透水混凝土的推廣與應(yīng)用

摘要：文章介紹了透水混凝土路面較之于傳統(tǒng)路面的優(yōu)點(diǎn)，分別描述了透水混凝土的材料組成及施工工藝流程，提出了透水混凝土的研究現(xiàn)狀、存在問題及應(yīng)用情況，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：透水混凝土；鋪裝路面

中圖分類號：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0136-02

現(xiàn)代城市化發(fā)展建設(shè)中，城市道路要求密實(shí)而不透水，例如城市廣場、商業(yè)街、人行道、社區(qū)活動(dòng)區(qū)、停車場等地面的鋪設(shè)材料幾乎全是由花崗巖、道板磚、混凝土等不透水的材料組成。而這些地面會給城市環(huán)境帶來很多危害。例如：雨天特別是暴雨天氣，排水不暢的地面易形成路面積水，使交通不便，雨水只能通過有限的排水設(shè)施排入污水井或河流，大大加重了排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)（如2012年北京7月份的特大暴雨災(zāi)害）。不透氣的路面很難與空氣進(jìn)行熱量、水分的交換，嚴(yán)重影響城市地表溫度、濕度的調(diào)節(jié)能力，產(chǎn)生城市熱島現(xiàn)象，造成地下水位逐年降低，破壞生態(tài)平衡。

為解決傳統(tǒng)路面的缺點(diǎn)，人們開始研究開發(fā)能夠透水、透氣的混凝土。

1 透水混凝土與傳統(tǒng)路面相比優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)分析

1.1 傳統(tǒng)路面

大多采用瀝青、混凝土、石板材或水泥磚鋪設(shè)，故被稱為硬質(zhì)路面。

傳統(tǒng)路面整體的優(yōu)點(diǎn)是整齊、耐用。

傳統(tǒng)路面整體的缺點(diǎn)是：其一，不透水，排水要靠地下污水管道，降雨時(shí)雨水直接作為污水被處理，阻斷了雨水對地下水的補(bǔ)充，不利于地下水的生成。其二，雨水、污水在路面易淤積，溶入城市污染物后嚴(yán)重影響城市衛(wèi)生。其三，硬質(zhì)路面會吸收、儲存并反射太陽的熱量，會使地面平均溫度升高，加劇城市熱導(dǎo)效應(yīng)的形成，易引起環(huán)境和生態(tài)負(fù)效應(yīng)，不利于生態(tài)平衡和環(huán)境保護(hù)。

1.2 透水混凝土路面

采用單粒極粗骨料作為骨架，水泥凈漿或加入少量細(xì)骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料顆粒的表面，作為骨料顆粒之間的膠結(jié)層，形成骨架——孔隙結(jié)構(gòu)的多孔混凝土材料，由于集料級配特殊，形成了蜂窩狀結(jié)構(gòu)，或稱為米花糖結(jié)構(gòu)。

透水混凝土的物理性質(zhì)及優(yōu)點(diǎn)：其一，高承載力。整體性高承載透水藝術(shù)地面鋪裝系統(tǒng)， 其抗沉降性能強(qiáng)于一般透水磚地面系統(tǒng)。同時(shí)，這種鋪裝系統(tǒng)也具有抵抗土壤凍脹對剛性路面產(chǎn)生破壞的能力。其二，高透水率。高承載透水藝術(shù)地面擁有15%～25%的孔隙，混凝土面層透水速度達(dá)到270 L/m2/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最大的降雨在最優(yōu)秀的排水系統(tǒng)下的排出速率；增加城市可透水、透氣面積，加強(qiáng)混凝土內(nèi)部水份與地表和空氣的熱量交換，有效調(diào)節(jié)城市氣候，降低地表溫度，有利于緩解城市“熱島現(xiàn)象”；雨天防止路面積水和夜間路面反光，冬季不會出現(xiàn)黑冰，提高了車輛、行人的通行舒適性與安全性。其三，吸塵降噪并防治河流污染。15%～25%的大孔隙，對降塵起到了吸附作用，并且降低了車輛行駛產(chǎn)生的噪音。其四，塌落度低。通常為0～2 cm。其五，抗凍融性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢測，經(jīng)50次凍融循環(huán)頻率溫度后試件質(zhì)量損失極小，強(qiáng)度損失率為11%。其六，耐酸雨性能。由于高承載透水地面內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境相通，對路面長期耐久性和抗腐蝕性能有更高要求，北京應(yīng)奧運(yùn)森林公園業(yè)主及設(shè)計(jì)方的要求，由北京市建筑工程質(zhì)量檢測中心制定了針對耐酸雨腐蝕的檢測方案，并進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果令人滿意。

2 透水砼國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

由于透水混凝土路面材料具有以上諸多生態(tài)方面的優(yōu)良特點(diǎn)，歐美、日本等一些發(fā)達(dá)國家開始研究開發(fā)透水性路面材料，并將其應(yīng)用于廣場、步行街、道路兩側(cè)和中央隔離帶、公園內(nèi)道路及停車場等。

