摘要：传统城市雨洪管理采用“快速排除、末端集中”控制为规划设计理念和依靠管网、泵站等设施来排水的模式，虽然不断对管道进行扩容，但强降雨一来仍然内涝严重。大雨径流、暴雨“看海”已经成为我国众多大中城市的顽疾。对严重缺水的城市还容易出现涝旱急转的状况，一方面严重缺水，另一方面汛期内涝严重。不够科学的城市雨水管理系统使本该给城市“解渴”的雨水先是成为城市的负担然后又白白流失掉。“海绵城市”的概念正是为解决上述问题而提出的。本文对透水混凝土在海绵城市建设中的应用进行了分析和探讨。
关键词：透水；混凝土；海绵城市
《海绵城市建设技术指南》明确了“海绵城市”的定义：城市能像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有一定的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用，缓解城市内涝的压力。根据该指南，“海绵城市”雨水消纳系统建设采用“慢排缓释、源头分散”控制的规划设计理念。“海绵城市”建设的配套设施除传统的管网、泵站外还包括水系、绿地、花园、可渗透地面等。其中，可渗透地面是对雨水进行就地消纳的重要一环。城市道路可采用透水混凝土路面以避免雨水形成地面径流；人行道、广场可以采用透水混凝土铺装避免地面积水，同时使雨水能够渗入地下补充地下水。
1透水混凝土的结构
透水混凝土属于人造多孔材料，其力学性能和主要功能特性都是由孔隙率和孔结构特征所决定的。透水混凝土的孔隙率一般控制在15%~30%之间是比较合适的。孔隙率和骨料级配、胶凝材料用量、水灰比、密实方式等多种因素密切相关。透水混凝土中的孔洞和孔隙形状和尺寸比较是比较复杂的，值得注意的是，只有连通的孔洞和孔隙才对其渗透性有贡献，非连通的孔不仅对渗透性没有贡献而且会降低透水混凝土的耐久性（尤其会降低透水混凝土抗冻融循环的能力）。
2透水混凝土的性能
2.1渗透性
渗透性是透水混凝土最重要的性能指标，渗透性的大小与孔隙率、孔隙大小和孔的表面粗糙程度等因素有关。因为透水混凝土的渗透性是由相对较大的孔形成的，其渗透系数的测定方法与普通了混凝土抗渗性的测定方法是不同的。透水混凝土的渗透系数测定装置更为简单，测定时将一定厚度的透水混凝土试件水平固定，通过变水头渗透试验测出通过一定水量的时间，进而计算出单位时间通过单位面积的流量即为渗透系数。实验表明透水混凝土的透水系数和孔隙率成指数关系。
2.2强度
由于孔隙的存在，透水混凝土的强度一般相对于普通混凝土较低。除用于交通道路以外，强度不作为透水混凝土的主要性能指标。透水混凝土的强度一般在20MPa左右，通过特殊的配合比设计或结构设计或添加外加剂等方式可以得到更高的强度。值得注意的是，由于透水混凝土一般是现场通过专门设备振动压实成型，所以目前并没有公认具有代表性的标准试件制作方法，可以通过现场进行钻芯取样来确定实体的强度。当透水混凝土用于交通路面时，除抗弯强度以外动态弹性模量成为必要的技术参数，可采用便携式超声波脉冲速率法测定。
2.3耐久性
由于透水混凝土的与环境接触面积比普通混凝土大的多，并且是允许水进入其内部孔隙的，所以其受环境影响的程度较普通混凝土更为严重。采用硅灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣等掺合料可以在一定程度上提高透水混凝土的耐久性。
对于寒冷和严寒地区，在透水混凝土的耐久性里需要尤其注意抗冻融循环。使用状态下水饱和的透水混凝土中水的存在形式与普通混凝土是不同的，除了毛细孔水、吸附水和层间水，透水混凝土中还有可能存在大量的自由水。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆开口孔隙中的水在气冻气融时不会使透水混凝土损伤，因为自然环境下水凝固是缓慢的，已经凝固的冰会逐渐把液态水挤出孔外，最终不会对透水混凝土形成冰胀应力。而闭口孔隙、阻塞孔隙中的水冻融或开口孔隙中的水受水冻水融时对透水混凝土有明显的劣化作用，因为结冰使水的体积增大9%左右，由此产生较大的冰胀应力。所以与普通混凝土不同，依靠引气提高透水混凝土抗冻性的作用是有限的。还需要从水泥浆体强度、施工、养护、维护等多方面综合考虑。
