透水混凝土在道路排水设计中的应用

周海玲 刘永胜

(1.安徽建筑大学 城市建设学院 ，安徽 合肥 238076；2.合肥市新庆申新型建材有限公司，安徽 合肥 231200)

随着城市化进程的不断加快，道路的发展逐渐在我国城市化的发展中起重要作用。且我国的交通事业正处在不断发展时期，交通科学技术也得到了迅猛的发展，但在道路设计中也涌现出了各种各样的问题。其中最重要的是道路的排水设计功能不通畅的问题，在城市中经常会出现排水不及时造成内涝的场景，因此，人们在道路建设时也越来越重视公路的排水设计。自新中国成立以来，我国的公路排水工程设计经历了漫长的发展，已小有规模，特别是透水混凝土的研究发明，将会对我国道路排水设计有着良好的影响。由于这种混凝土中往往不含或只含少量的细骨料，在混合之后就是一层很薄的水泥浆，把粗骨料包裹形成骨架，因此，这种材料具有透气的性能。把这一性能应用到道路设计中能有效地解决道路排水问题。

1 道路排水设计的重要性

道路进行排水设计，不仅是要选取合适的路面结构材料，同时，也要结合该地区的降雨情况及道路修建当地的气候等种种因素来设计道路的排水系统。这是因为在我国各个地区，在夏季进行降雨时，雨水只能够通过道路中的排水系统再排向其他地方。因此，在对道路进行排水设计时，除要先设计好独特的排水管道，也应该选取合适的道路铺设材料，如混凝土的种类选取[1]。目前，传统混凝土在一定程度上并不利于道路排水，这是因为传统混凝土中含的骨料大部分都是细骨料，并没有特别大的缝隙给水流经过，这就导致在下暴雨时道路积水缓解不通畅，不利于排水，因此，道路的排水设计应选取合适的混凝土。

目前，在道路排水设计中，最为方便和可靠的就是透水混凝土。透水混凝土有着非常好的透水性能，因此，把透水混凝土应用在道路中能方便雨水的下渗，使雨水不积在道路中，从而方便交通行车安全。由于城市道路的修建改变了区域的自然分布，也使雨水只能透过道路来进行分散，因此，应该加快对道路的排水设计和应用。

2 透水混凝土

2.1 透水混凝土的结构特点

透水混凝土从成分组成上来说，是由粗骨料和其他材料按一定的比例混合而成的。相比传统混凝土来说，透水混凝土由于不含细骨料或仅有一点细骨料，因此，在结构中间有很多缝隙。除此之外，透水混凝土相比传统混凝土来说结构还比较轻，并不沉重，这也是由于透水混凝土中含粗骨料缝隙多而造成的。很多城市路面采用的混凝土都是传统混凝土，虽然能够使道路更加结实，但有一个致命的特点，就是排水功能不通畅。因此，如果把透水混凝土做成路面，雨水可通过透水混凝土中的缝隙来加速路面的排水状况，这一特点可以帮助我国很多在夏季容易下特大暴雨的城市解决道路积水的局面。

2.2 我国对于透水混凝土的研究

透水混凝土的最早提出是在国外。最早由英国施工队偶然之间做了出来，当时英国施工队在进行混凝土的混合时，恰巧由于细骨料没有了，而当时的道路建设也十分紧急，并没有时间再进行骨料的筹集。因此就在水凝土中加入了粗骨料，没想到这一偶然的添加反而出现了透水混凝土，并且发现这种新型的透水混凝土能够方便道路的排水。我国对于透水混凝土的研究和应用都比较晚，最早是由中国建筑材料科学研究院首先研制出的。而在透水混凝土的应用方面，则是在2005年北京市某项道路工程中率先使用。此后，人们开始意识到透水混凝土在道路排水系统的特殊作用，能有效地缓解城市中的道路积水等问题，在这之后人们开始广泛应用透水混凝土[2]。透水混凝土在北京奥林匹克森林公园和上海世博会园区都得到了成功的应用。而我国应用透水混凝土面积最大的则是2009年西安的国家遗址公园中的应用。

2.3 透水混凝土路面与传统混凝土路面的比较

传统混凝土路面的特点就是坚固耐用，但这也在一方面反映出传统混凝土的透水性能非常差。因此，传统混凝土构成的路面只能够依靠有限的地下污水管道来进行道路排水功能。这给城市排水系统增加了很多负担，很容易造成道路排水不及时，从而影响公共交通的状况。由于传统混凝土中的雨水下渗直接流入到地下水中，导致目前我国地下水位的不断下降，因此继续采用传统混凝土路面有可能会导致路面发生下陷的情况。除此之外，传统混凝土路面中的积水与城市中的污染物混合也会严重影响城市卫生，给城市绿化带来很大负担。但对于透水混凝土路面来说，由于透水混凝土中间几乎不含有细骨料，雨水可以通过透水混凝土中粗骨料的缝隙来加速排水。因此，相比于传统混凝土来说，透水混凝土能大大加速道路的排水功能。

