彩色透水水泥砼路面应用的探索——以上海虹桥综合交通枢纽景观项目为例

杨勇

（上海市园林工程有限公司，上海 200083）

1 引言

现代城市的地表多被钢筋混凝土房屋建筑和不透水的混凝土路面所覆盖。与自然的土壤相比，普通的混凝土路面缺乏呼吸性、吸收热量和渗透雨水的能力，因而带来了一系列的环境问题。在现代科技发达的今天，可以在确保路面结构强度的前提下，形成贯穿路面的连续孔隙（图1），以增加其自然土壤的优势功能，更好地与自然环境衔接，从而使环境得以改善。

图1 路面孔隙类型

2 彩色透水水泥砼的特点

透水水泥砼又称多孔水泥混凝土，也可称排水混凝土，是指其内部孔隙率大于10%（一般为15%～30%，多数孔径大于1mm），具有一定透水透气性能的混凝土。因透水水泥混凝土系统拥有一系列的彩色配方，能够配合设计创意，针对不同环境和个性要求的装饰风格进行整体性铺设施工，形成了传统铺装和一般透水砖不能实现的特殊铺装材料，称为“彩色透水水泥砼”。针对原城市道路的路面缺陷，开发制成的彩色透水水泥砼主要有以下几种功能。

2.1 快速排水

当集中降水时能够减轻城市排水设施的负担，能够让雨水流入地下，有效补充地下水，防止河流泛滥和水体污染。

2.2 完善水循环系统

改善城市地表下土壤生态环境，保护地下水资源。

2.3 自身的渗滤作用

植物的光和作用结合土地的呼吸过滤作用有利于净化水质和空气，并能有效地消除地面的油类化合物等对环境污染的危害，同时也保护自然、维护生态平衡。

2.4 减噪功能

透水路面的连续孔隙能降低车辆行驶时的路面噪音3～10dB（图2），并能吸附城市污染物，减少扬尘污染。

图2 变通路面与透水路面对噪音吸附能力比较

2.5 调节城市空间的温度和湿度，改善城市热循环

高温时节，能够降低3～5℃，有效缓解城市热岛效应。例如，在冬天，透水路面的反向蒸腾作用，使路面上的积雪比普通路面更快融化，雪融化成水直接通过生态道路透水路面排放，故透水路面表面无积水也就不会结冰，因此透水路面冬季比普通路面更防滑、更安全。

2.6 较强的抗冻性

抗冻融指数为1.01，抗冻性优异，空隙不会破损，不易堵塞，易于维护，防止路面积水形成水雾，夜间不反光，能够增加路面安全性和通行舒适性。彩色透水水泥砼适用范围非常广泛，如人行道和园林步道（图3）、各类广场、非机动车道、机动车道等。

图3 人行道和园林步道生态透水水泥砼路面结构图

3 工程案例分析

3.1 工程概况

虹桥综合交通枢纽位于上海市中心城西部，规划范围为：东至A20（环西一大道），南至A9（沪青平）高速公路，西至嘉闵高架路，北至北翟高架路，总用地面积为2634hm2。集中了高铁、磁悬浮、机场、轨道交通、巴士公交、出租车等多种交通方式，形成了航空港、城际交通、公共交通为一体的巨型交通系统（图4）。

图4 上海虹桥综合交通枢纽施工后效果图

3.2 彩色生态透水性水泥混凝土路面材料组成

彩色生态透水性水泥混凝土路面材料组成为水、水泥、集料及其他增强材料。透水混凝土集料采用骨架－空隙型级配，水泥净浆或加入少量细集料或增强材料的砂浆薄层包裹在骨料颗粒表面形成骨料颗粒间胶结层，骨料颗粒通过硬化的水泥（砂）浆薄层堆聚形成多孔“拱架”结构，其内部存在大量连通孔隙，且多为直径超过1mm的大孔［1，2］。本工程采用地质坚硬、耐久、洁净且外形良好的集料，一般采用精致整形的辉绿岩、玄武岩或废钢渣等。

3.3 项目地块路面的主要问题及解决办法

该地块路面常见问题有以下两点：由于常年较大量的水直接渗入路基，引起路基沉降不同，导致路面的不均匀；拼色地平面层局部碎裂，骨料脱落。

对该路面存在问题的解决方法包括夯实土基层找横坡，引导渗透下来的水排入道路两侧绿地，减少进入路基层，从而减小对道路基层的破坏；小块分次施工，使原本粘结强度不高的彩色生态透水性水泥的骨料不容易脱落。

