透水植生混凝土研究现状及展望★

丁文超 杜亚辉 俞 鹏 楼纪昂

(浙江大学宁波理工学院，浙江宁波 315100)

1 概述

进入21世纪后，随着人口的增加，人均资源拥有率降低。同时，资源的消耗(煤炭，石油)远大于新资源(风能，核能)的开发。而且，人类对自然的大量开发使得自然环境遭受了巨大的破坏，有些甚至是难以挽回的。随着科学技术的发展，科研人员不断的研究新技术取代过去的技术，以期望缓解人类活动对自然的破坏。自从1824年水泥混凝土发明之后，混凝土因其原材料广泛，制作工艺简单，大量应用于房屋，桥梁等基础设施建设。但是，混凝土的使用也给人类和地球环境带来了诸多负面影响。随着城市化进程的加剧，城市路面被混凝土地面覆盖，但是密实性的普通混凝土缺乏呼吸性，吸收热量和渗透雨水的能力也很差，严重影响地表绿色植物正常生长。产生的“热岛现象”，恶化了环境，加重了城市排水设施的负担［1］。20世纪80年代以后，全世界的专家学者开始研究如何改善混凝土的生产和使用，研究新型混凝土材料，以期减轻给环境造成的负担。本文查阅大量文献资料，系统地介绍了透水植生混凝土的选材和施工工艺，旨在促进透水植生混凝土在我国的推广应用。

2 透水植生混凝土的研究现状

目前，透水植生混凝土在我国虽有地区已在生产使用，但技术尚未成熟，仍处于起步阶段。

1)透水植生混凝土的配合比设计。透水植生混凝土是由水、胶凝材料、粗骨料，外加增稠粉和减水剂组成的。采用粒径为10 mm～15 mm的粗骨料作为骨架，水灰比控制在0.25～0.35，混凝土的骨料用量由紧密堆积密度算出。水泥净浆包裹在粗骨料颗粒的表面，作为骨料与骨料之间的胶结层，并在水化之后形成多孔的堆积结构［2］。透水植生混凝土必须满足孔隙率，强度以及pH值的要求，因此对材料的选用是较严格的。

2)透水植生混凝土的施工工艺。与普通混凝土的一次投料法不同，透水植生混凝土采用“造壳法”:先将骨料倒入搅拌机，加部分水搅拌30 s，搅拌使碎石表面湿润后，再加粉剂搅拌30 s，最后加剩余水。1 min以后加减水剂搅拌，整个搅拌过程确保在4 min以上，以保证水泥水化反应的充分进行。研究结果表明:“造壳法”在孔隙率变化不大的情况下，可显著提高混凝土的强度，因此“造壳法”是值得推广的搅拌工艺。普通混凝土为达到一定的密实度，一般采用振动成型方式，但是由于透水植生混凝土的特殊性能，该工艺会破坏透水植生混凝土的透水层，故该工艺不适用于透水植生混凝土。透水植生混凝土的成型方式宜采用压实法，现场施工时采用碾压工艺［3］。

3)透水植生混凝土的孔隙率及强度。透水植生混凝土同普通混凝土一样，要具备一定的强度。同普通混凝土不同的是，透水植生混凝土为了使植物可以生长，内部含有一定的孔隙率。目前的研究结果显示，透水植生混凝土的孔隙率一般不低于20%。如:日本生态混凝土护岸工法规定，对以植生为主的护坡植生混凝土，孔隙率需在21%～30%之间;对于承受流水严重冲刷的护岸植生混凝土，孔隙率需在18%～21%之间［4］。透水植生混凝土的测定方法为:将标准体积150 mm×150 mm×150 mm的混凝土试块放于标准养护室中养护28 d，然后测其强度。查阅大量文献及研究资料，国内大多认为透水植生混凝土28 d的养护强度在10 MPa～20 MPa之间。

4)透水植生混凝土的pH值。透水植生混凝土上可以种植各式各样的植物，但它们又有各自生长所需的pH值，这个条件是十分严苛的。因此我们必须严格控制混凝土中的pH值，确保植物正常生长。

国内测定混凝土pH值的通用方法为酸碱中和滴定法［5］:将70 mm×70 mm×70 mm的两个试块浸没于蒸馏水中并密封，隔绝外界空气，24 h后取定量水样用稀盐酸滴定测pH值，来反映混凝土内部的酸碱环境。

3 透水植生混凝土存在的问题及前景展望

从目前的研究与应用状况来看，我国在透水植生混凝土方面的应用技术仍处于起步探索阶段，但在欧美日韩等一些发达国家已经快速发展。而且，透水植生混凝土的研究开发对环境保护，资源可持续发展方面有着显著的效果，符合时代发展的趋势。因此，为了可持续发展，我们要进一步将透水植生混凝土推广应用。但这又存在诸多困难和技术问题，比如如何改善透水植生混凝土的制作工艺和成型工艺，还要具备足够的强度和孔隙率;为了确保植物能够生长，还要有适宜的酸碱环境;还要保障后期植物的正常生长以及混凝土的耐久性。

而且透水植生混凝土不仅可以改善传统混凝土结构透气性和透水性不佳的缺点，还可以调节空气的温度和湿度，保护地下水资源，避免产生“热岛现象”，对缓解全球气候变暖起了一定作用。值得一提的是，透水植生混凝土还可起到吸收粉尘及汽车尾气的作用，对现在环境污染严重的城市，尤其是PM2.5污染严峻的城市。随着空气污染的加剧，人们的出行受到了严重的干扰。如果国内大面积普及透水植生混凝土，就可以起到明显的调节空气污染的效果，因此透水植生混凝土是一种理想的新型环保材料。

［1］马雪英，杨 欣，吕兴国.透水混凝土的研究与应用［J］.科技导航，2009(6):48-52.

［2］孟宏睿，陈丽红，薛丽皎.透水混凝土的配制［J］.建筑技术，2005(1):29-31.

［3］姜伟民.植生混凝土综述与开发应用研究［J］.混凝土，2009(7):97-98.

［4］周锡玲，张 胜.绿化混凝土制备及应用技术［J］.粉煤灰，2010(2):42-44.

［5］朱伶俐，何小芳，谢玉芬.绿色多孔混凝土的试验研究［J］.混凝土，2006(7):11-13.