日本早在二十世紀(jì)九十年代就開始對透水混凝土上車路面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，在竣工通車厚的一條透水混凝土路面經(jīng)過3個(gè)月的使用后，對其路面的透水性、路面磨損度、路面表觀溫度及噪音量都一一進(jìn)行了測試與評價(jià)。數(shù)據(jù)結(jié)果表明這種路面有利于天然雨水還原地下水，同時(shí)能夠通過空隙間的熱量傳導(dǎo)來降低路面溫度以及空隙的減音作用降低汽車產(chǎn)生的噪音。在美國同樣對透水砼做過類似實(shí)驗(yàn)，在福羅里達(dá)州、猶他州及墨西哥州都將無細(xì)集料混凝土路面廣泛應(yīng)用于停車區(qū)路段，上車主路，并收到很好的環(huán)境效益。在法國，全國將近一半比例以上的網(wǎng)球場、羽毛球場等是用透水性混凝土修建的。另外，法國還將透水性混凝土用于護(hù)坡綠化帶，對河道兩岸的生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國作為一個(gè)混凝土應(yīng)用量巨大的國家，與國外相比，國內(nèi)對透水混凝土鋪裝材料的研究明顯不足，應(yīng)用技術(shù)水平也比較低。這種情況與世界環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展的趨勢是不相適應(yīng)的。

近幾年，我國眾多大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)等對此種材料高度關(guān)注、并進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的研究工作。目前，透水混凝土路面已在北京、上海、深圳、山東、山西等地區(qū)進(jìn)行了部分推廣應(yīng)用，在北京2008年奧運(yùn)會中大量使用了透水混凝土路面鋪裝，受到了一致好評。雖然在一線城市應(yīng)用相對較多，但二三線城市還未得到真正的推廣。

3 透水混凝土路面施工工藝

3.1 透水混凝土原材料

其一，骨料。骨料強(qiáng)度要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，要求粒徑均勻、無過多粉塵。選擇骨料的最大粒徑不能超過透水混凝土施工斷面厚度的1/4。 其二，水泥。強(qiáng)度等級必須為42.5普通硅酸鹽水泥。其三，加強(qiáng)劑。加強(qiáng)劑是礦物添加料，是提高砼強(qiáng)度的必要材料。其細(xì)度在0.1～0.5 μ的顆粒達(dá)到85%以上，硅含量在94%以上，是一種高細(xì)度分散性極好的礦物添加料，其顆?？梢跃鶆蛱畛涞剿囝w粒之中，使水泥膠結(jié)更好充分、更密實(shí)，大大提高透水砼強(qiáng)度。其四，穩(wěn)定劑。透水砼的塌落度和水灰比都極小、流動(dòng)性差、加入穩(wěn)定劑可以大大提高透水砼的粘稠度改良砼和易性，使其在施工時(shí)更容易操作，以確保面層的平整度和快速施工的要求。其五，分散劑。為了加強(qiáng)透水混凝土的凝聚及有效的加強(qiáng)混凝土添加劑能均勻滲透。提高混凝土的高性能承載及顏色的均衡性。達(dá)到耐久性的要求。確保不褪色，不變色，不脫落的最佳效果。其六，封閉劑。為了增強(qiáng)透水混凝土的耐久性，確保表面的耐磨性，抗凍性、耐酸堿性。在透水混凝土表面噴涂表面固化封閉劑。使透水混凝土達(dá)到色澤光良，經(jīng)久耐用、耐磨、抗凍、抗酸堿的效果。同時(shí)提高了承載的抗壓力。

3.2 施工工序

3.2.1 路基施工

①基層處理。路槽達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用平地機(jī)整平，刮出路拱，并預(yù)留壓實(shí)量，最后用壓路機(jī)壓實(shí)，填土壓實(shí)作業(yè)采用重型振動(dòng)壓路機(jī)、按照先輕、后重的方法分層壓實(shí)，按照填土壓實(shí)密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行碾壓。壓實(shí)度一般為93%以上；回填土必須采取分層夯實(shí)，必要時(shí)可采取間隔性水夯。

②級配砂石墊層的施工。方法：采用挖掘機(jī)裝填料，自卸汽車運(yùn)輸，推土機(jī)攤鋪，平地機(jī)整平，壓路機(jī)壓實(shí)。施工：路基按平行線控制填土標(biāo)高，分層進(jìn)行攤鋪，松鋪厚度不大于300 mm。（級配的厚度根據(jù)圖紙及設(shè)計(jì)要求而定）每層、每側(cè)填料鋪設(shè)寬度超過填層設(shè)計(jì)寬度200 mm，確保修整路基邊后，路的邊緣必須要有足夠的壓實(shí)度。

