透水性混凝土的研究现状及其应用

赵园园 耿 欧, 王传奇

(1.中国矿业大学徐海学院，江苏 徐州 221000； 2.中国矿业大学，江苏 徐州 221000)

透水性混凝土的研究现状及其应用

赵园园1耿 欧1,2王传奇2

(1.中国矿业大学徐海学院，江苏 徐州 221000； 2.中国矿业大学，江苏 徐州 221000)

总结了透水性混凝土的研究现状，并列举了一些国内外关于透水性混凝土应用的实例。目前透水性混凝土的配合比设计方法有质量法、体积法和比表面积法，成型工艺主要有振动成型、静压成型、插捣成型和振压成型，水灰比、目标孔隙率等都会影响到透水性混凝土的强度和透水性。

透水性混凝土，配合比，成型工艺，强度，透水性

随着城市化建设的不断发展，城市的路面逐渐被水泥混凝土、沥青混凝土等取代，这些路面往往都是不透气、不透水的，地表层的天然可渗透性受到严重影响，导致我国城市内涝现象层出不穷，而且这种路面很难与大气进行热量交换，容易产生“热岛效应”。传统的混凝土的缺陷不符合生态建设的发展，所以透水性混凝土路面逐渐成为城市路面的新选择。透水混凝土又称无砂混凝土、多孔混凝土，是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构。与传统混凝土相比，透水性混凝土具有一定的透水性、透气性、质量轻便等特点，用于道路、城市广场等工程时，水分可以很快渗入地下，有效补充地下水，缓解城市地下水位急剧下降等环境问题，减少路面积水，并且调节城市的温湿度，缓解城市热岛效应，对于城市环境的改善和生态建设的发展具有重要意义。

1 透水性混凝土的研究现状

1.1配合比设计

与普通混凝土配合比计算不同，透水性混凝土在进行配合比设计时，首先考虑的是孔隙率。一般以骨料被浆体包裹且没有较多水泥浆流出最为恰当，常见的方法有质量法、体积法和比表面积法。质量法是利用经验图表，快速计算各材料用量，易于现场拌和施工，但填浆量没有可遵循的目标；体积法是设定目标孔隙率，再以粗骨料原有孔隙率为基础进行详细计算，以控制填浆体积；比表面积法是用骨料的表面积乘以浆体厚度得出所需的水泥浆量。CJJ/T 135—2009透水水泥混凝土路面技术规程中虽然介绍了透水性混凝土的配合比设计方法，但未知参数较多，不易进行准确计算，所以一般经过试验的方法调整透水性混凝土的配合比。

郑木莲等[1]以骨料有效粒径和均匀系数作为骨料级配的控制指标，通过正交试验，考察水泥用量、水灰比及集料级配三方面对透水性混凝土性能的影响，提出了透水混凝土配合比设计的经验公式法。

张朝辉等[2]从透水性混凝土的结构特性出发，提出了以总孔隙率为第一设计参数，抗压强度为第二参数的配合比设计方法，并通过试验证实，采用该方法制备的混凝土能够满足设计要求。

徐仁崇等[5]研究了设计孔隙率、骨料级配与粒径、体积砂率对透水性混凝土性能的影响，并指出以此为设计参数的透水混凝土配合比设计方法能够配制出满足设计要求的透水混凝土，可有效指导透水混凝土的配合比设计。

1.2成型工艺

透水性混凝土的成型工艺主要有振动成型、静压成型、插捣成型、振压成型等。

马玉芳[4]通过试验对比了透水混凝土的各种室内成型方法，最理想方法为振动压实法，该方法制备的试件孔隙率离散性小，孔隙分布比较均匀，没有明显的粗颗粒破碎现象，而且能较好地模拟当前路面工程常用的施工机械设备和固结方式。

徐仁崇等[5]研究了四种成型方法对透水混凝土抗压强度和透水系数的影响，结果表明：随着振动时间和成型压力的增加，透水混凝土的抗压强度先增大后减小，而透水系数则逐渐降低，最佳振动时间为8 s～12 s，成型压力宜为60 kN～80 kN；插捣成型法可以使透水混凝土获得较高的透水系数但会降低抗压强度；振压成型法可以使透水混凝土同时获得较优的抗压强度和透水性能。

张朝辉等[6]对比了振动成型、压制成型、振动/压力复合成型三种方法对透水性混凝土28 d抗压强度和透水系数的影响。其中振动成型的试件底部比较密实，但表面密实性不够；压制成型的试件表面比较密实，试件下层易存在大的空洞等缺陷；振动/压力复合成型能使透水混凝土集料紧密啮合，形成均匀的多孔结构，达到较高的强度和较好的透水性。

1.3强度与透水性

透水性混凝土的强度和透水性是两个矛盾的性能，如何调整配合比使其强度和透水性都能达到较好效果，不少学者进行了相关的研究。

赵晶等[7]采用水泥裹石法拌和透水性混凝土，并采用静压成型工艺，研究了不同水灰比、浆集比、孔隙率的透水混凝土强度，研究结果表明，在不同的孔隙率和浆集比条件下，水灰比取0.31时混凝土强度最高；当孔隙率为18%时，混凝土的和易性良好，并且强度较高。

