淺談透水混凝土的應(yīng)用前景

于月文 解學(xué)相

(莒縣青峰嶺水庫管理處 276534)(莒縣水利局仕陽水庫管理處 276599)

盧存?zhèn)?/p>

(莒縣招賢鎮(zhèn)水利站 276526)

1 透水混凝土

透水混凝土是一種有利于促進(jìn)水循環(huán)，改善城市生態(tài)環(huán)境的環(huán)保型建筑材料。它具有透水性大、強(qiáng)度高、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可鋪筑成五彩繽紛的彩色透水混凝土地面。它主要適用于新建、擴(kuò)建、改建的城鎮(zhèn)道路工程、室外工程、園林工程中的輕荷載道路、廣場(chǎng)和停車場(chǎng)等的路面。透水混凝土又稱多孔混凝土，也可稱排水混凝土，與輕質(zhì)混凝土中的大孔混凝土類似。最早由歐美、日本等國家針對(duì)原城市道路路面的缺陷，開發(fā)使用的一種能讓雨水流入地下，有效補(bǔ)充地下水，并能有效地消除地面上的油類化合物等對(duì)環(huán)境污染的危害的混凝土替代品;同時(shí)，是保護(hù)自然、維護(hù)生態(tài)平衡、緩解城市熱島效應(yīng)的優(yōu)良的鋪裝材料;其在有利于人類生存環(huán)境的良性發(fā)展及城市防汛、雨水管理與水污染防治等工作上，具有特殊的重要意義。

1.1 透水混凝土的施工工藝特點(diǎn)

1.1.1 透水混凝土的材料組成

透水混凝土由透水混凝土專用膠結(jié)劑、碎石、水泥、水組成。

a.透水混凝土專用膠結(jié)劑:由各公司自己研制生產(chǎn)的一種專用膠結(jié)劑，是由高強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥為基料，配以多種助劑增加強(qiáng)度與黏結(jié)力組成的粉狀料，可按用戶要求加入無機(jī)耐候顏料，使其和碎石、水按一定比例混合后，組成不同色彩的透水混凝土面層。

b.碎石:透水混凝土用的碎石與普通混凝土一樣應(yīng)具有一定的技術(shù)要求，其物理性能指標(biāo)見表1。碎石顆粒級(jí)配也有一定的要求，按其顆粒大小范圍分為1～4號(hào)四種級(jí)別。具體的顆粒范圍見表2。碎石是透水混凝土的主要材料之一，其質(zhì)量必須要控制好。

表1 碎 石 的 物 理 性 能 指 標(biāo)

表2 碎 石 按 顆 粒 分 號(hào) (2級(jí))

c.水:普通自來水即可用。普通混凝土拌和用水即可，一般未經(jīng)過濾的混濁的地下水或使用過的不潔水，不能利用。

d.水泥:普通混凝土試用的水泥。

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論及體積法按下式計(jì)算，其強(qiáng)度必須通過試驗(yàn)確定。

式中 γg——粗集料的表觀密度，kg/cm3;

γc——水泥的表觀密度，kg/cm3;

γw——水的表觀密度，kg/cm3;

γz——增強(qiáng)料的表觀密度，kg/cm3;

P——設(shè)計(jì)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透水混凝土增強(qiáng)料的用量，kg。

要施工出高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的透水混凝土地面，在原材料固定的條件下，嚴(yán)格控制以上三種原材料的配比，是施工中的重要環(huán)節(jié)，在施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人必須嚴(yán)格控制比例。透水混凝土配合比(按質(zhì)量計(jì)):水∶膠結(jié)劑∶碎石∶水泥 =113∶100∶1518∶310，水泥為42.5MPa 硅酸鹽水泥。

1.1.3 生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝采用水泥砂漿裹石的方案，由于在粗骨料表面包覆一薄層水泥砂漿相互粘結(jié)，在水泥用量相同的情況下，粗骨料之間粘結(jié)牢固，孔結(jié)構(gòu)分布均勻，可以達(dá)到強(qiáng)度高、耐磨性好、透氣、毛細(xì)現(xiàn)象不顯著、透水系數(shù)大、水泥用量小、施工簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

