透水混凝土解析及其對土木工程發展的影響分析 (2)(三)

2.2國外透水性混凝土研究現狀

    由于透水混凝土路面材料具有以上諸多生態方面的優良特點，在人類尋求與自然協調、維護生態平衡和可持續發展的思想指導下，歐美、日本等一些發達國家開始研究開發透水性路面材料，并將其應用于廣場、步行街、道路兩側和中央隔離帶、公園內道路以及停車場等。這就增加了城市的透水、透氣空間，對調節城市微氣候、保持生態平衡起到了良好的效果。以日本、美國為代表的國家是世界上透水性混凝土路面材料研究與應用較為先進的國家和地區。在這些國家，高強型透水性混凝土的研究與應用也走在世界前列。

    在美國，透水性混凝土一般不含細骨料，稱為無細集料混凝土。美國的佛羅里達，新墨西哥和猶它州已將無細集料混凝土作路面面層材料用于停車區路段，大多數工程建在佛羅里達州。無細集料混凝土在該州得以廣泛應用有3個原因:①由于地理位置的原因，佛羅里達州容易出現由暴雨引起的驟發洪水，無細集料混凝土路面可以有效的緩解這種過大的徑流量；②州法規規定雨水需就地滯留并讓其流回地下水系統中去；③普通混凝土上鋪無細集料混凝土表層后，可少設雨水溝渠和蓄水設施，從而可極大提高其成本效益。

    佛羅里達州推廣的另一個無細集料混凝土項目稱為“透水性混凝土”，它由單一粒徑的粗集料、普通水泥和水制成，不需添加劑。據一獲批準生產該混凝土的公司介紹，這種混凝土拌和分兩個階段。首先，在高速旋轉的攪拌機中制備水泥漿，然后在普通故事攪拌機中將水泥漿和粗集料拌和，成品混凝土塌落度為零，用攤鋪機攤鋪后再碾壓，并用聚丙烯薄膜覆蓋進行濕養護。到目前為止，在佛羅里達的西部和東部沿海地區共修建了53座無砂混凝土停車場。由于對無細集料混凝土的大量的需求和這種路面結構的普及，該州在1991年專門成立個“普通水泥透水協會”的協會，這個協會可提供技術和材料銷售服務。

日本是個降雨量較多的國家，同時又是一個道路交通發達的國家。汽車的剎車效果會因為雨水形成的水膜而減弱，容易引起交通事故。另一方面，車輛在路面上行駛時產生的噪音是城市噪音污染的主要來源。為了解決這些問題，安全、快速、環保的行車路面的研究被提到議事日程上來。在這種背景下，在近裴地方建設局對1987年近裴技術事務所為中心開發的排水性路面上進行了透水性路面的施工鋪裝。施工時問是1993年6月，地點是日本和歌山B.P地區，并在施工通車后的3個月對路面的透水性，混和料的老化性，路面溫度及噪音量進行了追蹤調查和評價。結果證明這種路面有利于雨水還原地下，降低路面溫度和汽車產牛的噪音[9]。而對由于粉塵和泥沙的堵塞，造成的透水路面透水功能的下降，日本采用的恢復透水能力的方法是:采用壓力為4-7Mpa的小型高壓清洗機清洗路面，或采用高壓清洗和真空吸附復合的方法恢復，這樣可以使透水功能恢復到初期的80%。

3.課題研究內容和目標

    在法國已廣泛開展用多孔混凝土作路邊排水和硬路肩得試驗，相比之下美國開展的還不夠廣泛。為防止水泥路面卿泥的需要促使其在水泥板與路肩聯接處鋪設多孔貧混凝土基層，這種基層也可用來迅速排除路面結構中的水。透水混凝土由5-20mm軋制碎石、少量砂(每立方米混凝土含100.4-301.75kg)、普通礦渣水泥或火山灰礦渣水泥及飲用水拌制而成。為增加抗凍融能力，摻入引氣劑。其水灰比0.36-0.55之間。多孔混凝土的攤鋪由兩臺邊攤鋪機和一臺滑模攤鋪機完成，碾壓設備需根據攤鋪層厚度及合適的密實度要求選用。在攤鋪和碾壓后，采用在表面罩一層乳液進行養護。Missoux和Merrien兩人用孔隙率為15%-30%的透水性混凝土做試驗得出，其28天抗壓強度一般在14Mpa以下，滲透率分別為每平方米每秒2.1和2.9立方米。在法國60%的網球場是用透水性混凝土修建的。另外，法國還將透水性混凝土大量用于網球場，其國內60%的網球場是用透水性混凝土修建的。除此之外，透水性混凝土還用在護坡綠化地帶，對河道兩岸的生態環境創造良好的生態環境。

    透水性混凝土也是有缺陷的，如在英國，一些工程師利用無細集料混凝土的排水特性，采用整層攤鋪的辦法，在諾丁漢郡鋪筑了一段長183毫米的復合式路面。其結構為:面層為50毫米厚無細集料混凝土；面層下層為正常密度普通混凝土層，厚203毫米；并用單層金屬網加強；基層由50毫米粒徑的級配干燥石灰石組成，厚203毫米，其上還覆蓋一層防水聚乙烯薄膜。開始這段試驗路段工作性能良好，然而10年后，試驗路被認為是失敗的。某些因素(如凍融循環和水力抽吸，或這兩者的結合)構成路面破壞的可能原因，加之該路段位于農村，大量農用機具的行走，使無細集料混凝土的孔隙率被塵土填塞，路面積水，最終導致表面松散剝落。

4.課題研究方案

近年來，隨著全球變暖，臭氧層破壞和生態平衡系統破壞問題的加重，人們的環保意識增強。保護地球環境，維持生態平衡，尋求與自然的和諧發展，走可持續發展的道路成為人們共同關心的問題。目前，我國城市化建設步伐加快，如何在城市中實現環境保護與經濟、社會的和諧發展正引起人們的重視。在城市化建設中，現代化城市的地表逐步被建筑物和混凝十等阻水材料硬化覆蓋，形成了生態學上的“人造沙漠”，便捷的交通設施，鋪設平整的道路在給人們的出行帶來極人方便的同時，這些不透水的路面也給城市的生態環境帶來極大的負面影響。

首先，傳統的地面鋪裝強調的是地面的耐用及使用性，但此種路面鋪裝的不透水性卻將寶貴的自然降水完全與下層十壤及地下水阻斷，降水大部分通過城市排水系統管網排入江河湖海等地表水源中，加之城市地下水的過量抽取，導致城市地下水位越來越低，形成了地質學上的“漏斗擬”地下水位，引發地面下降，沿海地區還會導致海水倒灌，這就嚴重影響了雨水的有效利用，同時不透水地面鋪裝降雨時雨水是先通過地面的排水坡度或地表明溝排入下水道，雨水在進入下水道前要經過較長距離的地表徑流才能進入城市地下排水系統。該過程使最初相對清潔的雨水溶入大量的城市地表污染物，這種徑流過程中產生的二次污染，通過城市排水系統進入周闈地表自然水體，加重了自然水體的污染程度，影響了城市地表植物的生長，破壞了城市地表生態平衡。