 透水混凝土与其他混凝土的特性比较

透水混凝土与普通混凝土的性质有着某些相同点，也有着自己的独特性质。其和易性、强度、刚度、变形、耐久性基本是相同的，唯一不同的是普通混凝土的抗渗性裂缝问题恰好就是透水混凝土的独特优点。透水混凝土与普通混凝土等的特性能力异同特点对比见表4。

表3 透水混凝土的通常力学性能

表4 透水混凝土和普通混凝土的特性比较

随着胶凝剂的应用推广和胶凝能力的不断提高、骨料粒径级配的适当加大，施工技术的提高和高标号水泥的开发应用，透水混凝土的各项指标将均超过普通混凝土。

2 透水混凝土的应用前景

目前，透水混凝土在市政建设中应用较广，在交通建设中开始应用，水利工程建设中尚未涉足。比较先进的城市，如北京，就有了地方《透水(砖、地坪)路面施工验收规范》，《透水水泥混凝土路面技术规范》，其他如上海、江苏、浙江、山东等省份各有十几家企业开始在市政工程中试用透水混凝土，从工艺设备、施工技术等多方面进行研究推广，全国开展使用透水混凝土的施工企业已达上百家。

我国各种道路占地至少10万km2，有大中小型水库8.7058万座，流域面积大于1000km2的大型河流1.65万条，大于10000km2的河流79条，大中型河流约5.4万条，大中型河流总长42万km，全国已建成江河堤防28万km;有大中小城市668座，仅前百名城市市区占地面积就约14966km2，城市化率目前是50%，且继续增长，还有其余568座小型城市、2000多个县城、5万多个乡镇驻地，城市硬化市区面积、公园道路铺装面积有多大可想而知。还有119827处大中小国家省市县级风景名胜区。因此，透水混凝土在市政园林、城市道路、市区硬化、交通道路、水利工程上将有着广泛的应用前景。

透水地坪(透水混凝土)适用范围:市政园林用于路面铺装、地面硬化、市政步道、园林小路;城市道路硬化、人行道路面铺装、公园地坪铺设，城市广场、高档住宅小区、停车场、商务办公大楼、户外运动场所(羽毛球场馆、网球场馆、篮球场馆)等;交通建设工程可应用于道路护坡，包括高速公路、国道省道等交通公路、铁路等道路的路基护坡，山丘区岩石路基路面基础垫层;水利工程应用更广，水库大坝护坡、坝脚表层排水体铺设、主河槽坝脚排水体，河道堤防护坡、管涌、渗水等防汛抢险固堤固基设施工程都可使用，发挥它的透水、坚固、美观、实用、环保的多种功效。❀

1 程娟．透水混凝土配合比设计及其性能的实验研究［D］．浙江工业大学硕士论文，2006，12．

2 解学相．资源保护与经济可持续发展［C］．//山东省水利厅．山东省水利优秀论文集．2003．