1 透水混凝土發(fā)展歷程

透水混凝土的應(yīng)用始于100多年前，據(jù)V M Malhortra[2]記載：1852 年英國在建造工程中開發(fā)了不含細骨料的混凝土，即透水混凝土。美國從20世紀60年代就開始了對透水混凝土設(shè)計方法的研究。1995年，南伊利諾伊大學(xué)的Nader Ghafoori[3]闡述了透水混凝土作為路面鋪裝材料的使用技術(shù)，并對其物理性能進行了探討研究。后來，其他國家如日本、法國等也開始對透水混凝土進行研究和開發(fā)。

我國于1993年開始進行透水混凝土與透水性混凝土路面磚的研究[4]，并于1995年成功研制出透水混凝土。隨著透水混凝土應(yīng)用范圍的擴大，從2009年開始我國出臺了一系列規(guī)范和標準，如CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》和標準圖集10MR204《城市道路—透水人行道鋪設(shè)》等。一些地區(qū)也出臺了一些地方標準，如2007年8月北京市路政局出臺了《北京市透水人行道設(shè)計施工技術(shù)指南》，2007年深圳推廣的《彩色環(huán)保透水透氣混凝土和透水透氣瀝青路面（地坪）新技術(shù)》等。

2 透水混凝土路面結(jié)構(gòu)及類型

2.1 透水混凝土的微孔結(jié)構(gòu)

透水混凝土的特點是采用單粒級粗骨料作為骨架，水泥凈漿或加入少量細骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料顆粒的表面，作為骨料顆粒之間的膠結(jié)層，形成骨架--——具有孔隙結(jié)構(gòu)的多孔混凝土材料，由于集料級配特殊，形成了蜂窩狀結(jié)構(gòu)，或稱為米花糖結(jié)構(gòu)[5]。由圖1可以看出，透水混凝土是粗骨料顆粒間通過硬化的水泥漿薄層膠結(jié)而成的多孔堆聚結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有較多的孔隙，且多為直徑超過1mm的大孔，因此具有良好的透水性。

2.2 透水混凝土路面結(jié)構(gòu)

將透水性混合料直接攤鋪在路基上，經(jīng)壓實、養(yǎng)護等工藝構(gòu)筑而成的路面即為透水混凝土路面。透水性混凝土路基應(yīng)穩(wěn)定、均質(zhì)，以保證雨水能夠順利滲透。與傳統(tǒng)的封閉性路基結(jié)構(gòu)相比，透水性混凝土路基是開放式的。在我國，透水混凝土路面鋪裝主要用于園區(qū)道路、步行道、停車場、廣場等，根據(jù)荷載大小以及土壤滲透性的不同，將透水混凝土路面分為3種：

1）全透水結(jié)構(gòu)人行道

當土基滲透系數(shù)>10－6m/s，且滲透面距離地下水位＞1.0m，路面用于人行道時，可以采用全透水結(jié)構(gòu)人行道。雨水沿面層、基層下滲，最后滲入路基中，全透水結(jié)構(gòu)人行道典型示意圖如圖3a）所示?；鶎涌刹捎眉壟渖暗[、級配碎石及級配礫石，厚度不應(yīng)小于150mm。例如南京白下區(qū)的光華路東段人行道在2008年的改造中，就采用了此種類型的透水混凝土路面結(jié)構(gòu)。

2）全透水結(jié)構(gòu)其他道路

當路面用于非機動車道或者景觀硬地等其他道路時，可以采用全透水結(jié)構(gòu)道路。在級配砂礫、級配碎石及級配礫石基層上增設(shè)多孔隙水泥穩(wěn)定碎石基層，結(jié)構(gòu)如圖3b）所示。一般多孔隙水泥穩(wěn)定碎石基層厚度不小于200mm，級配砂礫、級配碎石及級配礫石基層厚度不應(yīng)小于150mm。例如西安大明宮國家遺址公園御道廣場采用的就是這種結(jié)構(gòu)，透水混凝土面層厚120mm，基層采用300mm厚的級配碎石[6]。

3）半透水結(jié)構(gòu)路面

軸載4t以下的停車場、廣場、小區(qū)道路，可采用半透水結(jié)構(gòu)透水路面，土基上方常加設(shè)非透水型防滲土工布。雨水依次透過面層、基層后，沿不透水墊層的頂面排出路基之外，路基亦不受路面滲水的影響。半透水結(jié)構(gòu)路面如圖3c）所示。一般穩(wěn)定土基層或石灰、粉煤灰穩(wěn)定砂礫基層厚度不小于180mm。

編輯

3 透水混凝土路面的效應(yīng)

3.1 削減地表徑流

相對于不透水路面，透水混凝土路面可以增大雨水的入滲量，使城市地表徑流系數(shù)減小，雨水匯流速度減慢，從而使城市降雨徑流總量減少、徑流洪峰延后，使洪水過程線從之前的峰高坡陡改變?yōu)榉宓推戮?，對于防止城市?nèi)澇有著舉足輕重的作用[7]。

3.2 補充地下水并保障水質(zhì)

地下水是城市供水水源的重要補充，而降雨又是地下水的重要來源，但是不透水路面卻阻斷了降雨下滲，使得大部分降雨通過城市排水管網(wǎng)排出，造成地下水得不到有效的補充，使地下水水位不斷降低，形成了地質(zhì)學(xué)上的“漏斗型”地下水位，進而引發(fā)地面下降，沿海地區(qū)還會導(dǎo)致海水倒灌。另外，地表徑流過程中會攜帶大量污染物，其進入自然水體后，必定會加重自然水體的污染程度。而透水混凝土路面通過自身與地面下墊層相連通的滲水路徑使徑流滲入下部土壤，以維持地下水水位穩(wěn)定，防止水位下降，從而避免了由于地下水位下降而引發(fā)的地面下降的問題。通過下滲，路面徑流污染也可以得到削減，Tennis等[8]通過2項實驗研究表明透水混凝土有很高的污染物去除率，弗吉尼亞州[9]的污染物去除率達到了82%，而馬里蘭州的污染物去除率高達95%?？梢?，透水混凝土路面對于補充地下水和保障水質(zhì)起到了重要作用。

3.3 改善生態(tài)環(huán)境

城市不透水路面鋪裝破壞了原有的自然生物環(huán)境，而透水混凝土路面鋪裝因具有良好的滲水性及保濕性，既兼顧了人類活動對于硬化地面的使用要求，又能通過自身性能接近天然草坪和土壤地面的生態(tài)優(yōu)勢，減輕了對大自然的破壞程度，使透水混凝土路面以下的動植物及微生物的生存環(huán)境得到有效的保護。

3.4 改善城市熱環(huán)境

透水混凝土路面由于具有與外部空氣及下部透水墊層相連通的多孔構(gòu)造，其地面下墊層土壤中豐富的毛細水通過自然蒸發(fā)和蒸騰作用能夠使地表的溫度降低[10]，從而有效地緩解了“熱島效應(yīng)”。

3.5 吸聲降噪

根據(jù)Hendrickx的研究，透水混凝土路面具有顯著的吸聲降噪作用[11]。由于透水混凝土特有的多孔結(jié)構(gòu)，當聲波打在其表面時，聲波引起小孔或間隙內(nèi)的空氣運動，緊靠孔壁表面的空氣運動速度較慢，在摩擦力和空氣運動粘滯阻力的作用下，一部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥亩孤暡ㄋp；此外，小孔中空氣和孔壁的熱交換引起的熱損失，也能使聲能衰減。

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