透水混凝土的應用現狀研究

鄧顯石，陽 芳

(湖南環境生物職業技術學院 園林學院，湖南 衡陽 421005)

0 前 言

黨的十八大以來，國家大力推進生態文明建設，為了積極響應國家對生態環境的重視，生態文明建設已然成為我國發展的主題。透水混凝土作為一種新型綠色環保材料，能夠有效改善城市路面積水、保護地下水、吸聲降噪，在工程建設領域中得到廣泛應用[1]。隨著混凝土行業迅速發展，粉煤灰、礦粉等作為混凝土摻合料需求量日益增加，粉煤灰和礦粉供不應求。石灰石粉在我國資源儲藏豐富、易于加工、運輸方便,已在工程材料領域大量應用，而且在砂石的生產中也產生了大量的石灰石粉，嚴重地危害了自然生態環境，還造成了資源的浪費。合理使用石灰石粉，減少石灰石粉污染和浪費，對于推進生態文明建設及自然資源的可持續發展有重大意義，石灰石粉作為混凝土一種新型礦物摻合料，如何正確有效使用，已成為工程材料的研究重點。

透水混凝土作為一種新型生態環保材料，要制備形成多孔狀混凝土材料，故沒有細骨料，而是由水泥、粗骨料、水和一定比例外加劑拌制而成的蜂窩狀多孔混凝土，具有良好的透水性，早期主要由歐美、日本等發達國家為改善城市路面積水、補充地下水資源等開發利用，至今已有100余年的歷史[2]。目前，透水混凝土主要應用于路面鋪裝，在室外體育場、廣場、停車場、非機動車道及園林景觀工程等實際工程中大量應用。影響透水混凝土的性能因素眾多，國內外專家主要在透水混凝的制備和使用性能等方面展開了大量研究。

1 透水混凝土制備研究

混凝土是指用膠凝材料水泥、粗骨料、細骨料及水按相應比例經拌制、振搗而成，目前作為最主要的工程材料之一，在研究制備及工程應用方面均已非常成熟。透水混凝土作為混凝土的一類環保新品種，其制備過程和普通混凝土類似，目前透水混凝土主要應用于路面，最初是為了解決路面積水等問題，基于透水混凝土的特殊性能要求，在制備過程中仍要考慮多種因素的影響。美國在20世紀60年代就開始了透水混凝土的配合比設計研究[3]。愛荷華州立大學在透水混凝土制備、推廣使用等方面進行了比較系統的研究[4]。有研究表明目標孔隙率、水膠比對透水混凝土配合比設計影響較大[5]。有學者運用漿體包裹理論方法進行透水混凝土的配合比設計研究[6]。陳晉棟等[7]借鑒可壓縮堆積模型,考慮集料堆積密度與干密度之間的關系，引入比例因子概念，提出一種新的透水混凝土設計方法。陳國華等[8]通過試驗研究了摻入硅灰、可再分散膠粉配制C30透水混凝土，推導其最優摻量。為了資源的可持續發展，維持生態平衡，混凝土制備過程中出現了許多新的摻合材料，粉煤灰作為目前混凝土制備過程中重要的摻合材料之一，同樣也被用于透水混凝土的制備。研究表明一定摻量粉煤灰能夠有效提高透水混凝土的透水系數，可用于制備高透水性混凝土[9]，同時粉煤灰還能夠代替一定部分的水泥用于制備透水混凝土。在透水混凝土制備中使用硅灰作為摻合材料也具有與粉煤灰類似的作用。同時學者們對粉煤灰與硅灰等其他可摻物質按一定比例復摻制備透水混凝土也開展了相關研究[10]。由于透水混凝土為多孔狀蜂窩結構，其強度不高，在實際應用于路面建設過程中存在強度不足的缺陷，在透水混凝土中摻入一定比例的鋼渣等硬質高強材料，能夠有效改善其整體強度不高的問題[11]。

綜上，透水混凝土制備方法有很多，但隨著透水混凝土在工程建設中的逐步推廣，人們對透水混凝土的功能需求越來越多，目前既能推進資源可持續發展又能滿足應用要求的高性能透水混凝土制備研究成為未來的發展方向。

