王曉妍 ，湯國芳 ， ，孟祥輝 ，盧傳泰 ，吳帥 ，馬忠華

（1.徐州市交通控股集團有限公司，江蘇 徐州 221000；2.江蘇誠意工程技術(shù)研究院有限公司，江蘇 徐州 221000）

0 引言

海綿城市是指它能夠像海綿一樣，在自然環(huán)境發(fā)生變化和雨水帶來的災(zāi)害等方面具有良好的“吐納功能”，能夠有效控制地面雨水徑流，實現(xiàn)水資源的有效積存、滲透和凈化，使城市進入綠色健康生態(tài)發(fā)展。

作為 “海綿城市”建設(shè)的主要地面鋪裝材料——“透水混凝土”的生產(chǎn)與應(yīng)用，對我國構(gòu)建“海綿城市”具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究目的

（1）通過“海綿城市”建設(shè)提高地面雨水的滲透能力，改善城市生存環(huán)境。

（2）尋求高強度透水混凝土的配合比以及施工方法，在實現(xiàn)混凝土高透水性的同時，提高混凝土的強度和耐久性。

（3）針對目前透水混凝土性能檢測方法不統(tǒng)一等問題，找到一種透水混凝土試件制作與檢測的簡易有效的方法，使透水混凝土各項指標能夠得到準確體現(xiàn)。

（4）通過工程應(yīng)用制定出合適的透水混凝土配合比設(shè)計、生產(chǎn)、施工、檢測技術(shù)規(guī)程，形成一套完整的透水混凝土生產(chǎn)與施工技術(shù)。

2 研究方案設(shè)計

（1）根據(jù) CCJJ/T135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》進行配合比設(shè)計；

（2）通過攪拌工藝調(diào)整透水混凝土工作狀態(tài)，增加透水混凝土的均勻性；

（3）調(diào)整外加劑性能，減小透水混凝土的坍落度損失和水分蒸發(fā)，使能夠滿足預(yù)拌化生產(chǎn)的要求；

（4）根據(jù)配合比進行透水混凝土配制，記錄混凝土的初始狀態(tài)、性能，制做試驗、檢測所需的各類試件；

（5）進行透水混凝土的檢測與數(shù)據(jù)收集；

（6）研究透水混凝土力學(xué)性能與透水系數(shù)、孔隙率之間的關(guān)系。

3 試驗用原材料

3.1 水泥

采用江蘇誠意P·O 52.5水泥，各項技術(shù)指標滿足現(xiàn)行國家標準 《通用硅酸鹽水泥》（GB175—2007）的質(zhì)量要求。

3.2 骨料

采用徐州明陽采石廠碎石，質(zhì)量符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》（JGJ 52—2006）的要求。

3.3 外加劑

采用徐州鑄建科技ZJ－1高效復(fù)合型外加劑。

4 透水混凝土配合比及試驗結(jié)果

4.1 配合比設(shè)計指標

根據(jù)原材料性能特點和透水混凝土的要求，為了獲得滿足設(shè)計、生產(chǎn)和現(xiàn)場施工要求的透水混凝土，以（抗壓、抗折）強度、孔隙率等為指標進行透水混凝土配合比設(shè)計。

4.2 設(shè)計方法原理

設(shè)計方法詳見CCJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》。

4.3 透水混凝土配合比（表1）

4.4 透水混凝土試驗結(jié)果及性能（表2）

表1 透水混凝土配合比/（kg/m3)

表2 透水混凝土試驗性能參數(shù)

4.5 結(jié)果分析

（1）隨著抗壓（折）強度的增大，透水系數(shù)逐漸減?。▓D1），因為透水效果主要是由內(nèi)部連續(xù)孔隙的多少來決定，透水系數(shù)變小，反映連續(xù)孔隙率也相應(yīng)減少，混凝土就更加密實、強度提高。

（2）抗壓（折）強度隨著孔隙率的減小而增大（圖1），這是因為透水混凝土內(nèi)部是一種骨架孔隙結(jié)構(gòu)[1]，孔隙率的減小必然造成內(nèi)部孔隙的減少，而且抗壓（折）強度與設(shè)計孔隙率的相關(guān)性大于連續(xù)孔隙率。封閉孔隙的存在同樣使得集料之間接觸機會減少，從而引起強度的降低。

圖1 力學(xué)性能與有效孔隙率、透水系數(shù)的變化關(guān)系

（3）透水混凝土主要是粗骨料結(jié)構(gòu)，依靠粗骨料與水泥漿體的粘結(jié)形成強度。細集料很少或沒有，從而形成一定的孔隙率。

總之，透水混凝土的強度主要取決于水泥的性能、水泥用量和空隙率。水泥用量越大，骨料表面包裹的水泥漿越多，對應(yīng)的透水混凝土強度就越高。當然，這是對水灰比(W/C)合適的情況而言的。水灰比大時，水泥漿在拌合物施工成型過程中會沿著孔隙下沉[2]，不僅容易使孔隙堵塞，導(dǎo)致透水性下降，引起漿體分布不均，從而造成強度不均勻。

