透水性混凝土路面的發(fā)展及應(yīng)用

□文/寧 宇

透水性混凝土路面的發(fā)展及應(yīng)用

□文/寧 宇

文章通過對比國內(nèi)外透水性混凝土路面的研究進展，分析透水性混凝土在實際應(yīng)用中的意義。

透水；混凝土；環(huán)保

隨著我國城市建設(shè)步伐的加快，混凝土鋪筑的路面逐步將城市覆蓋，而混凝土路面最大的缺點就是沒有良好的透水性和透氣性，容易造成城市的“熱島效應(yīng)”，同時雨后這種不透水的路面極易造成積水，增加城市的排水負擔(dān)。由此可見，需要一種能減輕環(huán)境負擔(dān)、與自然環(huán)境協(xié)調(diào)共生，能為人類構(gòu)造舒適生活環(huán)境的功能型材料——透水性混凝土。

1 透水性混凝土的定義

透水性混凝土是指空隙率為15%～25%的混凝土，也稱作無砂混凝土。它具有一定的強度，又具有透水性。與不透水路面相比，透水性混凝土路面具有諸多生態(tài)方面的優(yōu)點。隨著人類對改善生態(tài)環(huán)境、保護家園越來越重視，透水水泥混凝土也正在獲得越來越多的應(yīng)用。目前被廣泛用于鋪設(shè)路面的透水性混凝土主要有兩種類型[1]。

1.1 水泥透水性混凝土

該種混凝土一般以較高強度的硅酸鹽類水泥為膠凝材料，采用單一粒級的粗骨料配制的無砂、多孔混凝土。該種透水性混凝土成本低，制作簡單，可用于道路鋪筑及預(yù)制成品應(yīng)用。

1.2 高分子透水性混凝土

與水泥透水性混凝土相比，其強度較高，采用單一粒級的粗集料，以瀝青或高分子樹脂為膠結(jié)材料配制，因此成本相對也高。同時由于有機膠凝材料耐候性差，在溫度升高時，容易軟化流淌，透水性也會受到一定程度的影響。

2 國內(nèi)外透水性混凝土的研究及應(yīng)用

在日本，透水性混凝土已用在停車場、公園、人行道及高速公路的中央分隔帶和路肩等處。比如五福公園和上野不忍池公園中鋪有透水性道路，路面厚度70～200mm，水灰比約為0.35，使用的是5～13mm級配的碎石。為了美化環(huán)境，改善混凝土的色調(diào)，人行道所采用的透水性混凝土面層一般鋪有10mm厚的彩色混凝土，為了保證面層混凝土的強度和耐久性，在膠結(jié)材料中還摻用了分子樹脂。由于粉塵和泥沙的堵塞會造成路面透水功能下降等問題，采用壓力為4～7MPa的小型高壓清洗機清洗路面或采用高壓清洗和真空吸附復(fù)合的方法，可使透水功能恢復(fù)到初期的80%[2]。

在歐美，透水性混凝土技術(shù)早已達到實際應(yīng)用階段。利用透水性混凝土特有的透水性和吸音、降噪功能，用來構(gòu)筑堤壩、鋪設(shè)街道及廣場等。在美國以透水性混凝土為路面材料的停車區(qū)路段被應(yīng)用于數(shù)十個州。以佛羅里達州為例，教堂停車場的路面混凝土就應(yīng)用了一種獲專利的粘結(jié)添加劑——水性環(huán)氧聚乙烯丙烯酸乳液。該混凝土28d抗壓和抗彎強度分別達到27.6MPa和4.49MPa，與普通混凝土相差無幾。因此這種類型的無砂混凝土停車場在佛羅里達的沿海地區(qū)被廣泛應(yīng)用。

20世紀90年代，當歐美、日本等發(fā)達國家對透水性混凝土的研究比較深入已達到了應(yīng)用的程度時，國內(nèi)對透水性混凝土才開始進行研究。現(xiàn)有的研究一般采用與普通混凝土相同的原材料，成型方法多采用壓制成型，所配制的透水性混凝土其抗壓強度一般只能達到20MPa左右。直到2000年清華大學(xué)土木工程系的楊靜和蔣國梁采用摻入硅灰的方法，使透水性混凝土的抗壓強度提高到了35.5MPa，透水系數(shù)為2.9mm/s，使我國對透水性混凝土的研究取得了突破性地進展。

