彩色透水水泥砼路面應用的探索——以上海虹橋綜合交通樞紐景觀項目為例

楊勇

（上海市園林工程有限公司，上海 200083）

1 引言

現代城市的地表多被鋼筋混凝土房屋建筑和不透水的混凝土路面所覆蓋。與自然的土壤相比，普通的混凝土路面缺乏呼吸性、吸收熱量和滲透雨水的能力，因而帶來了一系列的環境問題。在現代科技發達的今天，可以在確保路面結構強度的前提下，形成貫穿路面的連續孔隙（圖1），以增加其自然土壤的優勢功能，更好地與自然環境銜接，從而使環境得以改善。

圖1 路面孔隙類型

2 彩色透水水泥砼的特點

透水水泥砼又稱多孔水泥混凝土，也可稱排水混凝土，是指其內部孔隙率大于10%（一般為15%～30%，多數孔徑大于1mm），具有一定透水透氣性能的混凝土。因透水水泥混凝土系統擁有一系列的彩色配方，能夠配合設計創意，針對不同環境和個性要求的裝飾風格進行整體性鋪設施工，形成了傳統鋪裝和一般透水磚不能實現的特殊鋪裝材料，稱為“彩色透水水泥砼”。針對原城市道路的路面缺陷，開發制成的彩色透水水泥砼主要有以下幾種功能。

2.1 快速排水

當集中降水時能夠減輕城市排水設施的負擔，能夠讓雨水流入地下，有效補充地下水，防止河流泛濫和水體污染。

2.2 完善水循環系統

改善城市地表下土壤生態環境，保護地下水資源。

2.3 自身的滲濾作用

植物的光和作用結合土地的呼吸過濾作用有利于凈化水質和空氣，并能有效地消除地面的油類化合物等對環境污染的危害，同時也保護自然、維護生態平衡。

2.4 減噪功能

透水路面的連續孔隙能降低車輛行駛時的路面噪音3～10dB（圖2），并能吸附城市污染物，減少揚塵污染。

圖2 變通路面與透水路面對噪音吸附能力比較

2.5 調節城市空間的溫度和濕度，改善城市熱循環

高溫時節，能夠降低3～5℃，有效緩解城市熱島效應。例如，在冬天，透水路面的反向蒸騰作用，使路面上的積雪比普通路面更快融化，雪融化成水直接通過生態道路透水路面排放，故透水路面表面無積水也就不會結冰，因此透水路面冬季比普通路面更防滑、更安全。

2.6 較強的抗凍性

抗凍融指數為1.01，抗凍性優異，空隙不會破損，不易堵塞，易于維護，防止路面積水形成水霧，夜間不反光，能夠增加路面安全性和通行舒適性。彩色透水水泥砼適用范圍非常廣泛，如人行道和園林步道（圖3）、各類廣場、非機動車道、機動車道等。

圖3 人行道和園林步道生態透水水泥砼路面結構圖

3 工程案例分析

3.1 工程概況

虹橋綜合交通樞紐位于上海市中心城西部，規劃范圍為：東至A20（環西一大道），南至A9（滬青平）高速公路，西至嘉閔高架路，北至北翟高架路，總用地面積為2634hm2。集中了高鐵、磁懸浮、機場、軌道交通、巴士公交、出租車等多種交通方式，形成了航空港、城際交通、公共交通為一體的巨型交通系統（圖4）。

圖4 上海虹橋綜合交通樞紐施工后效果圖

3.2 彩色生態透水性水泥混凝土路面材料組成

彩色生態透水性水泥混凝土路面材料組成為水、水泥、集料及其他增強材料。透水混凝土集料采用骨架－空隙型級配，水泥凈漿或加入少量細集料或增強材料的砂漿薄層包裹在骨料顆粒表面形成骨料顆粒間膠結層，骨料顆粒通過硬化的水泥（砂）漿薄層堆聚形成多孔“拱架”結構，其內部存在大量連通孔隙，且多為直徑超過1mm的大孔［1，2］。本工程采用地質堅硬、耐久、潔凈且外形良好的集料，一般采用精致整形的輝綠巖、玄武巖或廢鋼渣等。

3.3 項目地塊路面的主要問題及解決辦法

該地塊路面常見問題有以下兩點：由于常年較大量的水直接滲入路基，引起路基沉降不同，導致路面的不均勻；拼色地平面層局部碎裂，骨料脫落。

對該路面存在問題的解決方法包括夯實土基層找橫坡，引導滲透下來的水排入道路兩側綠地，減少進入路基層，從而減小對道路基層的破壞；小塊分次施工，使原本粘結強度不高的彩色生態透水性水泥的骨料不容易脫落。