3.2.2 透水砼施工

①透水混凝土攪拌、運(yùn)輸。首先，現(xiàn)場攪拌站的建立。原材料的堆放按照方便上料、最節(jié)省空間為原則進(jìn)行放置。攪拌機(jī)占地約20 m2，水泥、強(qiáng)化料、石子儲備的數(shù)量至少為每天施工數(shù)量的3倍，各種助劑需有庫房存放。其次，現(xiàn)場攪拌工藝及運(yùn)輸。攪拌：將碎石和液體助劑放在攪拌機(jī)里先行攪拌，待物料表面均濕潤后再加入水泥、強(qiáng)化料和粉體助劑，攪拌一分鐘后視拌合物的工作性適當(dāng)加水，直到拌合物達(dá)到要求為止。運(yùn)輸：拌合物由工程車或手推車運(yùn)至施工地點(diǎn)。運(yùn)距不得超過2 km。

②透水混凝土鋪筑。其一，基礎(chǔ)透水砼攤鋪?；A(chǔ)透水砼在攤鋪時(shí)，先由人工處理平整。此時(shí)的攤鋪高度要高于設(shè)計(jì)攤鋪高度10mm；再用平板振動(dòng)器振搗；基礎(chǔ)透水砼標(biāo)高一般以兩側(cè)道牙石或模板為參考，要來控制道路中部透水砼與兩側(cè)保持水平，不得有局部高出或凹陷現(xiàn)象；透水砼基礎(chǔ)與面層攤鋪要同步進(jìn)行，如間隔超過

30 min要注意做好界面處理，界面處理時(shí)要采用接漿的方法，嚴(yán)禁將水泥漿直接潑灑在透水基礎(chǔ)層上。如基礎(chǔ)攤鋪時(shí)間過長（2 h以上）未進(jìn)行面層攤鋪的，要在基礎(chǔ)混凝土上進(jìn)行有效覆蓋，避免透水混凝土失水影響強(qiáng)度。其二，面層透水混凝土的攤鋪。人工將透水混凝土粗?jǐn)偲?，再用摩擦機(jī)進(jìn)行整平，用摩擦機(jī)攤鋪時(shí)要保證在不斷填料的狀態(tài)下，整平次數(shù)不得低于3次，確保透水面層達(dá)到理想的密實(shí)狀態(tài)；盡量縮短面層透水砼的操作時(shí)間，施工時(shí)間過長，在人工收面環(huán)節(jié)會導(dǎo)致石子之間不易粘結(jié)，因此必須采用摩擦整平機(jī)和收面機(jī)及時(shí)與攤鋪壓實(shí)同步進(jìn)行。其三，路面切縫、填縫。透水混凝土路面養(yǎng)護(hù)7 d后開始切縫、填縫。伸縮縫要求：縮縫間距≤6 m，縫寬5～8 mm，縫深不小于混凝土厚的1/3（縮縫應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%～30%時(shí)完成）；脹縫間距≤18 m，縫寬15～20 mm，縫深貫穿混凝土，達(dá)到級配沙石層；與其它工作面（基礎(chǔ)不同）、建筑立體交接處，設(shè)置沉降縫，縫寬15～20 mm，縫深貫穿混凝土，達(dá)到級配砂石層；使用填縫劑填充變形縫（一般建議使用聚胺脂低模量嵌縫油膏和聚硫橡膠類嵌縫膏）。

{3}噴涂封閉劑。以上所有的工序施工完畢后，采用高壓清洗機(jī)對透水混凝土的表面進(jìn)行清洗，表面干燥24 h后即可進(jìn)行噴涂封閉劑，剛噴涂完的地面周圍應(yīng)設(shè)置保護(hù)欄或醒目明示警告語，勿使行人、車輛入內(nèi)，避免造成表面污染或損毀未干的封閉劑涂層；透水混凝土強(qiáng)度符合要求后方可通行使用。透水混凝土養(yǎng)護(hù)期一般為28 d。

3 透水混凝土現(xiàn)階段應(yīng)用中存在的問題與發(fā)展前

景展望

透水混凝土在我國還屬于新型建材，它的研究、應(yīng)用還未得到全面的開展，其原因是多方面的：

①透水混凝土的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的（抗壓、抗折等）耐久性、怎樣防止透水混凝土空隙被堵塞、以及在交通相對密集的交叉路口、陡坡地段及起停路段處由車輛停滯剪切作用造成的面層骨料脫落等問題尚未得到有效解決。

②關(guān)于透水混凝土的應(yīng)用，現(xiàn)階段僅限于道路鋪裝方面，而在生態(tài)護(hù)坡、城市噪音隔斷設(shè)施，及人造珊瑚和污水凈化處理等許多領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值都未真正體現(xiàn)。

③現(xiàn)階段從事透水混凝土路面施工的企業(yè)非常有限，透水混凝土的配合比、外加劑，現(xiàn)澆技術(shù)，路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性等，這些方面的普及是透水混凝土路面推廣的關(guān)鍵。

透水混凝土的各種生態(tài)環(huán)保優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到人們的共識，它是一種具有發(fā)展前途的生態(tài)型，環(huán)保材料，相信隨著研究的深入和生產(chǎn)技術(shù)的成熟，該材料的前景將十分廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 江信登.透水混凝土的應(yīng)用與發(fā)展[J].福建建筑，2009，(12).