透水植生混凝土研究現狀及展望★

丁文超 杜亞輝 俞 鵬 樓紀昂

(浙江大學寧波理工學院，浙江寧波 315100)

1 概述

進入21世紀后，隨著人口的增加，人均資源擁有率降低。同時，資源的消耗(煤炭，石油)遠大于新資源(風能，核能)的開發。而且，人類對自然的大量開發使得自然環境遭受了巨大的破壞，有些甚至是難以挽回的。隨著科學技術的發展，科研人員不斷的研究新技術取代過去的技術，以期望緩解人類活動對自然的破壞。自從1824年水泥混凝土發明之后，混凝土因其原材料廣泛，制作工藝簡單，大量應用于房屋，橋梁等基礎設施建設。但是，混凝土的使用也給人類和地球環境帶來了諸多負面影響。隨著城市化進程的加劇，城市路面被混凝土地面覆蓋，但是密實性的普通混凝土缺乏呼吸性，吸收熱量和滲透雨水的能力也很差，嚴重影響地表綠色植物正常生長。產生的“熱島現象”，惡化了環境，加重了城市排水設施的負擔［1］。20世紀80年代以后，全世界的專家學者開始研究如何改善混凝土的生產和使用，研究新型混凝土材料，以期減輕給環境造成的負擔。本文查閱大量文獻資料，系統地介紹了透水植生混凝土的選材和施工工藝，旨在促進透水植生混凝土在我國的推廣應用。

2 透水植生混凝土的研究現狀

目前，透水植生混凝土在我國雖有地區已在生產使用，但技術尚未成熟，仍處于起步階段。

1)透水植生混凝土的配合比設計。透水植生混凝土是由水、膠凝材料、粗骨料，外加增稠粉和減水劑組成的。采用粒徑為10 mm～15 mm的粗骨料作為骨架，水灰比控制在0.25～0.35，混凝土的骨料用量由緊密堆積密度算出。水泥凈漿包裹在粗骨料顆粒的表面，作為骨料與骨料之間的膠結層，并在水化之后形成多孔的堆積結構［2］。透水植生混凝土必須滿足孔隙率，強度以及pH值的要求，因此對材料的選用是較嚴格的。

2)透水植生混凝土的施工工藝。與普通混凝土的一次投料法不同，透水植生混凝土采用“造殼法”:先將骨料倒入攪拌機，加部分水攪拌30 s，攪拌使碎石表面濕潤后，再加粉劑攪拌30 s，最后加剩余水。1 min以后加減水劑攪拌，整個攪拌過程確保在4 min以上，以保證水泥水化反應的充分進行。研究結果表明:“造殼法”在孔隙率變化不大的情況下，可顯著提高混凝土的強度，因此“造殼法”是值得推廣的攪拌工藝。普通混凝土為達到一定的密實度，一般采用振動成型方式，但是由于透水植生混凝土的特殊性能，該工藝會破壞透水植生混凝土的透水層，故該工藝不適用于透水植生混凝土。透水植生混凝土的成型方式宜采用壓實法，現場施工時采用碾壓工藝［3］。

3)透水植生混凝土的孔隙率及強度。透水植生混凝土同普通混凝土一樣，要具備一定的強度。同普通混凝土不同的是，透水植生混凝土為了使植物可以生長，內部含有一定的孔隙率。目前的研究結果顯示，透水植生混凝土的孔隙率一般不低于20%。如:日本生態混凝土護岸工法規定，對以植生為主的護坡植生混凝土，孔隙率需在21%～30%之間;對于承受流水嚴重沖刷的護岸植生混凝土，孔隙率需在18%～21%之間［4］。透水植生混凝土的測定方法為:將標準體積150 mm×150 mm×150 mm的混凝土試塊放于標準養護室中養護28 d，然后測其強度。查閱大量文獻及研究資料，國內大多認為透水植生混凝土28 d的養護強度在10 MPa～20 MPa之間。

4)透水植生混凝土的pH值。透水植生混凝土上可以種植各式各樣的植物，但它們又有各自生長所需的pH值，這個條件是十分嚴苛的。因此我們必須嚴格控制混凝土中的pH值，確保植物正常生長。

國內測定混凝土pH值的通用方法為酸堿中和滴定法［5］:將70 mm×70 mm×70 mm的兩個試塊浸沒于蒸餾水中并密封，隔絕外界空氣，24 h后取定量水樣用稀鹽酸滴定測pH值，來反映混凝土內部的酸堿環境。

3 透水植生混凝土存在的問題及前景展望

從目前的研究與應用狀況來看，我國在透水植生混凝土方面的應用技術仍處于起步探索階段，但在歐美日韓等一些發達國家已經快速發展。而且，透水植生混凝土的研究開發對環境保護，資源可持續發展方面有著顯著的效果，符合時代發展的趨勢。因此，為了可持續發展，我們要進一步將透水植生混凝土推廣應用。但這又存在諸多困難和技術問題，比如如何改善透水植生混凝土的制作工藝和成型工藝，還要具備足夠的強度和孔隙率;為了確保植物能夠生長，還要有適宜的酸堿環境;還要保障后期植物的正常生長以及混凝土的耐久性。

而且透水植生混凝土不僅可以改善傳統混凝土結構透氣性和透水性不佳的缺點，還可以調節空氣的溫度和濕度，保護地下水資源，避免產生“熱島現象”，對緩解全球氣候變暖起了一定作用。值得一提的是，透水植生混凝土還可起到吸收粉塵及汽車尾氣的作用，對現在環境污染嚴重的城市，尤其是PM2.5污染嚴峻的城市。隨著空氣污染的加劇，人們的出行受到了嚴重的干擾。如果國內大面積普及透水植生混凝土，就可以起到明顯的調節空氣污染的效果，因此透水植生混凝土是一種理想的新型環保材料。

［1］馬雪英，楊 欣，呂興國.透水混凝土的研究與應用［J］.科技導航，2009(6):48-52.

［2］孟宏睿，陳麗紅，薛麗皎.透水混凝土的配制［J］.建筑技術，2005(1):29-31.

［3］姜偉民.植生混凝土綜述與開發應用研究［J］.混凝土，2009(7):97-98.

［4］周錫玲，張 勝.綠化混凝土制備及應用技術［J］.粉煤灰，2010(2):42-44.

［5］朱伶俐，何小芳，謝玉芬.綠色多孔混凝土的試驗研究［J］.混凝土，2006(7):11-13.