透水混凝土的应用现状研究

邓显石，阳 芳

(湖南环境生物职业技术学院 园林学院，湖南 衡阳 421005)

0 前 言

党的十八大以来，国家大力推进生态文明建设，为了积极响应国家对生态环境的重视，生态文明建设已然成为我国发展的主题。透水混凝土作为一种新型绿色环保材料，能够有效改善城市路面积水、保护地下水、吸声降噪，在工程建设领域中得到广泛应用[1]。随着混凝土行业迅速发展，粉煤灰、矿粉等作为混凝土掺合料需求量日益增加，粉煤灰和矿粉供不应求。石灰石粉在我国资源储藏丰富、易于加工、运输方便,已在工程材料领域大量应用，而且在砂石的生产中也产生了大量的石灰石粉，严重地危害了自然生态环境，还造成了资源的浪费。合理使用石灰石粉，减少石灰石粉污染和浪费，对于推进生态文明建设及自然资源的可持续发展有重大意义，石灰石粉作为混凝土一种新型矿物掺合料，如何正确有效使用，已成为工程材料的研究重点。

透水混凝土作为一种新型生态环保材料，要制备形成多孔状混凝土材料，故没有细骨料，而是由水泥、粗骨料、水和一定比例外加剂拌制而成的蜂窝状多孔混凝土，具有良好的透水性，早期主要由欧美、日本等发达国家为改善城市路面积水、补充地下水资源等开发利用，至今已有100余年的历史[2]。目前，透水混凝土主要应用于路面铺装，在室外体育场、广场、停车场、非机动车道及园林景观工程等实际工程中大量应用。影响透水混凝土的性能因素众多，国内外专家主要在透水混凝的制备和使用性能等方面展开了大量研究。

1 透水混凝土制备研究

混凝土是指用胶凝材料水泥、粗骨料、细骨料及水按相应比例经拌制、振捣而成，目前作为最主要的工程材料之一，在研究制备及工程应用方面均已非常成熟。透水混凝土作为混凝土的一类环保新品种，其制备过程和普通混凝土类似，目前透水混凝土主要应用于路面，最初是为了解决路面积水等问题，基于透水混凝土的特殊性能要求，在制备过程中仍要考虑多种因素的影响。美国在20世纪60年代就开始了透水混凝土的配合比设计研究[3]。爱荷华州立大学在透水混凝土制备、推广使用等方面进行了比较系统的研究[4]。有研究表明目标孔隙率、水胶比对透水混凝土配合比设计影响较大[5]。有学者运用浆体包裹理论方法进行透水混凝土的配合比设计研究[6]。陈晋栋等[7]借鉴可压缩堆积模型,考虑集料堆积密度与干密度之间的关系，引入比例因子概念，提出一种新的透水混凝土设计方法。陈国华等[8]通过试验研究了掺入硅灰、可再分散胶粉配制C30透水混凝土，推导其最优掺量。为了资源的可持续发展，维持生态平衡，混凝土制备过程中出现了许多新的掺合材料，粉煤灰作为目前混凝土制备过程中重要的掺合材料之一，同样也被用于透水混凝土的制备。研究表明一定掺量粉煤灰能够有效提高透水混凝土的透水系数，可用于制备高透水性混凝土[9]，同时粉煤灰还能够代替一定部分的水泥用于制备透水混凝土。在透水混凝土制备中使用硅灰作为掺合材料也具有与粉煤灰类似的作用。同时学者们对粉煤灰与硅灰等其他可掺物质按一定比例复掺制备透水混凝土也开展了相关研究[10]。由于透水混凝土为多孔状蜂窝结构，其强度不高，在实际应用于路面建设过程中存在强度不足的缺陷，在透水混凝土中掺入一定比例的钢渣等硬质高强材料，能够有效改善其整体强度不高的问题[11]。

综上，透水混凝土制备方法有很多，但随着透水混凝土在工程建设中的逐步推广，人们对透水混凝土的功能需求越来越多，目前既能推进资源可持续发展又能满足应用要求的高性能透水混凝土制备研究成为未来的发展方向。

