張佩玲，楊鼎宜，朱金春，史振宇，江虹，孫飛進(jìn)，王長(zhǎng)江

（揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)城市內(nèi)澇現(xiàn)象層出不窮。 暴雨過(guò)后，許多城市都會(huì)一片汪洋，交通堵塞，公共基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)法起到相應(yīng)作用，人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅。 城市路面不透水以及市政排水管網(wǎng)的不暢通，是導(dǎo)致城市內(nèi)澇的主要原因。

人們對(duì)城市出行舒適性的要求隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐步提高。 一方面，柏油瀝青路面和普通水泥混凝土路面越來(lái)越不能滿足當(dāng)今環(huán)保路面的要求，與此同時(shí)，透水性路面逐漸成為城市路面新的選擇。另一方面，城市拆遷擴(kuò)建產(chǎn)生大量建筑垃圾，如何妥善處理好這些廢棄物，是擺在人們面前的一大難題。 利用廢棄骨料來(lái)制備路用透水性混凝土，不僅解決了建筑垃圾的堆放與處理問(wèn)題，而且節(jié)約了天然骨料。

發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)后期就開(kāi)始了對(duì)透水混凝土的研究。 美國(guó)的主要研究方向是透水路面對(duì)地表徑流的抑制作用和對(duì)由地表徑流引起的污染物擴(kuò)散的抑制作用。德國(guó)全國(guó)80%以上的路面為透水路面， 其不同的區(qū)域采用不同材料的透水面層。日本透水路面研究已有40余年，在透水混凝土的材料發(fā)展、規(guī)范制定和現(xiàn)場(chǎng)施工等方面，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 由此可見(jiàn)，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)透水混凝土的研究起步較早，技術(shù)也比較成熟。

我國(guó)研究起步較晚， 從20世紀(jì)末開(kāi)始著手，進(jìn)展緩慢，水平較國(guó)外有較大差距，由于透水混凝土工程應(yīng)用較少，設(shè)計(jì)理念和施工工藝相對(duì)落后。 近年來(lái)，隨著節(jié)能環(huán)保政策的實(shí)施和可持續(xù)發(fā)展觀念的深入人心，透水路面的使用量增長(zhǎng)迅速，很多城市開(kāi)始使用和推廣透水路面，但基本上還處于試驗(yàn)階段，沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 再生骨料透水性混凝土的研究工作也剛剛起步，隨著研究的深入和實(shí)際工程的應(yīng)用， 其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將日益突出，前景廣闊。

1 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

根據(jù)使用功能的不同，透水路面可以分為行車透水路面和人行道透水路面。 根據(jù)水流路徑的不同，透水路面可以分為排水型透水路面、半透型透水路面和全透型透水路面。 此分類的工程意義在于，各透水路面的功能要求不同，前兩者主要用于避免路面積水，雨水不能透過(guò)路基滲入地下，而全透型除此之外，還有補(bǔ)給地下水的功能，此分類還考慮了土基承載力和降雨?duì)顩r的不同。

再生骨料透水性混凝土路面和普通混凝土路面相比，有著多方面的優(yōu)勢(shì)：①使雨水的收集和處理分散， 在徑流還未產(chǎn)生時(shí)就將其全部或部分消除，緩和徑流高峰，有效降低城市地表徑流系數(shù)；②雨水順著面層材料的孔隙下滲到基層和土壤，再經(jīng)土壤繼續(xù)向下滲透，維持土壤的生態(tài)環(huán)境，補(bǔ)充地下水源；③面層以下的基層和土壤有天然的過(guò)濾作用，可以截留下滲雨水帶來(lái)的地面污染物，其生態(tài)功能可以凈化污染物，降低排入水體中的污染物濃度；④透水面層的孔隙增大了路面的透水性和透氣性，使路面具有呼吸功能，從而加強(qiáng)地表與空氣之間能量與物質(zhì)的交換，調(diào)節(jié)城市的氣候，緩解“熱島效應(yīng)”，尤其是在陽(yáng)光暴曬的夏季，對(duì)降低路面表層溫度具有很大的作用；⑤如果路基不透水，大量的雨水也可以暫時(shí)儲(chǔ)存在基層和面層的孔隙中，通過(guò)蒸發(fā)作用可以提高空氣的濕度；⑥面層的凹凸構(gòu)造和上下連通的孔隙可降低噪音，為人們創(chuàng)造安靜的城市環(huán)境；⑦建筑垃圾的堆放和處理也會(huì)隨再生骨料透水性混凝土的應(yīng)用迎刃而解；⑧骨料可再生利用這一性質(zhì)符合循環(huán)再生原則，綠色環(huán)保，對(duì)于推廣和使用，國(guó)家也有相應(yīng)的稅收減免政策。

再生骨料透水性混凝土是由骨料(天然骨料、再生骨料、不含或少含細(xì)骨料)、水泥、水、外加劑和摻合料等按一定比例制成的具有連續(xù)孔隙構(gòu)造的多孔混凝土。再生骨料透水性混凝土的配合比設(shè)計(jì)受眾多因素的影響。下文主要介紹由骨料、水灰比、設(shè)計(jì)孔隙率、外加劑和設(shè)計(jì)方法所產(chǎn)生的影響。