王忠文[8]研究了水胶比、骨料粒径、目标孔隙率对透水性混凝土强度和透水性的影响，研究结果表明：随着水胶比的增大，透水性混凝土的强度先增大后减小，透水系数逐渐减小；粗骨料粒径越大，透水性混凝土强度越小，透水系数也减小；随着目标孔隙率的增大，透水性混凝土的强度减小，但透水系数增大。

李子成等[9]用粉煤灰和钢渣部分取代水泥，研究其掺量对透水性混凝土强度和透水性的影响。结果表明：单掺粉煤灰使透水性混凝土的早期抗压强度降低，后期抗压强度升高，但对透水系数没有明显影响；单掺钢渣使透水性混凝土的早期抗压强度降低，后期抗压强度先升高后降低，透水系数随钢渣掺量的增加而减小；粉煤灰和钢渣的双掺能显著提高透水性混凝土的强度。当粉煤灰掺量为15%～20%，钢渣掺量为10%～15%时，透水性混凝土的抗压强度较高。

在混凝土中加入适量纤维可以提高混凝土的力学性能，但是对透水性混凝土的透水性有不利影响。王苏等[10]在高透水性混凝土中加入了不同体积掺量的聚丙烯纤维，发现混凝土的透水性系数有小幅度降低。

用再生粗骨料取代天然骨料制备的再生透水性混凝土，其90 d龄期的抗压强度可高于普通透水性混凝土，28 d龄期的抗压强度可达28.8 MPa，透水系数为9.6 mm/s，性能较好[11]。

2 透水性混凝土的应用实例

北京城建混凝土公司研制的C25透水性混凝土已成功应用于奥林匹克国家森林公园停车场、地面工程、人行通道等。西安大明宫国家遗址公园和西安世界园艺博览会工程中，有50多万平方米的地面铺装都应用了由中建技术中心环境与材料应用研究所所研究的透水性混凝土。上海市东安公园广场的人行道和电视台的人行道，都选用了透水性混凝土铺设路面。1979年，美国在佛罗里达州一座教堂附近，用无砂透水混凝土建造了具有透水性的停车场。法国60%的网球场是用透水性混凝土修建的[12,13]。

3 展望

透水混凝土由于多孔性，导致混凝土强度不高，正是因为它的强度相对比较低，我国还没有将透水混凝土路面广泛的应用到实际工程中，只是在公园的小路上、一些步行街的人行道、学校的体育场地等进行了小范围示范性应用。透水混凝土的强度和透水性是一对矛盾，我们需要进行全面系统的研究，调整两者的关系，使其性能达到最优，才满足大多数路面的需求，在实际工程中得到广泛应用。

[1] 郑木莲,陈拴发,王秉纲.基于正交试验的多孔混凝土配合比设计方法[J].同济大学学报(自然科学版),2006(10):37-42.

[2] 张朝辉,王沁芳,杨江金.透水混凝土配合比研究与设计[J].混凝土,2008(6):120-122.

[3] 徐仁崇,桂苗苗,刘君秀,等.透水混凝土配合比参数选择及设计方法研究[J].混凝土,2011(8):109-112.

[4] 马玉芳.路用多孔水泥混凝土室内成型方法研究[J].公路,2007(12):176-180.

[5] 徐仁崇,桂苗苗,龚明子，等.不同成型方法对透水混凝土性能的影响研究[J].混凝土,2011(11):129-131.

[6] 张朝辉,杨江金,王沁芳等.透水混凝土制备工艺研究[J].新型建筑材料,2008(9):1-4.

[7] 赵 晶,胡立国,张长福.透水混凝土配合比设计实验研究[J].大连交通大学学报,2014,35(1):57-59.

[8] 王忠文.透水混凝土的配合比设计及其性能研究[J].江西建材,2016(3):2-3.

[9] 李子成,张爱菊,周敏娟,等.双掺废渣对透水混凝土的协同效应[J].公路工程,2015,40(4):189-192.

[10] 王 苏,陶毓先.聚丙烯纤维对高透水性混凝土透水性能的影响[J].安徽建筑,2016(112):280-281.

[11] 薛冬杰,刘荣桂,徐荣进,等.再生骨料透水性混凝土的制备与基本性能研究[J].混凝土,2013(6):124-127.

[12] 魏 磊.多孔透水混凝土的发展与应用[J].建筑工程,2015(7):139.

[13] 李 鸽.透水混凝土的试验研究[D].合肥：安徽理工大学,2013.

Researchstatusandapplicationofperviousconcrete

ZhaoYuanyuan1GengOu1,2WangChuanqi2

(1.XuhaiCollege,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221000,China;2.ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221000,China)

This paper summarizes the research status of pervious concrete, and some examples of application of pervious concrete at home and abroad are listed. At present, the mix design method of pervious concrete includes the quality method, the volume method and the specific surface area method. The molding process mainly includes molding vibration forming, hydrostatic forming, plug forming and vibration compression forming. Strength and permeability are affected by water-cement ratio, target porosity and so on.

pervious concrete, mixture ratio, molding process, strength, permeability

TU528

A

1009-6825(2017)27-0097-03

2017-07-10

赵园园(1988- )，女，硕士，助教; 耿 欧(1973- )，男，教授; 王传奇(1991- )，男，在读硕士