1.1.4 理論強(qiáng)度公式

式中 F——混凝土強(qiáng)度;

σ——硬化砂漿理論強(qiáng)度;

η——膠凝材料填充強(qiáng)度貢獻(xiàn)率;

μ——硬化砂漿的密實(shí)度。

1.2 透水混凝土的品種

a.普通素色透水混凝土:為普通水泥本色的透水混凝土。

b.標(biāo)準(zhǔn)色透水混凝土:以普通水泥本色摻加無機(jī)耐候顏料組成的透水混凝土。色彩屬一般。

c.艷麗色透水混凝土:以高要求的水泥摻加添加劑及無機(jī)耐候顏料組成的透水混凝土。色彩艷麗。

d.組合壓模工藝的透水混凝土:由彩色混凝土壓模工藝和透水混凝土相間組合成的混凝土。

e.組合紙模工藝的透水混凝土:由彩色混凝土壓模工藝和透水混凝土相間組合成的混凝土。

f.組合噴涂工藝的透水混凝土:由彩色混凝土噴涂工藝和透水混凝土相間組合成的混凝土。

以上各類透水混凝土工藝，是根據(jù)項(xiàng)目的不同地點(diǎn)、環(huán)境、承載要求以及基礎(chǔ)條件等不同，而進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)及應(yīng)用的，在圖案變化、色彩變化上有更多的適用性和實(shí)用性。

1.3 透水混凝土的幾種特性

1.3.1 高透水率

透水性混凝土地坪擁有15% ～25%的孔隙，能夠使透水速度達(dá)到31.18～51.96L/m/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最有效的降雨在最優(yōu)秀的排水配置下的排出速率。城市人行道、公園綠地道路鋪設(shè)后，有效增加了地面入滲率，減少了地面積水，減輕了城市防汛排水壓力，不會(huì)出現(xiàn)2012年7月21日北京積水2.5m深的境況。據(jù)研究，7天和28天的滲透系數(shù)和孔隙率的關(guān)系分別是K7d=0.179P1.427和 K28d=0.138P1.515。

1.3.2 高承載力

經(jīng)國家檢測(cè)機(jī)關(guān)鑒定，透水混凝土完全能夠達(dá)到C30混凝土的承載標(biāo)準(zhǔn)，高于一般透水磚的承載力。其力學(xué)性能見表3，理論分析抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到C50、C60強(qiáng)度級(jí)別，只需水泥標(biāo)號(hào)強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，石子粒徑級(jí)配合適，施工質(zhì)量可靠。

1.3.3 良好的裝飾效果

透水性混凝土地坪擁有色彩配比方案，能夠配合設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意，實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境和個(gè)性所要求的裝飾風(fēng)格。這是一般透水磚很難實(shí)現(xiàn)的。

1.3.4 易維護(hù)性

人們所擔(dān)心的孔隙堵塞問題是沒有必要的，特有的透水性鋪裝系統(tǒng)使這一問題只需通過高壓水洗的方式就可以解決。

1.3.5 抗凍融性

透水性鋪裝系統(tǒng)比一般混凝土路面擁有更強(qiáng)的抗凍融能力，不會(huì)受凍融影響而斷裂，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)本身有較大的孔隙，透水速率達(dá)1mm/s。

1.3.6 耐久性

透水性混凝土的耐用耐磨性能優(yōu)于瀝青混凝土，接近于普通水泥混凝土，避免了一般透水磚存在的使用年限短、不經(jīng)濟(jì)等缺點(diǎn)。它的壽命可長達(dá)30年。

1.3.7 生態(tài)環(huán)保綜合性

透水性混凝土(鋪裝系統(tǒng))獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)使得較低的地下溫度傳入地面，從而降低整個(gè)鋪裝地面的溫度。透水混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使透水鋪裝系統(tǒng)在吸熱和儲(chǔ)熱功能方面接近于自然植被所覆蓋的地面，最大程度地避免了普通混凝土白天吸熱快、晚間散熱快的弊端，降低了城市地面吸熱率和吸熱總量，緩解了城市熱島問題，最大程度上解決了人們的生存環(huán)境惡化問題。