2 配合比設(shè)計(jì)的主要影響因素

2.1 骨料

再生骨料透水性混凝土的骨料粒徑越大，內(nèi)部骨料之間的咬合點(diǎn)越少，骨料與水泥漿體間的粘結(jié)力下降，導(dǎo)致透水混凝土整體強(qiáng)度下降。 再生骨料是對(duì)已有的混凝土進(jìn)行破碎后二次加工所得，其內(nèi)部存在微裂縫，并且粒徑越大，存在微細(xì)裂縫的概率越大，數(shù)量越多?；炷潦軌哼^(guò)程中，這些內(nèi)部微小的裂縫會(huì)快速展開(kāi)，加速再生骨料透水混凝土強(qiáng)度失效。 骨料粒徑減小，混凝土顆粒間的孔隙尺寸就會(huì)減小，骨料之間的咬合點(diǎn)增加，可提高整體強(qiáng)度。 但是，孔隙尺寸的減小增加了透水混凝土有效孔隙被水泥漿堵塞的概率，這在一定程度上減小了透水混凝土的透水性能。

綜上分析可知，適當(dāng)?shù)脑偕橇狭?，?duì)透水混凝土取得適宜的強(qiáng)度和孔隙率有著重要的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可以得到， 當(dāng)粒徑取為10～16 mm∶16～20 mm(4∶6) 時(shí)，透水混凝土能兼顧強(qiáng)度和透水性能。

2.2 水灰比

再生骨料透水性混凝土的水灰比對(duì)其強(qiáng)度和透水性具有重要的影響，過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)影響其性能的正常發(fā)揮。水泥用量一定，減少用水量，即降低水灰比，水泥漿體變得干稠，無(wú)法均勻包裹骨料顆粒表面， 骨料顆粒與水泥漿體之間的粘結(jié)力下降，削弱透水混凝土的強(qiáng)度。水泥用量一定，提高用水量，即提高水灰比，水泥漿體能充分包裹骨料的表面，工作性較好，但是由于漿體的流動(dòng)性變大，堵塞混凝土底層連通的孔隙， 降低混凝土的透水系數(shù)，使透水混凝土失去其透水性的優(yōu)勢(shì)。

一般而言， 透水性混凝土水灰比通常介于0.25～0.35之間，0.28～0.32之間性能更佳。

2.3 設(shè)計(jì)孔隙率

再生骨料透水性混凝土選用合適的設(shè)計(jì)孔隙率，保證兼顧透水混凝土的強(qiáng)度和透水性，這點(diǎn)尤為重要。

楊楊和鄭木蓮等分別對(duì)透水混凝土的孔隙率與透水系數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分別介紹了孔隙率和透水系數(shù)的測(cè)定方法，并提出透水混凝土設(shè)計(jì)孔隙率和透水系數(shù)成線性關(guān)系的結(jié)論。 研究表明，當(dāng)設(shè)計(jì)孔隙率控制在15%～25%時(shí)， 制備出的透水混凝土具有合適的總孔隙率和有效孔隙率，這在一定程度上保證了混凝土的透水性能。根據(jù)實(shí)際的工程要求，選擇合適的設(shè)計(jì)孔隙率，是進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。

2.4 外加劑

硅灰等活性礦物成分對(duì)透水混凝土的強(qiáng)度有較大改善，抗壓強(qiáng)度隨著硅灰摻量的提高，逐漸增加。 因?yàn)楣杌冶人囝w粒更小，它能填充在水泥顆粒之間的空隙，進(jìn)而改善膠結(jié)料的級(jí)配。 硅灰的填充效應(yīng)與微集料效應(yīng)置換出來(lái)的水和水泥中的有效成分繼續(xù)反應(yīng)，促進(jìn)進(jìn)一步水化，增加漿體的粘結(jié)強(qiáng)度。需要注意的是，從本人試驗(yàn)的情況來(lái)看，硅灰配合減水劑共同使用， 效果比單獨(dú)摻入硅灰要好，因?yàn)闇p水劑具有分散作用，將硅灰顆粒分散開(kāi)來(lái)，充分填充空隙，提高再生骨料透水性混凝土的強(qiáng)度。

2.5 設(shè)計(jì)方法

再生骨料透水性混凝土的配合比設(shè)計(jì)采用體積法，體積法的基本設(shè)計(jì)思路與碾壓混凝土的填充包裹理論相類似。根據(jù)粗集料緊密堆積密度計(jì)算單位體積粗集料用量，粗集料緊密堆積孔隙率和設(shè)計(jì)孔隙率來(lái)計(jì)算膠結(jié)料漿體體積， 確定適宜的水灰比，選用合適的水泥強(qiáng)度等級(jí)，按照公式計(jì)算出單位體積水泥用量和單位體積用水量，外加劑和增強(qiáng)料的用量按照水泥用量的百分比進(jìn)行計(jì)算，然后換算成相應(yīng)的體積。

3 結(jié)語(yǔ)

（1） 再生骨料透水性混凝土路面具有透水、凈水、吸聲降噪和調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境等功能，其研究尚處于起步階段，應(yīng)用前景廣泛。

（2）再生骨料的顆粒級(jí)配、水灰比、設(shè)計(jì)孔隙率、外加劑和設(shè)計(jì)方法等都是再生骨料透水性混凝土的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的影響因素。

（3） 再生骨料透水性混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，主要把握兩個(gè)重要指標(biāo)：一是強(qiáng)度指標(biāo)，二是透水指標(biāo)。

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