透水混凝土综述.docx

《新型士木工程材料》课程考试作业学院：专业：班级：姓名：学号：得分：2016年4月透水混泥土性能与应用综述摘要：城市化进程加快促进了人们物质生活的提高，但同时也带来了一系列的问题：如何保障城市区域降雨期间的排水通畅、保护城市区域区域的水资源和地下水资源，这些问题在世界范围内都引起了关注透水混凝土在降水过程中能将雨水原地渗透到土壤中，从而产生了净化水体和保护水资源的效果，因此其已经得 到了广泛的应用本文综述了透水混凝土的发展历史、国内外研究概况，以及其具体的实际应用，最后还谈了其在应用领域存在的不足，旨在促进混凝土的性能优化和推广应用关键字：透水混凝土；排水性能；实际应用；缺陷Abstract : The high speed of urbanization not only promoted the improvement of people's material life , but also brought a series of problems , how to protect the water supply and drainage in urban areas during rain unobstructed , water and groundwater resource protection has become a problem worldwide. Pervious concrete in situ precipitation in rainwater infiltration into the soil , resulting in purified water and protection of water resources effect has been widely used. This paper reviews the development history of domestic and international research profiles, as well as specific practical application of pervious concrete , and finally talk about its shortcomings in the application domain .The purpose of writing this article is promoting and optimizing the performance of concrete application.Keywords: Pervious Concrete Drainage performance Practical application； defect0.引言透水混凝土在习惯上有许多的称呼：多孔混凝土、无砂混凝土、大孔混凝土、 多孔连续绿化混凝土等。

其中国内和国外有不同的定义，在我国透水混凝土被定 义为：”由水泥、粗集料和水拌和而成的无砂混凝土”；而在欧美一些发达国家 透水混凝土被描述为：“一种由水泥结合而成的开放级配混凝土”和“拥有20%以上连通孔隙的混凝土”相对于传统的路面硬化铺装，透水性混凝土道路的铺设带来了很多优点：(1)透水性好，用其来铺装路面， 能够使雨水快速渗入地面， 及时的补充地下水，这样既能缓解城市道路的排水压力，又能使地下水得到补充；(2)降噪能力强， 由于透水混凝土的结构多空隙， 其可以吸收车辆在行驶过程中产生的噪声，减少城市污染；(3)缓解“城市热岛 ” ，透水性地面由于自身一系列与外部空气及下部透水垫层相连通的多孔构造，在降雨过后，透水性地面下垫层土壤中丰富的毛细水通过自然蒸发和太阳辐射作用下的蒸腾作用使地表的温度降低1 . 国内外透水混凝土研究与应用的现状1.1 国外研究概况早在一百多年前，国外就已经有使用透水混凝土的记载了V ・ M • Malhortra记载 [1] ：在 1852 年，由于英国在建造工程中缺少细骨料，于是工程师们开发了不含细骨料的混凝土，即透水混凝土在那以后， 在欧美日等发达国家， 以透水混凝土为代表的各种透水工程材料得到了广泛推广应用。

早在 20 世纪 70 年代， 发达国家先后开始研究排水性沥青混凝土路面(Drainage As—phahPavement简称DAP)技术继而对以透水混凝土为代表的各种透水工程材料进行系统开发应用研究 美国环境保护署大力向北美地区推广使用这一技术，特别是暴雨频发的地方德国从 20 世纪 80 年代起就致力于对不透水路面的改造， 其目标是在不久的将来，把全国城市90％的路面改造为透水路面日本在20 世纪 70 年代后期提出了 “雨水的地下还原政策” [2] ， 用于解决因抽取地下水而引起地基下沉等问题，着手开发透水性混凝土铺装，并应用于实际工程 1987 年大阪近畿大学土木工程系教授玉井元治在胶结材中掺用了高分子树脂和微细骨料来制备透水性混凝土并申请了专利目前，日本在配合比设计、施工、养护、管理等方面已形成国家级的标准规范，正在大力地推广应用 [3] 从理论研究到应用开发，从原材料品质到设计方法， 从施工工艺到设备选型， 从技术规范到法律法规， 开展了一系列推广工作， DAP 技术得到广泛应用目前，日本全国各种车用道路(包括高速公路）、步行道、建筑物外部各种广场、体育设施场地、公园和公共绿地等都广泛采 用透水工程材料铺装。

从2001年至今凡是新的市政建设项目和改造翻修项目全 都采用透水工程材料1.2 国内研究概况由于我国城市化建设起步较晚，所以透水混凝土在我国的研究长期处于空白 阶段但后来随着改革开放后，城市建设加快，对这方面的研究增多，我国也进 行了一些开创性的研究1995年，中国建筑材料科学研究院率先在国内成功研 制出透水混凝土，随后，清华大学的杨静等人在试验中还加入了6%硅粉、增强剂等矿物细掺料和外加剂，以改进其微观结构，提高水泥黏结剂黏结强度使透 水混凝土 28 d抗压强度可达50 MPa,抗折强度达6 MPa/4］其渗透性、抗磨损、 耐久性也非常好止匕外，中南大学的陈瑞、长安大学的郑木莲等人分别从矿物掺 合料和外加剂的作用效果、透水混凝土的强度发展关系、弹性模量的测试方法、 透水混凝土的最佳配制条件等方面进行了大量深入的研究，为改善透水混凝土的力学性能发挥了重要作用在其应用方面：透水混凝土已经在北京奥林匹克公园 和上海世博园区等很多实际工程中得到应用，其优良的透水性能和质朴美观的视 觉效果，使之成为工程应用领域中的一个亮点， 并推动了透水混凝土在我国研究 及应用的热潮2 .性能研究2.1 透水性能透水混凝土，顾名思义，就是可以将水透过路面的混凝土。