2.4经济效益和其他性能
透水混凝土的经济效益体现在两个方面：第一，透水混凝土比普通混凝土全寿命周期成本低；第二，需要配套的设施少，比传统排水系统降低了建设费用。此外，透水混凝土的多孔结构使其除了透水之外还具有其他一些对环境有益的性能，例如透水混凝土路面可以吸纳汽车运行时产生的油污、可以吸收交通噪声，可以通过改善城市水环境缓解热岛效应，可以减少城市绿化灌溉的用水量等。
3透水混凝土在“海绵城市”建设中的应用
由于透水混凝土强度相对较低，所以其用于交通路面时还主要见于轻交通路面。透水混凝土路面在降雨来临时不会产生地面径流和积水，防止产生滑胎危险。另外透水混凝土路面较普通混凝土和沥青混凝土路面粗糙，增加了车辆的牵引力，增加了暴雨和大雪等恶劣天气行车时的安全性。
广场、公园、庭院、露天体肓场、步行街、人行道等公众活动场所在城市用地面积中占有较大的比重。在这些场所采用现浇透水混凝土或透水混凝土块材铺装代替传统的普通混凝土或砖、石等不透水块材铺装，既能大大缓解排水压力，又可避免雨天淤积和飞溅弄脏行人鞋子和衣物。透水混凝土还可以和调节水池、下沉式绿化等功能化景观形成消纳和利用雨水的整体系统，起到美化环境的作用。
4透水混凝土的技术要求
4.1配合比
透水混凝土的配合比的设计目标是在孔隙率、强度和工作性等方面达到一个平衡。透水混凝土一般不使用细骨料。胶凝材料用量、骨料用量、水灰比、集灰比是透水混凝土配合比的几个主要参数。根据目标孔隙率和目标强度的不同，透水混凝土的胶凝材料用量在270~400kg/m之间，骨料多采用单粒级，骨料用量在1200~1500kg/m之间，水灰比在0.3~0.4之间，一般要掺加减水剂、引气剂等外加剂。
4.2配套构造或设施及施工要求
为保证雨水可以确实渗入地下，透水混凝土地面必须配置渗透性或半渗透性基层，对于道路还需配置边缘排水。透水混凝土地面的基层要求具有一定的渗透性之外还需要充分压实，这可以提高透水混凝土的承载能力。在透水混凝土现浇施工时，要严格计量，并控制好密实和养护。透水混凝土拌合物对用水量很敏感，所以在施工过程中要注意根据骨料的含水率计算施工配合比。铺筑后采用专用设备振捣压实，保温保湿养护不少于14d，并应结合环境温湿度适当考虑延长养护时间。在透水混凝土块材铺装时，要防止堵塞透水混凝土的孔隙，并注意不能脱空，否则块材底部容易受拉开裂。
5透水混凝土的发展前景
由于我国的城市化进程较之发达国家相对滞后，在过去的很长一段时间里对透水混凝土的需求并没有显现出来，所以目前国内对透水混凝土的研究和应用还相对较少。随着“海绵城市”建设由试点到全国范围的推广普及，透水混凝土有着巨大的潜在发展空间。并且伴着技术的不断发展和成熟，很快将研发出具有更优异性能的透水混凝土（强度高、耐久性好等），使其有望用于重交通路面或其他结构用途，为建设事业和社会环境创造更多的效益。
6结语
透水混凝土的应用使硬化地面就地消纳下渗雨水成为可能，在“海绵城市”建设中起着重要作用。“海绵城市”的规划设计人员应熟知透水混凝土的性能，并在灵活运用的基础上不断创新，拓展透水混凝土的使用范围，同时不能忽视透水混凝土使用时的工程技术要求和其他注意事项，防止质量问题发生。
参考文献
[1]北京建筑大学主编.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)[M].北京:中国建筑工业出版社,2015.
论文作者:任超
论文发表刊物:《防护工程》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/27
标签：透水论文; 混凝土论文; 孔隙论文; 海绵论文; 城市论文; 渗透性论文; 强度论文; 《防护工程》2017年第34期论文;