透水混凝土的推广与应用

现代城市化发展建设中，城市道路要求密实而不透水，例如城市广场、商业街、人行道、社区活动区、停车场 等地面的铺设材料几乎全是由花岗岩、 道板砖、混凝土等不透水的材料组成。而这些地面会给城市环境带来很多危害。例如：雨天特别是暴雨天气，排水不畅的地面易形成路面积水，使交通不便，雨水只能通过有限的排水设施排入污水井或河流，大大加重了排水设施的负担（如2012年北京7月份的特大暴雨灾害）。不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换，严重影响城市地表温度、湿度的调节能力，产生城市热岛现象，造成地下水位逐年降低，破坏生态平衡。
为解决传统路面的缺点，人们开始研究开发能够透水、透气的混凝土。
1 透水混凝土与传统路面相比优点及特点分析
1.1 传统路面 大多采用沥青、混凝土、石板材或水泥砖铺设，故被称为硬质路面。 传统路面整体的优点是整齐、耐用。传统路面整体的缺点是：其一，不透水，排水要靠地下污水管道，降雨时雨水直接作为污水被处理，阻断了雨 水对地下水的补充，不利于地下水的生成。 其二，雨水、污水在路面易淤积，溶入城市污染物后严重影响城市卫生。其三，硬质路面会吸收、储存并反射太阳的热量，会使地面平均温度升高，加剧城市热导效应的形成，易引起环境和生态负效应，不利于生态平衡和环境保护。
1.2透水混凝土路面 采用单粒极粗骨料作为骨架，水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面，作为骨料颗粒之间的胶结层，形成骨架———孔隙结构的多孔混凝土材料，由于集料级配特殊，形成了蜂窝状结构，或称为米花糖结构。
透水混凝土的物理性质及优点：其一，高承载力。整体性高承载透水艺术地面铺装系统,其抗沉降性能强于 一般透水砖地面系统。 同时，这种铺装系统也具有抵抗土壤冻胀对刚性路面产生破坏的能力。其二，高透水率。高承载透水艺术地面拥有15%～25%的孔隙，混凝土面层透水速度达到270L/m2/min，远远高于最大的降雨在最优秀的排水系统下的排出速率；增加城市可透水、透气面积，加强混凝土内部水份与地表和空气的热量交换，有效调节城市气候，降低地表温度，有利于缓解城市“热岛现 象”；雨天防止路面积水和夜间路面反光，冬季不会出现 黑冰，提高了车辆、 行人的通行舒适性与安全性。其三，吸尘降噪并防治河流污染。15%～25%的大孔隙，对降尘起到了吸附作用，并且降低了车辆行驶产生的噪音。其四， 塌落度低。 通常为0～2cm。其五，抗冻融性。经实验室检测，经50次冻融循环频率温度后试件质量损失极小，强度损失率为11%。其六，耐酸雨性能。由于高承载透水地面内部孔隙结构与外界环境相通，对路面长期耐久性和抗腐蚀性能有更高要求，北京应奥运森林公园业主及设计方的要求，由北京市建筑工程质量检测中心制定了针对耐酸雨腐蚀的检测方案，并进行了试验，试验结果令人满意