2 透水混凝土的性能研究

透水混凝土能有效改善硬化路面積水情況，還能有效補充城市地下水資源。隨著透水混凝土工程建設領域的不斷推廣，透水混凝土不單單僅滿足透水要求，還需同時具有一定的強度、吸聲降噪等性能。針對透水混凝土的諸多性能方面，國內外專家主要從透水混凝土透水性能、力學特性、吸聲降噪等使用性能方面進行相關研究。

2.1 透水混凝土透水性能研究

由于透水混凝土只含粗骨料，其骨料級配相對單一，在成型過程中形成的孔曲折度較大，由于環境中粉塵等固體顆粒物質較多，透水過程中易發生堵塞。透水混凝土的透水性能成為研究熱點，透水混凝土在實際工程應用中透水性能優劣評價的主要參數是透水系數。透水混凝土的透水系數影響因素眾多，相關研究表明其孔隙結構是透水系數的主要影響因素[12]。

2.2 透水混凝土力學特性研究

透水混凝土孔隙率高，顆粒間膠結點較少、接觸面積小，故其承載能力較低。為了有效提高透水混凝土強度，能在工程中更廣泛的應用，選用小顆粒骨料、摻入適量礦渣制備透水混凝土能有效提高普通透水混凝土抗壓強度。在透水混凝土制備過程中摻入廢棄混凝土和橡膠顆粒降低了其抗壓和抗拉強度，若摻入鋼渣能明顯地提高透水混凝土的彎拉強度，但損失了抗壓強度[13]。

綜上，在透水混凝土力學性能研究方面主要是抗壓強度、抗拉強度及抗折強度等。

如何制備透水性能好，且強度高、力學性能好的透水混凝土，對更大范圍地推廣透水混凝土使用很有必要。

3 石灰石粉應用于透水混凝土

3.1 石灰石粉在混凝土行業應用現狀

混凝土作為工程建設領域最主要也是使用最廣泛的材料之一，市場需求旺盛。石灰石在我國資源豐富、易于粉磨，當下已成為混凝土生產的重要摻合材料。同時在石灰石生產、加工成其他產品的過程中，也會產生大量石灰石粉，若對這些石灰石粉不加以利用，不僅浪費了資源，而且會造成空氣質量下降等環境污染問題。石灰石粉如何有效地應用于混凝土生產中成為重要研究熱點。石灰石粉用于混凝土生產主要是用作礦物摻合料、取代部分水泥等[14]。石灰石粉作為一種活性不高的材料，在混凝土生產過程中摻入適量能夠有效地取代部分水泥，提升水泥水化速度，合適摻量還能提高混凝土的抗壓強度及耐久性。隨著石灰石粉在混凝土生產中不斷推廣，為了規范石灰石粉的使用，目前我國也制定了相應標準[15]。

石灰石粉作為混凝土制備重要的摻合材料之一，目前在透水混凝土制備過程中研究較少。隨著透水混凝土的繼續推廣，有效地把石灰石粉應用在透水混凝土中很有必要。

3.2 石灰石粉在透水混凝土制備中的應用

在我國，隨著城市建設質量要求不斷提高，鄉村振興戰略逐步落實，為更好地推進工程建設，利用好、珍惜好每一寸土地，必將全面開展精品工程建設，工程材料的選擇作為精品工程建設的重要階段，材料的安全性、耐久性、生態性及經濟性等方面成為評價標準。透水混凝土作為一種環境友好型材料，能夠有效地改善硬化地表積水、補充地下水，同時還具有固結基層土壤及吸聲降噪等功能，既環保又惠民，在公園、道路、廣場等工程建設領域有廣闊的應用前景。石灰石粉在普通混凝土行業的應用已日趨成熟，較好地緩解水泥、粉煤灰等的需求壓力。相信在不久的將來，資源豐富的石灰石粉如何有效地應用于透水混凝土會成為學者們的研究熱點。

4 結 語

1)在保證透水混凝土透水性能的同時，很難保證其強度，如何制備其透水性能與強度俱佳的最優組合，是透水混凝土應用研究方向之一。

2)為了資源的可持續發展，在制備透水混凝土時可以考慮多種類型摻合料復摻，發揮不同摻合料之間的協同效應。

3)將石灰石粉作為透水混凝土制備的原材料，其資源豐富，能較好地緩解粉煤灰等其他摻合材料的需求壓力。

4)通過研究同時滿足多種功能需求的高性能透水混凝土，制備多功能的高性能透水混凝土，推動透水混凝土由主要應用于輕量化道路向普通承重道路及其他應用領域普及。

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