透水混凝土在道路工程中的应用探讨

朱玉虎， 钱亚萍

(1.滁州市公路局，安徽 滁州 239000；2.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

透水混凝土是由特定级配的骨料、水泥、水、外加剂和掺合料等按照特定比例经特殊工艺制成的具有连续孔隙的多孔混凝土[1]。这种骨架孔隙结构具有优良的透水性能、吸声降噪功能和净化水体功能，透水性可以解决雨天路面水滑及夜间反光问题，降低冬季路面冰冻风险，沟通大气与土壤，调节局部温度，缓解热岛效应。但是，这种孔隙结构制约了混凝土的强度、抗冻性能及耐久性。目前在国外的道路工程、园林工程和环境工程中得到广泛应用，而在我国尚且处于理论研究阶段，工程应用有限。

1 工程概况

滁州大道是一条兼具市政功能的一级公路，全线长9.111 km，其中人行道铺装面积51 992 m2，传统的人行道铺装多为面包砖，易损坏，使用舒适性差，且路线穿越规划明湖风景区，对景观要求高，因而人行道铺装采用工作性能绿色环保、视觉效果质朴美观的透水混凝土。

人行道路面面层采用透水混凝土，基层全透水结构[2]。路面结构为9 cm C35透水混凝土+20 cm C20水泥混凝土。透水混凝土的设计指标如下：强度等级C35；孔隙率18%～22%；透水系数(15℃)≥0.5 mm/s；耐磨性≤30 mm；抗冻循环次数≥25次。

2 原材料的选择

(1)水泥：水泥强度等级仅影响成品的抗压强度，对透水系数无影响。项目选用滁州中联水泥有限公司生产的P.O42.5水泥，性能测试见表1。

表1 水泥物理力学性能

(2)粗骨料：保持水灰比和水泥用量不变，相对于大粒径骨料，小粒径的石料堆积密实，强度较高，且透水系数和强度的波动范围小，成品性能稳定。项目选用3～8 mm玄武岩石料，级配见表2。

表2 粗集料级配

(3)外加剂：掺入适量的硅粉等矿物细掺料可以参与水泥水化反应形成高分子聚合物水泥水化体，改进微观结构，提高成品的抗压强度、抗冻融性能和耐磨性能。本项目采用一种含SiO2与特殊功能单体合成的聚合物——SR增强剂。

(4)水：拌和用水符合饮用水标准。

3 配合比设计

透水混凝土配合比设计采用体积法，混凝土外观体积由粗集料堆积形成，集料间仍有孔隙，薄水泥浆仅包裹在集料表层，通过集料凸面水泥浆的黏结和集料机械咬合形成整体，胶凝材料凝结后形成强度。透水混凝土的力学性能与透水性能呈相互制约的关系，配合比设计关键是要在强度和透水系数中取得平衡。

透水混凝土的强度来源于胶凝材料的黏结力和粗骨料的咬合力；透水性能主源于贯穿连续的有效孔隙。抗压强度和透水系数随着水灰比的变化呈现先增大后减小的趋势，因而在骨料级配确定的情况下试验得出最佳水灰比为0.37。根据下列体积法公式可确定配合比：

mw/ρw+mc/ρc+mg/ρg+ms/ρs+P=1

式中:mw为为每立方混凝土用水量,kg；ρw为水密度,kg/m3；mc为为每立方混凝土水泥用量,kg；ρc为为水泥密度,kg/m3；mg为每立方混凝土骨料用量,kg；ρg为骨料密度,kg/m3；ms为每立方外加剂用量,kg；ρs为外加剂密度,kg/m3；P为孔隙率，设计要求18%。

配合比计算结果见表3。

表3 混凝土配合比

4 施工工艺

施工工艺对透水混凝土的工作性能影响较大，试验室通常采用静压法成型，标准养护，现场采用平板振动夯成型，覆盖养护，成品性能与试验室有差异。施工工艺流程如下：拌和-运输-摊铺-振捣-碾压整平-养护-拆模-喷漆罩面。

(1)拌和：在搅拌站拌和成品料，投料时必须严格按照配合比进行，先投20%的水量，空机搅拌后投放1/2的集料，再投水泥、增强剂，然后再投放剩余1/2集料搅拌，搅拌时间4 min。合适的用水量搅拌后的混凝土用手可以攥成团，松手后表面吸附浆体少。注意粗骨料必须水洗后投放，否则易堵塞孔隙，影响透水性。

(2)运输：采用翻斗车在10 min内运输到摊铺现场，运输时覆盖严实保持水分。

(3)振捣摊铺：采用低频平板夯夯实振捣碾压成型，采用混凝土磨光机械磨平，人工配合整平，避免石子脱落。

(4)养护：采用塑料薄膜全覆盖养护，面层周边的塑料薄膜大于面层50 cm，搭接宽度大于20 cm，在薄膜上洒水湿润，使薄膜均匀覆盖在面层上。养护周期14 d，每天浇水2次以上。养护期间做好围挡，禁止在路面施加任何荷载。

(5)拆模：养护期满检查混凝土强度，达到标准可拆除模板。

(6)喷漆罩面：采用无气喷涂机，喷漆材料为黑色固化剂路面漆，喷涂完工后耐久性和外观良好。

5 结论及建议

(1)透水混凝土在滁州大道人行道铺装上的大面积应用，目前已施工完成，28 d强度达到38.9 MPa，透水系数0.52 mm/s，表面平整，满足设计要求，交工验收时各项指标均符合验收标准。此项技术取得了良好的工程技术价值和环保景观效果，值得在城市道路中推广。

(2)透水混凝土要在强度和透水系数间取得平衡，必须选择合适的骨料级配，试验确定最佳水灰比和集灰比。

(3)施工工艺要求高，施工时精准控制每个流程，保证强度和透水性。

(4)值得注意的是运营期粉尘和泥沙易堵塞结构孔隙，降低透水效果，后期运营养护过程中应注意清洁，可采用小型高压清洗机或者真空吸附的方式清洗路面疏通结构的有效孔隙。