目前，國內(nèi)有關(guān)透水性混凝土的應(yīng)用也逐漸多了起來，北京為迎接2008年奧運會，提高城市道路完好率，對36條道路進行了改造，將透水性混凝土應(yīng)用于步行道上。可見，透水性混凝土的應(yīng)用已日益廣泛，它對生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟建設(shè)和社會文明建設(shè)都會產(chǎn)生深遠的影響。

3 透水性混凝土路面在實際應(yīng)用中的意義

1）改善地面植物的生長條件，調(diào)整生態(tài)平衡。北京市園林科學(xué)研究院的研究表明：使用透水性路面及制品有助于改善地面植物的生長條件，調(diào)整生態(tài)平衡，具體表現(xiàn)在以下3個方面。

（1）透水性路面改善城市樹木生長的土壤環(huán)境。使用透水性混凝土提高了土壤的透氣透水性，使土壤有效養(yǎng)分含量明顯增加，提高了土壤養(yǎng)分的利用率；改善了水分供應(yīng)狀況，提高了土壤含水率，節(jié)約灌溉用水；此外還能降低土壤溫度、鹽份含量和pH值。

（2）改善城市生態(tài)環(huán)境，提高綠化效益。使用透水性混凝土提高了近地面的濕度，降低了氣溫和地面濕度并減少蒸發(fā)量，對于改善城市燥熱現(xiàn)象及減輕其對園林綠化樹木的危害都起了良好的作用。

（3）加強了城市樹木的生理生化作用。具體表現(xiàn)為樹木葉片含水率及干物重增加，葉片葉綠素含量增加，樹木根系分布范圍擴大，根系生長量增加，樹木胸徑增粗、生長加快，達到了增加綠化量，提高綠化效益的目的。

2）減輕排水系統(tǒng)負擔(dān)，防止城市河流河水泛濫，減輕公共水域的污染。透水性路面作為一種新型路面工藝，能夠通過滲透和補充地下水來保護預(yù)開發(fā)徑流。透水性路面通過降低和減少溢流等方法減少徑流量和高峰流速，將由于徑流負荷過大造成的河堤沖刷減小到最低限度，減輕沖刷和地面徑流造成的污染。

3）保護地下水資源。地下水是城市供水水源的重要補充，深層地下水因其質(zhì)優(yōu)并含有對人體有益的微量元素而受到歡迎和被普遍利用。由于國內(nèi)外一些城市過量開采地下水，導(dǎo)致地下水資源日益匾乏，而透水性混凝土因其具有滲透和過濾的功能，對地下水的凈化和補充發(fā)揮積極的作用。

4）改善道路行車條件，減輕路面的滑動力。降落于透水性路面上的雨水很快通過孔隙滲透完，因此可以分散車輪下方的壓力和流量，這樣車輪下方不可能在表面水膜中產(chǎn)生靜水壓力并且排除了車輪滑行的可能性。在此情況下，車輪與路面之間的摩擦系數(shù)與干燥情況下的摩擦系數(shù)幾乎相等[3]。

4 結(jié)語

透水性混凝土是近代開發(fā)應(yīng)用的一種新型功能型混凝土，在生態(tài)方面具有諸多的優(yōu)點，能廣泛的應(yīng)用于城市的廣場、街道。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷加快，堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路已是我國的重點國策，這種環(huán)保生態(tài)型的透水性混凝土鋪面材料己受到國內(nèi)外土木工程界的矚目，因而具有廣闊的引用前景，應(yīng)當在實際工程中予以更廣泛地推廣及應(yīng)用。

[1]馮乃謙.新實用混凝土大全［M］.2版.北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]霍 亮.透水性混凝土路面材料的制備及性能研究[D].南京：東南大學(xué)，2004.

[3]Collins，F(xiàn)rank，Sanjayan，JayG..Stength and shrinkage properties of alkali-activatedslag concretecontain in gporou saggregate[J].Cement and Concrete Research，1999，29(4)：607-610.

TU528

C

1008-3197（2011）02-52-02

2011-02-25

寧 宇/女，1980年出生，助理工程師，天津開發(fā)區(qū)建設(shè)工程試驗中心，從事建筑材料檢測工作。