3.4 施工中使用的彩色生态透水水泥砼路面形式

由于该项目是一个大型的综合交通枢纽，因此其路面根据不同的环境和用途采用了多种彩色生态透水水泥砼路面形式。

（1）彩色透水胶粘石路面采用专业耐候树脂为胶粘剂，将天然彩色石子等高级装饰性骨料牢固永久地粘结在一起，现场加铺在透水水泥混凝土基层之上，是一种豪华装饰型透水路面。

（2）透水塑胶路面是一种以特殊粘合剂和三元乙丙橡胶或PU橡胶为主要材料，进行搅拌、摊铺在透水水泥混凝土基层之上的新型透水生态型路面，其特点是路面透水透气不积水，比一般的塑胶路面使用寿命更长，耐久性更好，脚感更舒服。

（3）植草装饰透水路面是将风格化图案镶嵌在透水路面上，利用各种不同的彩色天然石子或者彩色透水骨料结合自然草带构造，勾勒出地坪铺装需要的图案，丰富多彩、美观大方。广泛应用于公园景观道、停车场、消防车绿色通道、住宅及绿色步行空间、商业区步行街及会议中心、屋顶花园和广场空间等。

（4）生态透水砖路面选取特殊骨料、河沙、高强水泥和混凝土增强剂等，制成具有高透水性的生态性混凝土制品，具有强度高、透水性好、施工简便、美化环境等特点。佳砼生态透水砖适用于一般街区人行步道、广场、停车场、非机动车道等的铺装。高强透水砖还可用于重载型道路、码头、物流园等。

3.5 施工工艺及质量控制关键指标

3.5.1 施工工艺

（1）自动计量现场搅拌站。拌制透水混凝土使用的是高标号硅酸盐水泥和彩色水泥，高标号水泥、特种集料、专用增强剂、优质无机颜料能保证透水混凝土路面具有20%以上的孔隙率，抗压强度C20～C30，抗折强度3～4MPa。在确保透水性良好的同时能使透水路面混凝土强度满足设计和使用要求。拌和物应均匀一致，有生料、干料、离析或外加剂、粉煤灰成团现象的非均匀质拌和物严禁用于路面摊铺。

（2）泥浆分离机。利用水泥分离机现场处理搅拌站的污水。

（3）摊铺振实。在施工路面摊铺彩色透水水泥砼路面。铺设后采用机器振实并找平路面。

（4）养护。施工结束后要立即采用土工布覆盖养生，并在养生期间始终保持基层表面潮湿。养生完成后要及时清扫面层，以免行车时对路面造成破坏。日常透水路面的养护主要依靠集路面清洗与养护为一体的多功能养护车，该养护车有专业的清洗和吸污装置，它的工作原理是利用压力水冲洗路面污泥的同时，用真空原理将带有污泥的清洗水吸入养护车进行处理，专用于透水多孔道路灰尘、污物等的清洗与养护，为本工程施工后的养护和管理提供了方便。

3.5.2 质量控制关键指标

质量控制的关键点：测试强度试块必须先进行透水系数测试，合格后方可进行强度测试，透水系数和强度指标是一组矛盾数据，必须在同一试块上同时检测达标。

（1）透水系数。彩色透水水泥砼路面的透水性能用透水系数来评价。透水系数计算公式如下：

式中：CW为路面或试件的透水系数，单位为mL／s·cm2或mm／s；V1为第一次读数时的水量（mL）通常为0mL；V2为第二次读数时的水量（mL）通常为2000mL；T1为第一次读数时的时间（s）；T2为第二次读数时的时间（s）。

测试结果表明：透水水泥砼路面当透水系数为1～10mm／s时，即能够达到在强降雨天气路面无积水的优势。本项目所研制的透水胶粘石路面的透水系数为6～10mm／s，能够达到透水水泥砼路面透水系数较高的指标。

（2）强度主控指标应为抗折强度，抗压强度仅作为参考指标。通过测试发现，透水水泥砼具有较高的抗折强度，抗压强度则偏低。当孔隙率控制在15%～20%时，透水水泥砼的抗折强度可达到3.5～4.3MPa，满足交通路面设计强度要求。

4 结语

透水水泥砼路面系统具有改善生态环境的多重功能，从上海虹桥综合交通枢纽项目，可以看出其不仅具有优良的材质组成，还结合不同的场地形式，设计了不同的彩色透水水泥砼路面形式，通过科学化的工艺，保证了施工质量，对于恢复不断遭受破坏的地球环境也是一种创造性的材料，且能对人类的可持续发展做出贡献。

［1］杨 静，冯乃谦.21世纪的混凝土材料——环保型混凝土［J］.混凝土与水泥制品，1999（2）：3～5.

［2］吴国雄，王瑞燕，郑建明.大孔隙透水砼结构特点及其力学性能研究［J］.重庆交通学院学报，2006，25（3）：81～83.