2 透水砼国内外研究现状
2.1 国外研究现状 由于透水混凝土路面材料具有以上诸多生态方面的 优良特点，欧美、 日本等一些发达国家开始研究开发透水性路面材料，并将其应用于广场、步行街、道路两侧和中央隔离带、公园内道路及停车场等。
日本早在二十世纪九十年代就开始对透水混凝土上车路面进行实验测试，在竣工通车厚的一条透水混凝土路面经过3个月的使用后，对其路面的透水性、路面磨损度、路面表观温度及噪音量都一一进行了测试与评价。数据结果表明这种路面有利于天然雨水还原地下水，同时能够通过空隙间的热量传导来降低路面温度以及空隙的减音作用降低汽车产生的噪音。在美国同样对透水砼做过类似实验，在福罗里达州、犹他州及墨西哥州都将无细集料混凝土路面广泛应用于停车区路段，上车主路，并收到很好的环境效益。在法国，全国将近一半比例以上的网球场、羽毛球场等是用透水性混凝土修建的。另外，法国还将透水性混凝土用于护坡绿化带，对河道两岸的生态环境创造良好的生态环境。
2.2国内研究现状 我国作为一个混凝土应用量巨大的国家，与国外相比，国内对透水混凝土铺装材料的研究明显不足，应用技术水平也比较低。这种情况与世界环境保护可持续发展的趋势是不相适应的。
近几年，我国众多大学、科研机构等对此种材料高度关注、并进行了实质性的研究工作。目前，透水混凝土路面已在北京、上海、深圳、山东、山西等地区进行了部分推广应用，在北京2008年奥运会中大量使用了透水混凝土 路面铺装，受到了一致好评。虽然在一线城市应用相对较多，但二三线城市还未得到真正的推广。
3 透水混凝土路面施工工艺
3.1 透水混凝土原材料 其一，骨料。骨料强度要符合国家标准，要求粒径均匀、无过多粉尘。选择骨料的最大粒径不能超过透水混凝土施工断面厚度的1/4。其二，水泥。强度等级必须为42.5普通硅酸盐水泥。其三，加强剂。加强剂是矿物添加料，是提高砼强度的必要材料。其细度在0.1～0.5μ的颗粒达到85%以上，硅含量在94%以上，是一种高细度分散性极好的矿物添加料，其颗粒可以均匀填充到水泥颗 粒之中，使水泥胶结更好充分、 更密实，大大提高透水砼强度。其四，稳定剂。透水砼的塌落度和水灰比都极小、流动性差、加入稳定剂可以大大提高透水砼的粘稠度改良砼和易性，使其在施工时更容易操作，以确保面层的平整度和快速施工的要求。其五，分散剂。为了加强透水混凝土的凝聚及有效的加强混凝土添加剂能均匀渗透。提高混凝土的高性能承载及颜色的均衡性。达到耐久性的要求。确保不褪色，不变色，不脱落的最佳效果。其六，封闭剂。为了增强透水混凝土的耐久性，确保表面的耐磨性，抗冻性、耐酸碱性。在透水混凝土表面喷涂表面固化封闭剂。使透水混凝土达到色泽光良，经久耐用、耐磨、抗冻、抗酸碱的效果。同时提高了承载的抗压力。
3.2施工工序
3.2.1路基施工
①基层处理。路槽达到设计标高后，用平地机整平，刮出路拱，并预留压实量，最后用压路机压实，填土压实作业采用重型振动压路机、按照先轻、后重的方法分层压实，按照填土压实密实度标准进行碾压。压实度一般为93%以上；回填土必须采取分层夯实，必要时可采取间隔性水夯。
②级配砂石垫层的施工。方法：采用挖掘机装填料， 自卸汽车运输，推土机摊铺，平地机整平，压路机压实。 施工：路基按平行线控制填土标高，分层进行摊铺，松铺厚度不大于300mm。（级配的厚度根据图纸及设计要求而定）每层、每侧填料铺设宽度超过填层设计宽度200mm，确保修整路基边后，路的边缘必须要有足够的压实度。
3.2.2透水砼施工
①透水混凝土搅拌、运输。首先，现场搅拌站的建立。原材料的堆放按照方便上料、最节省空间为原则进行放置。搅拌机占地约20m2，水泥、强化料、石子储备的数量 至少为每天施工数量的3倍， 各种助剂需有库房存放。其次，现场搅拌工艺及运输。搅拌：将碎石和液体助剂放在搅拌机里先行搅拌，待物料表面均湿润后再加入水泥、强化料和粉体助剂，搅拌一分钟后视拌合物的工作性适当加水，直到拌合物达到要求为止。运输：拌合物由工程车或手推车运至施工地点。运距不得超过2km。
②透水混凝土铺筑。其一，基础透水砼摊铺。基础透水砼在摊铺时，先由人工处理平整。此时的摊铺高度要高于设计摊铺高度10mm；再用平板振动器振捣；基础透水砼标高一般以两侧道牙石或模板为参考，要来控制道路 中部透水砼与两侧保持水平，不得有局部高出或凹陷现象；透水砼基础与面层摊铺要同步进行，如间隔超过30min要注意做好界面处理，界面处理时要采用接浆的方法，严禁将水泥浆直接泼洒在透水基础层上。如基础摊铺时间过长（2h以上）未进行面层摊铺的，要在基础混凝土上进行有效覆盖，避免透水混凝土失水影响强度。其二，面层透水混凝土的摊铺。人工将透水混凝土粗摊平，再用摩擦机进行整平，用摩擦机摊铺时要保证在不断填料的状态下，整平次数不得低于3次，确保透水面层达到理想的密实状态；尽量缩短面层透水砼的操作时间，施工时间过长，在人工收面环节会导致石子之间不易粘结，因此必须采用摩擦整平机和收面机及时与摊铺压实同步进 行。 其三，路面切缝、填缝。透水混凝土路面养护7d后开始切缝、填缝。伸缩缝要求：缩缝间距≤6m，缝宽5～8mm，缝深不小于混凝土厚的1/3（缩缝应在混凝土强度达到设计强度的25%～30%时完成）；胀缝间距≤18m，缝宽15～20mm，缝深贯穿混凝土，达到级配沙石层；与其它工作面（基础不同）、建筑立体交接处，设置沉降缝，缝宽15～20mm，缝深贯穿混凝土，达到级配砂石层；使用填缝剂填充变形缝（一般建议使用聚胺脂低模量嵌缝油膏和聚硫橡胶类嵌缝膏）。
③喷涂封闭剂。以上所有的工序施工完毕后，采用高压清洗机对透水混凝土的表面进行清洗，表面干燥24h后即可进行喷涂封闭剂，刚喷涂完的地面周围应设置保护栏或醒目明示警告语，勿使行人、车辆入内，避免造成表面污染或损毁未干的封闭剂涂层；透水混凝土强度符合要求后方可通行使用。透水混凝土养护期一般为28d。
3 透水混凝土现阶段应用中存在的问题与发展前 景展望 透水混凝土在我国还属于新型建材，它的研究、应用还未得到全面的开展，其原因是多方面的：
①透水混凝土的蜂窝状结构的（抗压、抗折等）耐久性、怎样防止透水混凝土空隙被堵塞、以及在交通相对密集的交叉路口、陡坡地段及起停路段处由车辆停滞剪切作用造成的面层骨料脱落等问题尚未得到有效解决。
②关于透水混凝土的应用，现阶段仅限于道路铺装方面，而在生态护坡、城市噪音隔断设施，及人造珊瑚和污水净化处理等许多领域的应用价值都未真正体现。
③现阶段从事透水混凝土路面施工的企业非常有限，透水混凝土的配合比、外加剂，现浇技术，路面的结构设计的合理性等，这些方面的普及是透水混凝土路面推广的关键。 透水混凝土的各种生态环保优点，已经得到人们的共识，它是一种具有发展前途的生态型，环保材料，相信随着研究的深入和生产技术的成熟，该材料的前景将十分广阔。

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