透水性混凝土的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用

趙園園 耿 歐, 王傳奇

(1.中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，江蘇 徐州 221000； 2.中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221000)

透水性混凝土的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用

趙園園1耿 歐1,2王傳奇2

(1.中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，江蘇 徐州 221000； 2.中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221000)

總結(jié)了透水性混凝土的研究現(xiàn)狀，并列舉了一些國內(nèi)外關(guān)于透水性混凝土應(yīng)用的實例。目前透水性混凝土的配合比設(shè)計方法有質(zhì)量法、體積法和比表面積法，成型工藝主要有振動成型、靜壓成型、插搗成型和振壓成型，水灰比、目標(biāo)孔隙率等都會影響到透水性混凝土的強(qiáng)度和透水性。

透水性混凝土，配合比，成型工藝，強(qiáng)度，透水性

隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，城市的路面逐漸被水泥混凝土、瀝青混凝土等取代，這些路面往往都是不透氣、不透水的，地表層的天然可滲透性受到嚴(yán)重影響，導(dǎo)致我國城市內(nèi)澇現(xiàn)象層出不窮，而且這種路面很難與大氣進(jìn)行熱量交換，容易產(chǎn)生“熱島效應(yīng)”。傳統(tǒng)的混凝土的缺陷不符合生態(tài)建設(shè)的發(fā)展，所以透水性混凝土路面逐漸成為城市路面的新選擇。透水混凝土又稱無砂混凝土、多孔混凝土，是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土，它不含細(xì)骨料，由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結(jié)而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)混凝土相比，透水性混凝土具有一定的透水性、透氣性、質(zhì)量輕便等特點，用于道路、城市廣場等工程時，水分可以很快滲入地下，有效補(bǔ)充地下水，緩解城市地下水位急劇下降等環(huán)境問題，減少路面積水，并且調(diào)節(jié)城市的溫濕度，緩解城市熱島效應(yīng)，對于城市環(huán)境的改善和生態(tài)建設(shè)的發(fā)展具有重要意義。

1 透水性混凝土的研究現(xiàn)狀

1.1配合比設(shè)計

與普通混凝土配合比計算不同，透水性混凝土在進(jìn)行配合比設(shè)計時，首先考慮的是孔隙率。一般以骨料被漿體包裹且沒有較多水泥漿流出最為恰當(dāng)，常見的方法有質(zhì)量法、體積法和比表面積法。質(zhì)量法是利用經(jīng)驗圖表，快速計算各材料用量，易于現(xiàn)場拌和施工，但填漿量沒有可遵循的目標(biāo)；體積法是設(shè)定目標(biāo)孔隙率，再以粗骨料原有孔隙率為基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)計算，以控制填漿體積；比表面積法是用骨料的表面積乘以漿體厚度得出所需的水泥漿量。CJJ/T 135—2009透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程中雖然介紹了透水性混凝土的配合比設(shè)計方法，但未知參數(shù)較多，不易進(jìn)行準(zhǔn)確計算，所以一般經(jīng)過試驗的方法調(diào)整透水性混凝土的配合比。

鄭木蓮等[1]以骨料有效粒徑和均勻系數(shù)作為骨料級配的控制指標(biāo)，通過正交試驗，考察水泥用量、水灰比及集料級配三方面對透水性混凝土性能的影響，提出了透水混凝土配合比設(shè)計的經(jīng)驗公式法。

張朝輝等[2]從透水性混凝土的結(jié)構(gòu)特性出發(fā)，提出了以總孔隙率為第一設(shè)計參數(shù)，抗壓強(qiáng)度為第二參數(shù)的配合比設(shè)計方法，并通過試驗證實，采用該方法制備的混凝土能夠滿足設(shè)計要求。

徐仁崇等[5]研究了設(shè)計孔隙率、骨料級配與粒徑、體積砂率對透水性混凝土性能的影響，并指出以此為設(shè)計參數(shù)的透水混凝土配合比設(shè)計方法能夠配制出滿足設(shè)計要求的透水混凝土，可有效指導(dǎo)透水混凝土的配合比設(shè)計。

1.2成型工藝

透水性混凝土的成型工藝主要有振動成型、靜壓成型、插搗成型、振壓成型等。

馬玉芳[4]通過試驗對比了透水混凝土的各種室內(nèi)成型方法，最理想方法為振動壓實法，該方法制備的試件孔隙率離散性小，孔隙分布比較均勻，沒有明顯的粗顆粒破碎現(xiàn)象，而且能較好地模擬當(dāng)前路面工程常用的施工機(jī)械設(shè)備和固結(jié)方式。

徐仁崇等[5]研究了四種成型方法對透水混凝土抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)的影響，結(jié)果表明：隨著振動時間和成型壓力的增加，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度先增大后減小，而透水系數(shù)則逐漸降低，最佳振動時間為8 s～12 s，成型壓力宜為60 kN～80 kN；插搗成型法可以使透水混凝土獲得較高的透水系數(shù)但會降低抗壓強(qiáng)度；振壓成型法可以使透水混凝土同時獲得較優(yōu)的抗壓強(qiáng)度和透水性能。

張朝輝等[6]對比了振動成型、壓制成型、振動/壓力復(fù)合成型三種方法對透水性混凝土28 d抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)的影響。其中振動成型的試件底部比較密實，但表面密實性不夠；壓制成型的試件表面比較密實，試件下層易存在大的空洞等缺陷；振動/壓力復(fù)合成型能使透水混凝土集料緊密嚙合，形成均勻的多孔結(jié)構(gòu)，達(dá)到較高的強(qiáng)度和較好的透水性。

