浅析应用于“海绵城市”的新型路面材料——透水混凝土

(安徽理工大学 安徽 淮南 232001)

创建“海绵城市”需要将城市不透水性的建筑设施改造成为涝时吸水、旱时吐水的“海绵体”。我国大多数地区的路面都是由沥青混凝土铺设而成的，这使得城镇路面等公共场所硬化问题加重，其缺陷主要表现为：透水性和透气性差，雨水不能够渗入到地下，最终导致地表植被因地下水的缺失而造成植被无法生长，影响绿化。

一、透水混凝土的研究现状

从20世纪80年代，德国开始提倡透水混凝土路面，并希望到2010年可以实现全国80%的路面具有透水、透气性。在日本，直到目前，在人行道、大型广场、体育设施场地、公园和停车场等公共场所，透水混凝土已得到广泛的应用，并带有有效的渗水和排水措施[1]。

而在我国，关于透水混凝土的理论研究还处于起步阶段，虽取得了一定成果，如2008年北京奥运会的很多奥运场馆中累计铺设了近10万m2的透水混凝土路面，2010年上海世博会中铺设的绿色透水混凝土地砖以及近几年国内城市园林景观公司等[2]。

(一)透水混凝土的性能研究现状。目前，研究者们研究内容大多集中在提高透水混凝土的抗压强度、耐久性、耐磨性以及渗透性等方面。其中，López-Carrasquillo V等人[3]进行了三个掺量不同的粉煤灰(FA)和纳米材料制备而成的透水混凝土混合物(PCNI、PCGP、PCNS)和一个对照透水混凝土(PCCT)的比较。

(二)透水混凝土的生态环保研究现状。在可持续发展道路理念的指导下，透水混凝土具有的生态优点。其中，Bao X等人[4]开发和研究了低碱度的植被透水混凝土。结合网格梁结构体系，能有效提高植被透水混凝土与基土的稳定性和强度。

(三)透水混凝土的应用现状。透水混凝土的主要功能有降温、降噪、改变光环境及出行环境、保护水资源、水质净化及美化环境等。同时，透水混凝土有利于植物生长，也可用于构筑堤坝、护岸及高速公路的路肩和隔板等起到护坡作用。正因其众多优点而越来越多地应用于路面工业，尤其是在海绵城市的自行车道、人行通道、停车场、小容量道路等应用中越来越多，使用透水混凝土作为路面材料也变得越来越重要[5]。

二、透水混凝土的试验方法

(一)配合比设计原则。混凝土的配合比设计的方法有质量法、体积法和比表面积法这三种方法。透水混凝土的最大特征在于孔隙率，鉴于此透水混凝土这一特点，并结合路面建设工程的实际情况，可以利用体积法进行配合比设计。体积法就是依据设定的孔隙率，将粗骨料本身的孔隙率作为前提，经过多次计算可以很好地控制填充浆体体积，有利于控制充分拌合后的孔隙率。其主要思想如下：1m3混凝土的表观体积由骨料体积、浆体体积、孔隙率组成[6]。

(二)试验方法。透水混凝土的成型方法有四种，分别是振动成型法、插捣成型法、静压成型法和击实成型法[7]。在进行成型时，优先选用击实成型法。击实成型的优点在于它的击实频率低，集料不会发生连续振动，这样就很好地避免了拌合物的离析。击实成型法在每次锤击累积后，混合料能更好地接触结合，使得透水混凝土的强度提高。

(三)性能测试。透水混凝土的关键性能在于抗压强度和透水性能这两个方面：

1.抗压强度测定。依据GJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行测定，试件规格100mm×100mm×100mm。试件成型后在标准养护箱中养护至7天、28天后，进行实验，取三块试块的平均值作为抗压强度。

(四)施工工艺。制备透水混凝土拌合料时，为保证其良好的工作性，应先将石子、乳化反应剂和50%的水混合搅拌1min；然后加入混合好的水泥、增强剂、色粉，搅拌1min，最后加入剩余的50%的水，直至搅拌均匀，进而后期运输、摊铺至养护。

三、结论与展望

透水混凝土主要研究应用于城市路面，是对现阶段广泛应用于公园、人行道以及露天广场的透水混凝土，使之在能保证孔隙率的前提下，最大可能的提高材料的透水效果。可以结合混凝土的界面过渡区的特点，分析研究各种外掺材料对水泥石-集料的界面效应，来改善透水混凝土的抗压强度，可对其掺量改性机理进行了探究。不仅仅通过改变骨料的粒径、类别，而且可根据水泥石-集料两者界面发生的效应，选择可控的参数去提高混凝土的性能。在不破坏材料性能的情况下，探究出新型增强剂的配合比。在今后，该研究将会有利于分析透水混凝土材料的强度性能机理，对路面透水材料的研究起到借鉴作用。

通讯作者：徐子芳