[科普中國]-透水性混凝土地面

透水性混凝土地面是指按照材料組成不同，將透水性混凝土分為透水性水泥混凝土和透水性瀝青混凝土。透水性混凝土主要用于公園、人行道、輕型車輛車行道、停車場以及各種體育設施的地面。

概述透水水泥混凝土是指空隙率為15～25%的混凝土，也稱作無砂混凝土。隨著人類對改善生態(tài)環(huán)境、保護家園越來越重視，透水水泥混凝土也正在獲得越來越多的應用。透水水泥混凝土特別適合用于城市公園、居民小區(qū)、工業(yè)園區(qū)、體育場、學校、醫(yī)院、停車場等等的地面和路面。因為，采用透水水泥混凝土具有下列優(yōu)點：

1)增加城市可透水、透氣面積，加強地表與空氣的熱量和水分交換，調節(jié)城市氣候，降低地表溫度，有利于緩解城市“熱島現(xiàn)象”，改善地面植物和土壤微生物的生長條件和調整生態(tài)平衡。 2)充分利用雨雪降水，增大地表相對濕度，補充城區(qū)日益枯竭的地下水資源，發(fā)揮透水性路基的“蓄水池”功能。

3)能夠減輕降雨季節(jié)道路排水系統(tǒng)的負擔，明顯降低暴雨對城市水體的污染。

4)吸收車輛行駛時產生的噪音，創(chuàng)造安靜舒適的生活和交通環(huán)境，雨天防止路面積水和夜間反光。

5)具有良好的耐磨性和防滑性，有效地防止行人和車輛打滑，改善車輛行駛及行人的舒適性與安全性。

6)冬天不會在路面形成黑冰（由霜霧形成的一層幾乎看不見的薄冰，極危險），提高了車輛、行人的通行舒適性與安全性

7)大量的空隙能吸附城市污染物粉塵，減少揚塵污染。

8)可以根據環(huán)境及功能需要設計圖案，顏色，充分與周圍環(huán)境相結合。

分類到目前為止， 用于道路鋪裝和地面的透水性混凝土主要有三種類型。

1.水泥透水性混凝土

這是以硅酸鹽類水泥為膠凝材料、采用單一粒級的粗骨料，不用或少用細骨料配制的無砂、多孔混凝土。該種混凝土一般采用較高強度的水泥，集灰比為3.0-4.0，水灰比為0.3-0.35?；炷涟韬衔镙^干硬， 采用加壓振動成形，形成具有連通孔隙的混凝土。硬化后的混凝土內部通常含有20%左右的連通孔隙，相應的表現(xiàn)密度低于普通混凝土， 通常為1 700-2 200 kg/ m3?？箟簭姸瓤蛇_15-35 MPa， 抗折強度可達3-5 MPa， 透水系數為1-15mm/ s。該種透水性混凝土成本低，制作簡單， 可用于道路鋪筑及預制成品應用。但由于含有較多的連通孔隙， 其強度及耐磨性、抗凍性是工程應用技術主要指標。

2.高分子透水性混凝土

這是采用單一粒級的粗骨料， 以瀝青或高分子樹脂為膠結材料配制的透水性混凝土。與水泥透水性混凝土相比， 該種混凝土強度較高， 但成本也高。同時由于有機膠凝材料耐候性較差， 在日光大氣因素作用下容易老化， 其性能受溫度影響較大，尤其是溫度升高時， 容易軟化流淌， 使透水性受到影響。因此， 在保證空隙的前提下，抗老化、熱穩(wěn)定性就是保證質量的關鍵。

3.燒結透水性制品

以廢棄的瓷磚、長石、高嶺土、粘土等礦物的粒狀物和漿體拌合， 壓制成坯體， 經高溫煅燒而成，具有多孔結構的塊體材料。該類透水性材料強度高， 耐磨性好， 耐久性優(yōu)良， 但燒結過程需要消耗能量，成本較高， 適用于用量較小的園林、廣場、景觀道路鋪裝部位。1