透水性混凝土(鋪裝系統(tǒng))與其他透水性鋪裝材料相比，除了具有以上的優(yōu)點(diǎn)之外，還可減少不必要的投入:?很少或無需維護(hù)費(fèi)用;?降低或免去了雨水管道的投入;?不需要其他的防洪設(shè)施;?簡(jiǎn)化的鋪裝工序降低了工程和施工的用時(shí)以及資金投入。

1.4 透水混凝土與其他混凝土的特性比較

透水混凝土與普通混凝土的性質(zhì)有著某些相同點(diǎn)，也有著自己的獨(dú)特性質(zhì)。其和易性、強(qiáng)度、剛度、變形、耐久性基本是相同的，唯一不同的是普通混凝土的抗?jié)B性裂縫問題恰好就是透水混凝土的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。透水混凝土與普通混凝土等的特性能力異同特點(diǎn)對(duì)比見表4。

表3 透水混凝土的通常力學(xué)性能

表4 透水混凝土和普通混凝土的特性比較

隨著膠凝劑的應(yīng)用推廣和膠凝能力的不斷提高、骨料粒徑級(jí)配的適當(dāng)加大，施工技術(shù)的提高和高標(biāo)號(hào)水泥的開發(fā)應(yīng)用，透水混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)將均超過普通混凝土。

2 透水混凝土的應(yīng)用前景

目前，透水混凝土在市政建設(shè)中應(yīng)用較廣，在交通建設(shè)中開始應(yīng)用，水利工程建設(shè)中尚未涉足。比較先進(jìn)的城市，如北京，就有了地方《透水(磚、地坪)路面施工驗(yàn)收規(guī)范》，《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)范》，其他如上海、江蘇、浙江、山東等省份各有十幾家企業(yè)開始在市政工程中試用透水混凝土，從工藝設(shè)備、施工技術(shù)等多方面進(jìn)行研究推廣，全國開展使用透水混凝土的施工企業(yè)已達(dá)上百家。

我國各種道路占地至少10萬km2，有大中小型水庫8.7058萬座，流域面積大于1000km2的大型河流1.65萬條，大于10000km2的河流79條，大中型河流約5.4萬條，大中型河流總長42萬km，全國已建成江河堤防28萬km;有大中小城市668座，僅前百名城市市區(qū)占地面積就約14966km2，城市化率目前是50%，且繼續(xù)增長，還有其余568座小型城市、2000多個(gè)縣城、5萬多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地，城市硬化市區(qū)面積、公園道路鋪裝面積有多大可想而知。還有119827處大中小國家省市縣級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)。因此，透水混凝土在市政園林、城市道路、市區(qū)硬化、交通道路、水利工程上將有著廣泛的應(yīng)用前景。

透水地坪(透水混凝土)適用范圍:市政園林用于路面鋪裝、地面硬化、市政步道、園林小路;城市道路硬化、人行道路面鋪裝、公園地坪鋪設(shè)，城市廣場(chǎng)、高檔住宅小區(qū)、停車場(chǎng)、商務(wù)辦公大樓、戶外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所(羽毛球場(chǎng)館、網(wǎng)球場(chǎng)館、籃球場(chǎng)館)等;交通建設(shè)工程可應(yīng)用于道路護(hù)坡，包括高速公路、國道省道等交通公路、鐵路等道路的路基護(hù)坡，山丘區(qū)巖石路基路面基礎(chǔ)墊層;水利工程應(yīng)用更廣，水庫大壩護(hù)坡、壩腳表層排水體鋪設(shè)、主河槽壩腳排水體，河道堤防護(hù)坡、管涌、滲水等防汛搶險(xiǎn)固堤固基設(shè)施工程都可使用，發(fā)揮它的透水、堅(jiān)固、美觀、實(shí)用、環(huán)保的多種功效。?

1 程娟．透水混凝土配合比設(shè)計(jì)及其性能的實(shí)驗(yàn)研究［D］．浙江工業(yè)大學(xué)碩士論文，2006，12．

2 解學(xué)相．資源保護(hù)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展［C］．//山東省水利廳．山東省水利優(yōu)秀論文集．2003．