5 生產(chǎn)施工注意事項

5.1 制備

使用數(shù)量少或特殊部位使用，無法采用大型設(shè)備施工，適合現(xiàn)場攪拌干硬性的透水混凝土，拌合物出機時“手抓成團，落地即散”為最佳拌合狀態(tài)；大型工地可以使用大型攤鋪機械施工，適合在攪拌站預(yù)拌化生產(chǎn)大流動性的透水混凝土，通過調(diào)整，坍落度可達150 mm以上。

透水混凝土生產(chǎn)攪拌順序為：稱料→骨料、50%拌合水→攪拌30 s→膠結(jié)材、50%拌合水→出料→攪拌60 s→加適量減水劑調(diào)整→攪拌60 s→出料。

5.2 運輸

（1）生產(chǎn)透水混凝土的用水量少，膠凝材料相對較多，混凝土水化快，現(xiàn)場攪拌的干硬性透水混凝土一般用平板車或裝載車輸送，應(yīng)控制在30 min以內(nèi)運到施工部位，運輸過程中須使用塑料布覆蓋，防止水分散失。

（2）預(yù)拌化工藝生產(chǎn)的透水混凝土通過專用的復(fù)合型外加劑調(diào)整，從生產(chǎn)到施工結(jié)束不得超過3h。

5.3 攤鋪

透水混凝土施工必須及時準確，由于未攤輔的透水混凝土為松散的多孔性結(jié)構(gòu)，與空氣接觸的表面積大，表面水份蒸發(fā)較快。因此混凝土在倒出運輸車時必須馬上進行攤鋪，松鋪系數(shù)一般為1.05～1.1。將拌合物均勻攤鋪在施工部位，用平板振動器或人工搗實，宜采用低頻振動壓實機[3]，最后用抹平機抹平。振動器振動時間不能過長，防止出現(xiàn)漿體與骨料分離現(xiàn)象，攤鋪應(yīng)該迅速、正確。

5.4 養(yǎng)護

（1）攤鋪結(jié)束時，須立即覆蓋塑料薄膜和草簾，進行保溫保濕，使膠凝材料能夠充分水化。

（2）養(yǎng)護：透水混凝土在施工完成后立即進行保溫保濕養(yǎng)護。

（3）養(yǎng)護時間：高溫時不少于 14 d，低溫時不少于21 d。當在5℃ 以下施工時，養(yǎng)護時間應(yīng)該延長到不低于1個月。

6 應(yīng)用實例

綜合以上的研究，依據(jù)透水混凝土設(shè)計要求，兼顧工作性、力學(xué)性和耐久性，根據(jù)目前的原材料狀況，設(shè)計出不同性能透水混凝土配合比。在室內(nèi)系統(tǒng)試驗的基礎(chǔ)上，按照工程距離及結(jié)構(gòu)不同進行生產(chǎn)、運輸與施工試驗，研究透水混凝土運輸距離、施工方法等對透水混凝土強度及透水性能的影響，測試驗證透水混凝土性能參數(shù)，為建設(shè)“海綿城市”提供重要依據(jù)。

2017年12月，以誠意集團住宅工業(yè)化公司停車場作為干硬性透水混凝土試點工程。該工程面層為C30彩色透水混凝土，基層C20透水混凝土，厚100 mm，鋪設(shè)總面積為300 m2。該項目嚴格按照透水混凝土路面的施工工藝來鋪設(shè)，并設(shè)置排水溝與道路排水系統(tǒng)相連，以緩解暴雨天基層過多積水。通過檢測，所制成的停車場具有良好的透水性能，強度滿足設(shè)計要求，且表面具有防滑、降噪音等多種功能，同時具有質(zhì)樸美觀的視覺效果。

2018年6月，以鑄建建材有限公司停車場作為流動性透水混凝土試點項目，經(jīng)檢測，各項指標符合規(guī)范要求，解決了透水混凝土的大批量生產(chǎn)和長距離運輸困難，實現(xiàn)了透水混凝土的預(yù)拌化。

7 生產(chǎn)成本及生態(tài)環(huán)境效益

7.1 生產(chǎn)成本

由于生產(chǎn)工藝及原材料等因素，目前每平方米透水混凝土的成本為普通混凝土的1.8倍左右。

7.2 生態(tài)環(huán)境效益

（1）增加了城市露天地面透水透氣面積，減輕了集中降雨季節(jié)道路排水系統(tǒng)的負擔。

（2）充分利用雨雪下滲，發(fā)揮透水性路基的蓄水功能，增加了地表相對濕度，降低地表溫度，調(diào)節(jié)城市氣候，改善城市地表植物和土壤微生物的生存條件，緩解城市熱島效應(yīng)，調(diào)節(jié)了生態(tài)平衡。

（3）增加了路面行走舒適感和安全性，吸收城市路面噪聲，創(chuàng)造了舒適的交通環(huán)境。

（4）透水混凝土具有更大的路面摩擦力，可降低路面的反光效應(yīng)，使交通環(huán)境更為安全。

（5）可以吸附城市部分污染物，減少揚塵污染，創(chuàng)造良好的人居環(huán)境。

8 結(jié)語

通過研究，改進了透水混凝土的試驗方法，積累了透水混凝土生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗，解決了生產(chǎn)中的一些實際問題，為試驗方法標準的起草奠定了基礎(chǔ)。推廣和應(yīng)用透水混凝土是改善地下水環(huán)境、建設(shè)“海綿城市”保持現(xiàn)代化城市可持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑，具有顯著的社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。