2 透水混凝土的性能研究

透水混凝土能有效改善硬化路面积水情况，还能有效补充城市地下水资源。随着透水混凝土工程建设领域的不断推广，透水混凝土不单单仅满足透水要求，还需同时具有一定的强度、吸声降噪等性能。针对透水混凝土的诸多性能方面，国内外专家主要从透水混凝土透水性能、力学特性、吸声降噪等使用性能方面进行相关研究。

2.1 透水混凝土透水性能研究

由于透水混凝土只含粗骨料，其骨料级配相对单一，在成型过程中形成的孔曲折度较大，由于环境中粉尘等固体颗粒物质较多，透水过程中易发生堵塞。透水混凝土的透水性能成为研究热点，透水混凝土在实际工程应用中透水性能优劣评价的主要参数是透水系数。透水混凝土的透水系数影响因素众多，相关研究表明其孔隙结构是透水系数的主要影响因素[12]。

2.2 透水混凝土力学特性研究

透水混凝土孔隙率高，颗粒间胶结点较少、接触面积小，故其承载能力较低。为了有效提高透水混凝土强度，能在工程中更广泛的应用，选用小颗粒骨料、掺入适量矿渣制备透水混凝土能有效提高普通透水混凝土抗压强度。在透水混凝土制备过程中掺入废弃混凝土和橡胶颗粒降低了其抗压和抗拉强度，若掺入钢渣能明显地提高透水混凝土的弯拉强度，但损失了抗压强度[13]。

综上，在透水混凝土力学性能研究方面主要是抗压强度、抗拉强度及抗折强度等。

如何制备透水性能好，且强度高、力学性能好的透水混凝土，对更大范围地推广透水混凝土使用很有必要。

3 石灰石粉应用于透水混凝土

3.1 石灰石粉在混凝土行业应用现状

混凝土作为工程建设领域最主要也是使用最广泛的材料之一，市场需求旺盛。石灰石在我国资源丰富、易于粉磨，当下已成为混凝土生产的重要掺合材料。同时在石灰石生产、加工成其他产品的过程中，也会产生大量石灰石粉，若对这些石灰石粉不加以利用，不仅浪费了资源，而且会造成空气质量下降等环境污染问题。石灰石粉如何有效地应用于混凝土生产中成为重要研究热点。石灰石粉用于混凝土生产主要是用作矿物掺合料、取代部分水泥等[14]。石灰石粉作为一种活性不高的材料，在混凝土生产过程中掺入适量能够有效地取代部分水泥，提升水泥水化速度，合适掺量还能提高混凝土的抗压强度及耐久性。随着石灰石粉在混凝土生产中不断推广，为了规范石灰石粉的使用，目前我国也制定了相应标准[15]。

石灰石粉作为混凝土制备重要的掺合材料之一，目前在透水混凝土制备过程中研究较少。随着透水混凝土的继续推广，有效地把石灰石粉应用在透水混凝土中很有必要。

3.2 石灰石粉在透水混凝土制备中的应用

在我国，随着城市建设质量要求不断提高，乡村振兴战略逐步落实，为更好地推进工程建设，利用好、珍惜好每一寸土地，必将全面开展精品工程建设，工程材料的选择作为精品工程建设的重要阶段，材料的安全性、耐久性、生态性及经济性等方面成为评价标准。透水混凝土作为一种环境友好型材料，能够有效地改善硬化地表积水、补充地下水，同时还具有固结基层土壤及吸声降噪等功能，既环保又惠民，在公园、道路、广场等工程建设领域有广阔的应用前景。石灰石粉在普通混凝土行业的应用已日趋成熟，较好地缓解水泥、粉煤灰等的需求压力。相信在不久的将来，资源丰富的石灰石粉如何有效地应用于透水混凝土会成为学者们的研究热点。

4 结 语

1)在保证透水混凝土透水性能的同时，很难保证其强度，如何制备其透水性能与强度俱佳的最优组合，是透水混凝土应用研究方向之一。

2)为了资源的可持续发展，在制备透水混凝土时可以考虑多种类型掺合料复掺，发挥不同掺合料之间的协同效应。

3)将石灰石粉作为透水混凝土制备的原材料，其资源丰富，能较好地缓解粉煤灰等其他掺合材料的需求压力。

4)通过研究同时满足多种功能需求的高性能透水混凝土，制备多功能的高性能透水混凝土，推动透水混凝土由主要应用于轻量化道路向普通承重道路及其他应用领域普及。

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