3.4 施工中使用的彩色生態透水水泥砼路面形式

由于該項目是一個大型的綜合交通樞紐，因此其路面根據不同的環境和用途采用了多種彩色生態透水水泥砼路面形式。

（1）彩色透水膠粘石路面采用專業耐候樹脂為膠粘劑，將天然彩色石子等高級裝飾性骨料牢固永久地粘結在一起，現場加鋪在透水水泥混凝土基層之上，是一種豪華裝飾型透水路面。

（2）透水塑膠路面是一種以特殊粘合劑和三元乙丙橡膠或PU橡膠為主要材料，進行攪拌、攤鋪在透水水泥混凝土基層之上的新型透水生態型路面，其特點是路面透水透氣不積水，比一般的塑膠路面使用壽命更長，耐久性更好，腳感更舒服。

（3）植草裝飾透水路面是將風格化圖案鑲嵌在透水路面上，利用各種不同的彩色天然石子或者彩色透水骨料結合自然草帶構造，勾勒出地坪鋪裝需要的圖案，豐富多彩、美觀大方。廣泛應用于公園景觀道、停車場、消防車綠色通道、住宅及綠色步行空間、商業區步行街及會議中心、屋頂花園和廣場空間等。

（4）生態透水磚路面選取特殊骨料、河沙、高強水泥和混凝土增強劑等，制成具有高透水性的生態性混凝土制品，具有強度高、透水性好、施工簡便、美化環境等特點。佳砼生態透水磚適用于一般街區人行步道、廣場、停車場、非機動車道等的鋪裝。高強透水磚還可用于重載型道路、碼頭、物流園等。

3.5 施工工藝及質量控制關鍵指標

3.5.1 施工工藝

（1）自動計量現場攪拌站。拌制透水混凝土使用的是高標號硅酸鹽水泥和彩色水泥，高標號水泥、特種集料、專用增強劑、優質無機顏料能保證透水混凝土路面具有20%以上的孔隙率，抗壓強度C20～C30，抗折強度3～4MPa。在確保透水性良好的同時能使透水路面混凝土強度滿足設計和使用要求。拌和物應均勻一致，有生料、干料、離析或外加劑、粉煤灰成團現象的非均勻質拌和物嚴禁用于路面攤鋪。

（2）泥漿分離機。利用水泥分離機現場處理攪拌站的污水。

（3）攤鋪振實。在施工路面攤鋪彩色透水水泥砼路面。鋪設后采用機器振實并找平路面。

（4）養護。施工結束后要立即采用土工布覆蓋養生，并在養生期間始終保持基層表面潮濕。養生完成后要及時清掃面層，以免行車時對路面造成破壞。日常透水路面的養護主要依靠集路面清洗與養護為一體的多功能養護車，該養護車有專業的清洗和吸污裝置，它的工作原理是利用壓力水沖洗路面污泥的同時，用真空原理將帶有污泥的清洗水吸入養護車進行處理，專用于透水多孔道路灰塵、污物等的清洗與養護，為本工程施工后的養護和管理提供了方便。

3.5.2 質量控制關鍵指標

質量控制的關鍵點：測試強度試塊必須先進行透水系數測試，合格后方可進行強度測試，透水系數和強度指標是一組矛盾數據，必須在同一試塊上同時檢測達標。

（1）透水系數。彩色透水水泥砼路面的透水性能用透水系數來評價。透水系數計算公式如下：

式中：CW為路面或試件的透水系數，單位為mL／s·cm2或mm／s；V1為第一次讀數時的水量（mL）通常為0mL；V2為第二次讀數時的水量（mL）通常為2000mL；T1為第一次讀數時的時間（s）；T2為第二次讀數時的時間（s）。

測試結果表明：透水水泥砼路面當透水系數為1～10mm／s時，即能夠達到在強降雨天氣路面無積水的優勢。本項目所研制的透水膠粘石路面的透水系數為6～10mm／s，能夠達到透水水泥砼路面透水系數較高的指標。

（2）強度主控指標應為抗折強度，抗壓強度僅作為參考指標。通過測試發現，透水水泥砼具有較高的抗折強度，抗壓強度則偏低。當孔隙率控制在15%～20%時，透水水泥砼的抗折強度可達到3.5～4.3MPa，滿足交通路面設計強度要求。

4 結語

透水水泥砼路面系統具有改善生態環境的多重功能，從上海虹橋綜合交通樞紐項目，可以看出其不僅具有優良的材質組成，還結合不同的場地形式，設計了不同的彩色透水水泥砼路面形式，通過科學化的工藝，保證了施工質量，對于恢復不斷遭受破壞的地球環境也是一種創造性的材料，且能對人類的可持續發展做出貢獻。

［1］楊 靜，馮乃謙.21世紀的混凝土材料——環保型混凝土［J］.混凝土與水泥制品，1999（2）：3～5.

［2］吳國雄，王瑞燕，鄭建明.大孔隙透水砼結構特點及其力學性能研究［J］.重慶交通學院學報，2006，25（3）：81～83.