黄静宜

（重庆交通大学 土木建筑学院，重庆 400074）

路用透水混凝土研究现状与展望

黄静宜

（重庆交通大学 土木建筑学院，重庆 400074）

随着国民经济的发展，我国城市化进程有了显著提高，城市化的快速发展使得地面的不透水面分布比率的不断上升。本文通过国内外文献的调研对透水混凝土路面的研究现状进行了系统阐述，同时提出了未来研究的方向。

透水混凝土；水泥制品；路面；道路工程

0 引言

混透水混凝土是由特定级配的集料、水泥、水和外加剂等按特定比例拌制，经特殊工艺成型的蜂窝状混凝土，又称为多孔混凝土。其集料骨架间含有大量的贯通性孔隙，并多为直径超过1mm的大孔，孔隙率通常在15%～25%之间。在保证一定透水性的情况下，其抗压强度一般在3.5MPa～28MPa之间，烧曲强度一般在l.0MPa～3.8MPa之间。透水混凝土的渗透系数一般为2.0min/s～5.4mm/s，有的甚至能够达到12mm/s。欧美和日本等发达国家基本上从二十世纪七、八十年代就开始研究透水混凝土，并将其作为透水路面材料应用于广场、步行街、道路两侧和中央隔离带、公园内道路及停车场等。近些年，国内外学者对透水混凝土展开了更为深入的研究，并已经有了大范围的工程应用，它不仅可以用作路面材料排水，而且还可以作为桩体材料应用于复合地基。

1 透水混凝土路面

近年来，随着国民经济的发展，我国城市化进程有了显著提高，城市化的快速发展使得地面的不透水面分布比率的不断上升。城区不透水面积的增加引发了一系列的城市生态环境的改变，其中近些年出现的最严重的问题之一就是城市路面降雨产流量增大，洪流系数明显偏大，降雨产生的地面洪流由于无法渗入地下而形成市区内错积水灾害，比如2012年发生在北京的7.21暴雨引发的诱灾造成了重大人员伤亡和经济损失，2013年7～8月两个月里中国各地遭不同强度的暴雨袭击，城市中已是水漫金山，严重影响百姓们得正常生活。大雨大港，小雨小淹，排水不畅已经成了城市的顽疾，这给城市建设者们敲响了警钟。因此，如何能使降雨不产生或尽量少产生地表洪流成为国内外城市(尤其是大都市)建设过程中十分关注的问题。试图将雨水全部汇入下水管道排入河道的做法不仅花费巨大而且不符合可持续发展观;而使雨水入渗土壤、补充地下水资源或者加以储存利用已成为目前国际上推崇的主流思路。

透水混凝土是一种环境友好型高渗透性材料，在城市道路中得到了广泛应用。透水混凝土作为道路的路面铺装材料，有着很好的透水性和通气性。利用透水混凝土良好的渗透性来排除多降雨地区的积水始于20世纪70年代，研究表明，透水混凝土路面的高孔隙结构能让雨水有效渗入地下，减少城市地表洪流，此外，贯通性孔隙具有吸音、降噪的功能。透水混凝土路面还具有良好的生态功能，可以使入渗的雨水水质得到净化，并可调节地表温湿度，有效减缓城市热岛效应。在可持续发展理念指导下，近几年我国透水混凝土路面工程研究应用迅速发展，这将对解决大都市的市内排水不畅问题起到巨大的作用。

透水混凝土路面与普通路面最大的差异就在于透水性，而影响路面透水性的主要因素就是孔隙率。研究表明，要保证路面透水的有效性，透水混凝土的孔隙率需大于8%。然而在透水混凝土路面建成后，由于矿物或有机的细颗粒会随着水流不断进入孔隙，孔隙会因堵塞而导致路面渗透性能不断降低，从而难以发挥透水路面的功能，使其演变成非透水路面，造成经济上的浪费。由于国际上对透水混凝土的透水性能的研究刚刚起步，而在防止透水混凝土路面堵塞方面的研究较少，且主要偏重于现象上的实验分析，或仅在二维层面上进行研究。目前，国内还没有关于透水混凝土路面堵塞的研究。因此，本文拟借助试验研究透水混凝土渗透性演变及堵塞的细观力学机理，为透水路面设计、施工方案和参数的选取以及养护维修措施的制定提供科学有效的依据，推动透水混凝土路面病害学领域的研究和发展，为透水路面的大规模推广提供有力保障，从而为因城市化造成的不透水面积不断扩大，及由此引发的严重的城市洪漠问题提供一条有效的解决途径。

2 透水混凝土桩

目前，用于加固地基的桩体一般可分为刚性桩、柔性桩(或半刚性桩)、散体桩。砂桩、碎石桩等散体桩的渗透性能好，能够起到加速地基排水固结、减小地基液化势的作用，但是由于散体桩桩体本身的强度和刚度较低，其加固后的复合地基的工后沉降较大，承载力提高效果不显著；素混凝土桩、CFG桩等刚性桩具有较高的刚度和强度，复合地基承载能力显著提高，但由于刚性桩透水能力较差，所以复合地基固结速度缓慢，抗震性能差。而透水混凝土材料制作的桩体集合了刚性桩和散体桩的优点，将透水混凝土桩用于加固地基时，不仅能使地基承载力明显提高，而且具有显著的减压降沉效应，还能够提高地基抗震性能，防治地基土的液化。

但是透水混凝土也存在缺点，由于其透水性好，孔隙率大，所以在地基土体发生管涌时，土体中的细颗粒就很易堵塞在透水混凝土桩的孔隙内，使其透水性能失效。当地基土的渗透比降超过其临界渗透比降时，在渗流水的作用下，填充在土体骨架空隙中的细颗粒在空隙中移动，并随水流向下游迁移，细颗粒被渗水带走而在地基土体中形成渗流渠道，这种地质现象称为管涌。管涌现象主要发生在无粘性土土层。

为此，本文对管涌引起的透水混凝土桩的堵塞演化过程进行了试验研究，分析管涌发生过程中透水混凝土桩堵塞状态，并通过研究透水混凝土孔隙率、管涌细颗粒的粒径与掺量、桩周土体的密实度以及桩间距对管涌引起的透水混凝土桩孔隙堵塞的影响，深入分析了透水混凝土的堵塞机理。

3 目前存在的问题

与普通混凝土不同，透水混凝土是一种骨架-空隙结构，它是以单粒级粗集料作为

裝骨架，将包裹在粗集料颗粒的表面的水泥净装或含有极少量细集料的砂 薄层作为粘结层，使粗集料颗粒相互结合在一起形成一个整体。透水混凝土虽然具有较高的透水性能，但其力学性能与普通混凝土相比有所下降，因此，在保证其透水性能基本不变的基础上，如何提高其强度和耐久性是专家们目前的研究重点。目前，透水混凝土的设计和施工技术等很多理论研究与应用还有待完善和全面推广。

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