透水混凝土性能與工程應(yīng)用研究

王 帥

（山西西山金信建筑有限公司，山西 古交 030020）

透水混凝土的應(yīng)用尚屬于起步階段，但由于透水混凝土鋪裝面有利于解決城市內(nèi)澇和熱島效應(yīng)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境及水資源的持續(xù)利用，其應(yīng)用場合可以現(xiàn)場拌制或集中供應(yīng)，應(yīng)用范圍也超過透水磚、透水瀝青鋪面，因此透水混凝土在未來的城市建設(shè)中具有更廣闊的前景。

1 透水混凝土特點(diǎn)

透水混凝土起源于歐美、日本等國家，是針對原城市道路、廣場及景觀的路面缺陷而開發(fā)使用的一種能讓雨水流入地下，補(bǔ)充地下水，緩解城市的地下水位急劇下降等城市環(huán)境問題的材料。透水混凝土具有透氣、透水和重量較輕等特性，其特點(diǎn)主要是：1）采用接近單一粒徑或均勻連續(xù)級配、斷級配粗骨料為骨架，細(xì)骨料則少量或完全沒有；2）膠凝材料作為骨料形成骨架的表面的粘結(jié)層，其未完全填充顆粒間的空隙，形成多孔混凝土結(jié)構(gòu)；3）結(jié)構(gòu)破壞主要是顆粒間的粘結(jié)破壞，因此在一定的孔隙率下，增加粘結(jié)數(shù)量及面積是提高透水混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵；4）強(qiáng)度與透水性之間相互影響、密切相關(guān)。

2 透水性路面的作用

1）雨水滲透作用。通過透水性路面可保證自然下落的雨水直接下滲到地表，緩解城市排水系統(tǒng)的壓力；2）減小熱島效應(yīng)。水的比熱容相對較大，在蒸發(fā)過程中，水將會吸收大量熱量，同時，也會將部分路面表層的熱量帶走。夏季高溫時節(jié)，相比傳統(tǒng)瀝青混凝土路面，透水瀝青混凝土路面溫度更低；3）降低路面徑流污染。一般情況下，透水路面都會與海綿生態(tài)植草溝等一起設(shè)置，當(dāng)徑流水從其流過時，很大程度上將大幅降低路面徑流污染，起到凈化水體的作用。

3 透水混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀

主要是因?yàn)橥杆炷敛牧显谛再|(zhì)上屬于半脆性材料范疇，在多方面荷載作用力的影響下，孔隙尖端的應(yīng)力會愈加集中且表現(xiàn)明顯，容易造成裂紋破壞問題或者拓展問題，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的路面開裂現(xiàn)象。與此同時，透水水泥混凝土在應(yīng)用鋼筋問題的過程中容易出現(xiàn)明顯的銹蝕問題，因此相較于普通水泥混凝土路面，其抗荷載能力較弱。

4 透水混凝土性能的影響因素

4.1 水膠比對透水混凝土性能的影響

在骨料粒徑、膠骨比相同的條件下，透水混凝土的強(qiáng)度均隨水膠比的減小出現(xiàn)先增加后減小的現(xiàn)象，說明透水混凝土存在一個最佳水膠比。透水混凝土如果水膠比過大，坍落度過大，則強(qiáng)度必然受影響，同時混凝土在自重和振動作用下漿體與骨料分離，在混凝土底部易形成致密的膠漿層，影響混凝土的透水性。反之，如果水膠比過小，透水混凝土?xí)蚝鸵仔圆疃鴶嚢璨痪鶆颉⒐橇媳砻鏉{料包裹不完全，顆粒間的粘結(jié)效果差，從而影響混凝土強(qiáng)度。同時水膠比較低時易結(jié)團(tuán)而堵塞孔隙，從而影響混凝土的透水性。

4.2 外加劑對透水混凝土性能的影響

透水混凝土除應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度、透水性、耐久性等指標(biāo)外，在施工前尚應(yīng)滿足一定的工作性。一般來說需具備以下幾點(diǎn)：1）緩凝性，保持運(yùn)輸過程中及施工過程中的工作性能；2）振搗后獲得一定的密實(shí)性，且沒有漿體流至混凝土底部堵塞混凝土透水通道。為達(dá)到以上要求，需通過特殊的外加劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，而目前并無透水混凝土的專用外加劑，實(shí)際工程中多用普通混凝土外加劑代替，從而造成透水混凝土和易性差、凝結(jié)時間過快，不易卸料，耐久性差、后期強(qiáng)度低、工作性能差等問題，給生產(chǎn)及施工人員帶來諸多不便。而透水混凝土為達(dá)到其性能，其外加劑組份中應(yīng)包含減水劑、緩凝劑、粘度改性劑和引氣劑，以達(dá)到減水、緩凝、粘度改善的功能。目前常用的是聚羧酸類外加劑的基礎(chǔ)上添加增強(qiáng)料，增強(qiáng)料分有機(jī)和無機(jī)，也不局限于幾種，只要達(dá)到預(yù)定的效果就可。常見的有添加5% ～25%的一些高分子復(fù)合聚合物來改善粘度，提高透水混凝土的密實(shí)性、保水性，減少漿體流失，防止早凝，便于卸料。如非反應(yīng)型的：丙烯酸酯乳液、聚丙烯酰胺、羥甲基纖維素醚等；反應(yīng)型的：環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂等。采用聚合物作為添加料時能使膠凝材料漿體與骨料柔性有效粘結(jié)，同時又能保證填滿骨料之間的間隙。

4.3 骨料的影響

由于透水混凝土需要同時具備透水的性能以及保證一定的強(qiáng)度，所以選用的骨料種類和粒徑必須考慮到這兩者之間的平衡關(guān)系。研究表明，透水混凝土在制備中使用顆粒較小的單一級配骨料效果較好［5］。而骨料粒徑的大小會直接影響透水混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙，往往粒徑小的骨料堆積形成的孔隙小于大粒徑骨料。從抗壓強(qiáng)度上來看，則是小粒徑骨料有更好的表現(xiàn)，從結(jié)構(gòu)上來看，一定體積內(nèi)的透水混凝土，使用小粒徑骨料的顆粒數(shù)量必然要比使用大粒徑骨料要多，因此，骨料間的接觸點(diǎn)數(shù)量和面積都會更多。

5 結(jié)語

應(yīng)用透水混凝土的本質(zhì)目的在于保護(hù)水資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)戰(zhàn)略目標(biāo)以及加強(qiáng)洪澇災(zāi)害的防御能力等。應(yīng)用過程主要是將其表面的水分，以自身滲透作用或者基層原地滲透作用傳至到土壤當(dāng)中，為局部地區(qū)地下水位問題、水質(zhì)凈化問題提供安全保障。