1.3強(qiáng)度與透水性

透水性混凝土的強(qiáng)度和透水性是兩個矛盾的性能，如何調(diào)整配合比使其強(qiáng)度和透水性都能達(dá)到較好效果，不少學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的研究。

趙晶等[7]采用水泥裹石法拌和透水性混凝土，并采用靜壓成型工藝，研究了不同水灰比、漿集比、孔隙率的透水混凝土強(qiáng)度，研究結(jié)果表明，在不同的孔隙率和漿集比條件下，水灰比取0.31時混凝土強(qiáng)度最高；當(dāng)孔隙率為18%時，混凝土的和易性良好，并且強(qiáng)度較高。

王忠文[8]研究了水膠比、骨料粒徑、目標(biāo)孔隙率對透水性混凝土強(qiáng)度和透水性的影響，研究結(jié)果表明：隨著水膠比的增大，透水性混凝土的強(qiáng)度先增大后減小，透水系數(shù)逐漸減??；粗骨料粒徑越大，透水性混凝土強(qiáng)度越小，透水系數(shù)也減?。浑S著目標(biāo)孔隙率的增大，透水性混凝土的強(qiáng)度減小，但透水系數(shù)增大。

李子成等[9]用粉煤灰和鋼渣部分取代水泥，研究其摻量對透水性混凝土強(qiáng)度和透水性的影響。結(jié)果表明：單摻粉煤灰使透水性混凝土的早期抗壓強(qiáng)度降低，后期抗壓強(qiáng)度升高，但對透水系數(shù)沒有明顯影響；單摻鋼渣使透水性混凝土的早期抗壓強(qiáng)度降低，后期抗壓強(qiáng)度先升高后降低，透水系數(shù)隨鋼渣摻量的增加而減?。环勖夯液弯撛碾p摻能顯著提高透水性混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)粉煤灰摻量為15%～20%，鋼渣摻量為10%～15%時，透水性混凝土的抗壓強(qiáng)度較高。

在混凝土中加入適量纖維可以提高混凝土的力學(xué)性能，但是對透水性混凝土的透水性有不利影響。王蘇等[10]在高透水性混凝土中加入了不同體積摻量的聚丙烯纖維，發(fā)現(xiàn)混凝土的透水性系數(shù)有小幅度降低。

用再生粗骨料取代天然骨料制備的再生透水性混凝土，其90 d齡期的抗壓強(qiáng)度可高于普通透水性混凝土，28 d齡期的抗壓強(qiáng)度可達(dá)28.8 MPa，透水系數(shù)為9.6 mm/s，性能較好[11]。

2 透水性混凝土的應(yīng)用實例

北京城建混凝土公司研制的C25透水性混凝土已成功應(yīng)用于奧林匹克國家森林公園停車場、地面工程、人行通道等。西安大明宮國家遺址公園和西安世界園藝博覽會工程中，有50多萬平方米的地面鋪裝都應(yīng)用了由中建技術(shù)中心環(huán)境與材料應(yīng)用研究所所研究的透水性混凝土。上海市東安公園廣場的人行道和電視臺的人行道，都選用了透水性混凝土鋪設(shè)路面。1979年，美國在佛羅里達(dá)州一座教堂附近，用無砂透水混凝土建造了具有透水性的停車場。法國60%的網(wǎng)球場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，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不高，正是因為它的強(qiáng)度相對比較低，我國還沒有將透水混凝土路面廣泛的應(yīng)用到實際工程中，只是在公園的小路上、一些步行街的人行道、學(xué)校的體育場地等進(jìn)行了小范圍示范性應(yīng)用。透水混凝土的強(qiáng)度和透水性是一對矛盾，我們需要進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，調(diào)整兩者的關(guān)系，使其性能達(dá)到最優(yōu)，才滿足大多數(shù)路面的需求，在實際工程中得到廣泛應(yīng)用。

[1] 鄭木蓮,陳拴發(fā),王秉綱.基于正交試驗的多孔混凝土配合比設(shè)計方法[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006(10):37-42.

[2] 張朝輝,王沁芳,楊江金.透水混凝土配合比研究與設(shè)計[J].混凝土,2008(6):120-122.

[3] 徐仁崇,桂苗苗,劉君秀,等.透水混凝土配合比參數(shù)選擇及設(shè)計方法研究[J].混凝土,2011(8):109-112.

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

[5] 徐仁崇,桂苗苗,龔明子，等.不同成型方法對透水混凝土性能的影響研究[J].混凝土,2011(11):129-131.

[6] 張朝輝,楊江金,王沁芳等.透水混凝土制備工藝研究[J].新型建筑材料,2008(9):1-4.

[7] 趙 晶,胡立國,張長福.透水混凝土配合比設(shè)計實驗研究[J].大連交通大學(xué)學(xué)報,2014,35(1):57-59.

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

[9] 李子成,張愛菊,周敏娟,等.雙摻廢渣對透水混凝土的協(xié)同效應(yīng)[J].公路工程,2015,40(4):189-192.

[10] 王 蘇,陶毓先.聚丙烯纖維對高透水性混凝土透水性能的影響[J].安徽建筑,2016(112):280-281.

[11] 薛冬杰,劉榮桂,徐榮進(jìn),等.再生骨料透水性混凝土的制備與基本性能研究[J].混凝土,2013(6):124-127.

[12] 魏 磊.多孔透水混凝土的發(fā)展與應(yīng)用[J].建筑工程,2015(7):139.

[13] 李 鴿.透水混凝土的試驗研究[D].合肥：安徽理工大學(xué),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

趙園園(1988- )，女，碩士，助教; 耿 歐(1973- )，男，教授; 王傳奇(1991- )，男，在讀碩士