原材料和配合比設計原材料透水性混凝土的組成材料包括水泥、骨料和水，必要時還可摻入增強劑或減水劑等外加劑。

(1)水泥。由于透水混凝土少用或不用細骨料，可將其看做是粗骨料顆粒與水泥石膠結而成的多孔堆聚結構。研究混凝土的結構破壞特征可以發(fā)現(xiàn)，水泥石與粗骨料界面的粘結強度，往往是混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)。由于骨料的強度遠高于混凝土的強度，因而結構的破壞常常是發(fā)生在骨料界面間的水泥石層中。從而可以看出，水泥的活性、品種、數量是決定混凝土強度的關鍵因素。所以，透水性混凝土要采用強度較高、混合材料摻量較少的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級最好在32．5以上。水泥漿的最佳用量以剛好能夠完全包裹骨料的表面，形成一種均勻的水泥漿膜為適度，通常水泥用量在250~400kg/m3范圍內。

(2)骨料。骨料可以采用普通砂、碎石，也可以采用浮石、陶粒等輕骨料，甚至也可用廢棄建筑物的碎磚、廢棄混凝土等。骨料粒徑的大小，應視透水混凝土結構的厚度和強度而定。通常粗骨料的粒徑不宜過大。大于20mm的骨料應控制在5%以內，最大粒徑不應超過25mm，細骨料含量也不宜太多。試驗資料表明，骨料粒徑愈小，骨料堆積的孔隙率愈大且顆粒間的接觸點愈多，透水性混凝土的強度越高。

透水性混凝土的顆粒級配是決定其強度和透水性的主要因素之一。為了保證透水性混凝土的強度及透水功能，粗骨料通常采用粒徑較小的單一粒級，如10~20mm或5~lOmm。對碎石型的粗骨料除應滿足強度和壓碎指標要求外，針片狀顆粒含量要嚴格控制，且骨料的含泥量應不大于1%。

(3)外加劑。添加一定量的增強劑，有助于提高水泥漿與骨料的界面強度；添加減水劑，有助于改善混凝土成型時的和易性并提高強度；為了改善美觀性，還可以添加一定量的著色劑；添加一定量的消石灰可增加水泥漿的粘性，提高施工時面層的平整度。冬季施工時可酌情采用硫酸鈉、氯化鈣、木素磺酸鈣等早強劑，以加速混凝土的硬化。

配合比設計透水性混凝土的配比設計到目前為止還沒有成熟的計算方法，根據透水性混凝土所要求的孔隙率和結構特征，可以認為1m3混凝土的外觀體積由骨料堆積而成。因此配合比設計的原則是將骨料顆粒表面用水泥漿包裹，并將骨料顆?；ハ嗾辰Y起來，形成一個整體。而不需要將骨料之間的空隙填充密實。1m3透水性混凝土的重量應為骨料的緊密堆積密度和單方水泥用量及用水量之和，大約在1600~2lOOkg的范圍之內。根據這個原則，可以初步確定透水性混凝土的配比。

(1)骨料用量。1m3混凝土所用的骨料總量取骨料的緊密堆積密度的數值，大致在1200~1400kg。其中主要采用粗骨料，細骨料量在控制在20%以內。

(2)水泥用量。試驗資料表明，保證在最佳用水量的前提下，適當增加水泥用量，能夠增加骨料周圍水泥漿膜層的稠度和厚度，可有效地提高透水性混凝土的強度。但水泥用量過大會使?jié){體增多，減少孔隙率，降低透水性。同時水泥用量受所用骨料的粒徑影響，如果骨料的粒徑較小，骨料的比表面積較大，則應適當增加水泥用量。通常透水性混凝土的水泥用量在250~350kg/m3范圍內。

(3)水灰比。水灰比既影響透水混凝土的強度，又影響其透水性。透水混凝土的水灰比一般是隨著水泥用量的增加而減小，但只是在一個較小的范圍內波動。對特定的某一骨料和水泥用量，有一最佳水灰比，此時透水混凝土才會具有最大的極限抗壓強度。當水灰比小于這一最佳值時，水泥漿難以均勻地包裹所有的骨料顆粒，工作度變差，達不到適當的密度，不利于強度的提高。反之，如果水灰比過大，易產生離析，水泥漿會從骨料顆粒上淌下，形成不均勻的混凝土組織，既不利于透水，也不利于強度。一般透水性混凝土的水灰比介于0.20~0.35之間。

(4)拌合水。采用一般結凈的飲用水，單方用水量控制在80~120kg/m3范圍內。

(5)試配檢驗。透水性混凝土拌合物比較干硬，一般采用VB稠度指標來衡量，在10~20s之內比較合適。所以初步計算配合比后，試拌測定拌合物的工作度，可初步驗證配比設計是否合理。然后，在試驗室內配制試塊，按標準方法養(yǎng)護，測定28d強度，最后確定配比。2

本詞條內容貢獻者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學