3 透水混凝土在道路排水设计中的应用

由于透水混凝土材料的特殊，内部的空隙比较大而且空气数量也多，所以，采用透水混凝土作为路面结构，能够使路面具有良好的排水功能。在透水混凝土对道路排水设计应用时，来自清华大学的韩建国教授针对美国某大学的透水水泥混凝土停车场进行了分析和考察，发现这个停车场的混凝土是由透水混凝土和普通混凝土两者互相建造而成的，并且这两种混凝土的组成成分都是各自一半。韩建国教授对这个停车场的效应观察之后发现，晴天透水混凝土路面的性能比较差，较传统混凝土来说，并没有较强的抗弯变形性能，在晴天时，透水混凝土经过一定时间的使用，会在表面形成微小的裂缝，因此，透水混凝土并没有普通混凝土那样的强度和抗压能力[3]。相反，在雨天时由于透水混凝土的透气透水效果非常好，所以路面上几乎没有积水。相反观普通水凝土，由于路面有积水，会给人造成眩光的现象。因此，从这里可以发现在排水性能方面，透水混凝土具有明显的优势。但在应用中同样也发现透水混凝土的优点就是承载力很低，而且表面容易发生出现裂缝的现象。面对这种情况时，在水灰比一定的情况下，应增加水泥的用量，这样能够显著地提高透水混凝土的抗压能力。下面简要分析透水混凝土在道路排水设计中的因素和缺点。

3.1 采用透水混凝土对路面进行排水设计的考虑因素

目前，由于我国对透水混凝土的应用并不广泛，而透水混凝土具备一个显著的缺点那就是承载能力差，抗压能力弱，因此，目前我国的透水混凝土并没有应用在道路的主要干道或是承载道路中，只用于能够进行景观的路面。正是因为景观路面如果有积水，那么将对景观造成破坏，而把透水混凝土应用到景观路面中，可利用其渗水性强的特点加速路面排水。目前，市面上把透水混凝土列为一种绿色生态型的混凝土，就是由于透水混凝土有着对城市的强烈生态效果，有利于城市具有良好的生态环境效益，同时，也有利于保护城市中的水资源。

3.2 透水混凝土中对道路排水设计的渗透性和存储能力

透水混凝土在道路排水设计中应用时，保证渗透性和存储能力。至少应该保证由于透水混凝土中出现渗透性能力差或是存储能力不足而导致地下水位径流过量的问题。所以在对漏水混凝土应用到路面排水设计中时，渗透率必须要满足该地区道路中所有降水都能渗入到透水混凝土的表面。如假如该透水混凝土的路面渗透率是140L/ (m2.min)，那么在这种渗透率状况下，在达到所设计的透水混凝土路面的渗透极限之前，最低要容纳0.24cm/s的降水。并且为了保证降雨不从透水混凝土的路面蒸发或者消失，也必须要保证雨水能够在透水混凝土的内部得到一定程度的存储，并能向路基土进行渗透，一定要选择透水混凝土渗透率好的土壤来做垫层[4]。

3.3 透水混凝土在道路排水设计应用中的缺点

经过上述的讨论，透水混凝土虽然能方便道路排水功能的实现，但相比传统混凝土构成的道路来说，透水混凝土所构成的道路在一定程度上没有足够强的抗压能力。透水混凝土由于结构特点在力学性能上比传统混凝土相距甚远。因此，在透水混凝土道路排水设计应用时，也存在着抗压能力弱的缺点。如何保证透水混凝土的透水性能，同时又能够增加透水混凝土的抗压力度，针对这个问题的应用，目前，我国已有不少研究学者研究透水混凝土各成分的比例混合，想要探讨出合适的透水混凝土各成份组成比例，既能使路面透水，同时又能够提高路面的抗压能力。除此之外，由透水混凝土构成的路面在道路排水设计应用中，也要注意施工和养护的合理性，出现这种情况也是由于透水混凝土的特殊结构所导致的。因此，目前透水混凝土并没有被广泛地应用到承载力比较重的道路上，而往往应用于景区的景观路面。

在透水混凝土道路排水设计应用中还出现了一个问题，那就是随着使用时间的不断增加，透水混凝土的透水性能会有一定程度的下降。这首先是因为透水混凝土的表面由于受到一定程度的磨损，所以磨损后的部分水泥成分会发生掉落和雨水一起发生混合并流入到透水混凝土中，进而堵塞到透水混凝土中的缝隙[5]。众所周知，透水混凝土主要透水功能的实现就是由于其中粗骨料的缝隙，一旦缝隙堵上，那么就会大大影响透水混凝土的透水功能。除由于透水混凝土本身容易被雨水溶解，进而影响透水功能之外，由于透水混凝土的路面是直接与外界接触的，因此，外界中的部分污染物也会影响透水混凝土中的缝隙，进而降低透水混凝土的透水功能，所以，为进一步方便偷水混凝土在道路排水设计中的应用，应该研发相应的能够清理透水混凝土的通孔堵塞的设备。

透水混凝土同时还具有另外的缺点。我国不同气候条件的地区对道路的要求也不同。我国北方到冬季时气温急剧降低，所以，需要道路的材质具有良好的抗冻性能。但透水混凝土的抗冻性能不好，虽然透水混凝土能够在一定程度上增加道路的排水设计功能，但其他方面也不应该落后太多。

4 结语

综上所述，通过分析透水性混凝土的结构特点及其应用，可以得出，虽然透水性混凝土能够对道路有着良好的排水功能，但透水混凝土也有着缺点，即由于透水混凝土构成的道路路面抗压能力差，这也在一定程度上限制了透水混凝土的路面必须是重载负荷力低的路面。我国对于透水混凝土的应用也并不广泛，因此，透水混凝土的应用在我国还具有广泛的前景。而目前我国只有特大城市在道路建设排水设计时应用了透水混凝土，而其他二三线城市并没有开展对透水混凝土的应用。因此应加大对透水混凝土的相关研究，早日研制出抗压能力强又能够方便道路排水的透水混凝土的材质混合比例。