所以作为路面材 料，透水混凝土的一个重要特性就是排 水在下雨的天气里，雨水落到透水混凝 土地面，并渗入到路面的内部结构，通过 路面内部的连通空隙流走，这样的话，雨 水就不会再路面形成有害的水膜，使得 路面长期处于良好状态因此路面和车 辆的轮胎得到了充分的接触，避免车辆 在雨天高速行驶产生水漂的情况，行车安全性得到了提高长安大学的郑木莲[1]等人渊以孔隙率和渗透系数为指标，定水位试验方法，研究透水混凝土排水性能， 研究结果表明： 有效孔隙率随全孔隙率的增大而增大，有效孔隙率与孔隙率的比值亦随之增大， 其相互之间存在相关性良好的二次项关系；但是，随着空隙率的增大，其抗压强度逐渐降低，而且抗压强度与全空隙率的相关性优于有效空隙率，见公式：???= -0.1661??02 + 12.745??0 - 209.61(??= 0.9848)??????0 = -0.0591??02 + 5.0122????- 6.684(??= 0.9748)式中：???- 孔隙率???- 有效孔隙率????,7= -0.3806????+ 17.058 (R = 0.6831 )????,7= -0.7545????+ 30.873 ( R = 0.8928 )式中：????7-透水混凝土7 弯曲强度,?0?- 孔隙率???- 有效孔隙率美国的Liv M. HaselbaC6]等人，通过建立砂层覆盖透水混凝土表面的系统模型， 模拟雨水径流在透水混凝土受到污染或小孔受阻的情况下， 积极径流、 被动径流对其渗透率的影响，并提出了关系方程：??????=? (?????/?1?00)????????????????-? 有覆盖层的混凝土有效渗透率；???????-? 试件1/4 上层平均孔隙???????-?? 砂层渗透率在日本， 为了解决由于粉尘和泥沙的堵塞， 造成的透水路面透水功能下降的问题， 一般采用压力为 4~7MPa 的小型高压清洗机清洗路面， 或采用高压清洗和真空吸附结合的方法恢复，这样可以使透水功能恢复到初期的80％ [7] 。

1.2 抗冻性透水混凝土与传统的混凝土相比抗冻性能十分优越， 当遇到低温时混凝土发生冷缩， 使混凝土发生变形 由于透水混凝土的空隙较多， 变形发生时空隙的收缩抵挡住了大部分的缓和了大部分的变形， 因此即使在低温时透水混凝土也能抵挡住破坏从理论上讲， 透水混凝土在抗冻性与水灰比有关， 假设在浆骨比相同的情况下， 如果此时的水灰比出现增大的趋势， 其抗冻性也会出现提高的趋势， 但是这样的对比关系是有限度的，一旦水灰比超过了 0.31 的范围，耐冻系数就会不断降低；水灰比相同时，水泥浆量越高，混凝土耐冻系数越大无砂透水混凝土中的孔隙比较大， 是水泥石的几倍， 其不仅仅可以承受结冰现象下的膨胀， 还使得其表现出良好的抗冻性特点， 但是值得注意的是在此过程中， 总会有部分水分会向毛细孔慢慢移动， 出现膨胀压力和渗透压力， 从而导致混凝土内部结构出现损害，严重的情况甚至会出现裂缝，久而久之，将会出现混凝土毁坏的现象[8] 基于上述研究成果，以0.31水灰比、（4.75〜9.5） mm粒径骨料的分配来实现配置过程， 使得其孔隙率为 22%， 透水系数可达7mm/s， 抗压强度超过20MPa，在经过 50 多次的冻融循环时，其耐冻系数可以保持在80%左右。

在整个试验的过程中，混凝土28d 抗压强度达到 C28d 的水平，此时车辆的噪音可以保证一定程度的降低，即使出现降雨情况，也不会出现积水现象1.3 吸声降噪性透水混凝土还有一个环境有好的特性就是它吸收噪声的能力， 由于其结构上面多孔， 当有声波入射到表面时， 一部分被反射， 另一部分则透入到内部向前传播 由于孔隙中空气运动的黏滞作用和摩擦力使一部分将声能转变为热能而消耗掉另一部分声波反射后，经过材料内部回到表面，有些声波回到空气中，有些又反射回材料内部，如此反复，直到平衡，以达到吸声降噪的效果[9] 透水性混凝土的吸声效果可用吸声系数（ 即材料表面吸收的声能与入射的声能的比值）来表示，吸声系数的大小与材料的孔隙率、 粗骨料级配、 试件厚度等及频率有关韩国的SeungBumPark等人采用再生骨料取代普通碎石骨料配制，以研究透水混凝土的吸声特性与孔隙率的关系， 试验对比发现， 当目标孔隙率为 25％时，吸声效果最佳高建明等人深入研究发现，随着设计孔隙率的增大，透水混凝土试样的吸声系数峰值对应的共振频率向高频发展，综合平均吸声系数逐步增 加；在孔隙率相近的情况下，随骨料粒径的增加，具综合平均吸声系数有降低的 趋势；在孔隙率、粗骨料级配相同的条件下，试件厚度越小，其吸声系。