透水植生混凝土研究現(xiàn)狀及展望★

丁文超 杜亞輝 俞 鵬 樓紀昂

(浙江大學寧波理工學院，浙江寧波 315100)

1 概述

進入21世紀后，隨著人口的增加，人均資源擁有率降低。同時，資源的消耗(煤炭，石油)遠大于新資源(風能，核能)的開發(fā)。而且，人類對自然的大量開發(fā)使得自然環(huán)境遭受了巨大的破壞，有些甚至是難以挽回的。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，科研人員不斷的研究新技術(shù)取代過去的技術(shù)，以期望緩解人類活動對自然的破壞。自從1824年水泥混凝土發(fā)明之后，混凝土因其原材料廣泛，制作工藝簡單，大量應用于房屋，橋梁等基礎設施建設。但是，混凝土的使用也給人類和地球環(huán)境帶來了諸多負面影響。隨著城市化進程的加劇，城市路面被混凝土地面覆蓋，但是密實性的普通混凝土缺乏呼吸性，吸收熱量和滲透雨水的能力也很差，嚴重影響地表綠色植物正常生長。產(chǎn)生的“熱島現(xiàn)象”，惡化了環(huán)境，加重了城市排水設施的負擔［1］。20世紀80年代以后，全世界的專家學者開始研究如何改善混凝土的生產(chǎn)和使用，研究新型混凝土材料，以期減輕給環(huán)境造成的負擔。本文查閱大量文獻資料，系統(tǒng)地介紹了透水植生混凝土的選材和施工工藝，旨在促進透水植生混凝土在我國的推廣應用。

2 透水植生混凝土的研究現(xiàn)狀

目前，透水植生混凝土在我國雖有地區(qū)已在生產(chǎn)使用，但技術(shù)尚未成熟，仍處于起步階段。

1)透水植生混凝土的配合比設計。透水植生混凝土是由水、膠凝材料、粗骨料，外加增稠粉和減水劑組成的。采用粒徑為10 mm～15 mm的粗骨料作為骨架，水灰比控制在0.25～0.35，混凝土的骨料用量由緊密堆積密度算出。水泥凈漿包裹在粗骨料顆粒的表面，作為骨料與骨料之間的膠結(jié)層，并在水化之后形成多孔的堆積結(jié)構(gòu)［2］。透水植生混凝土必須滿足孔隙率，強度以及pH值的要求，因此對材料的選用是較嚴格的。

2)透水植生混凝土的施工工藝。與普通混凝土的一次投料法不同，透水植生混凝土采用“造殼法”:先將骨料倒入攪拌機，加部分水攪拌30 s，攪拌使碎石表面濕潤后，再加粉劑攪拌30 s，最后加剩余水。1 min以后加減水劑攪拌，整個攪拌過程確保在4 min以上，以保證水泥水化反應的充分進行。研究結(jié)果表明:“造殼法”在孔隙率變化不大的情況下，可顯著提高混凝土的強度，因此“造殼法”是值得推廣的攪拌工藝。普通混凝土為達到一定的密實度，一般采用振動成型方式，但是由于透水植生混凝土的特殊性能，該工藝會破壞透水植生混凝土的透水層，故該工藝不適用于透水植生混凝土。透水植生混凝土的成型方式宜采用壓實法，現(xiàn)場施工時采用碾壓工藝［3］。

3)透水植生混凝土的孔隙率及強度。透水植生混凝土同普通混凝土一樣，要具備一定的強度。同普通混凝土不同的是，透水植生混凝土為了使植物可以生長，內(nèi)部含有一定的孔隙率。目前的研究結(jié)果顯示，透水植生混凝土的孔隙率一般不低于20%。如:日本生態(tài)混凝土護岸工法規(guī)定，對以植生為主的護坡植生混凝土，孔隙率需在21%～30%之間;對于承受流水嚴重沖刷的護岸植生混凝土，孔隙率需在18%～21%之間［4］。透水植生混凝土的測定方法為:將標準體積150 mm×150 mm×150 mm的混凝土試塊放于標準養(yǎng)護室中養(yǎng)護28 d，然后測其強度。查閱大量文獻及研究資料，國內(nèi)大多認為透水植生混凝土28 d的養(yǎng)護強度在10 MPa～20 MPa之間。

4)透水植生混凝土的pH值。透水植生混凝土上可以種植各式各樣的植物，但它們又有各自生長所需的pH值，這個條件是十分嚴苛的。因此我們必須嚴格控制混凝土中的pH值，確保植物正常生長。

國內(nèi)測定混凝土pH值的通用方法為酸堿中和滴定法［5］:將70 mm×70 mm×70 mm的兩個試塊浸沒于蒸餾水中并密封，隔絕外界空氣，24 h后取定量水樣用稀鹽酸滴定測pH值，來反映混凝土內(nèi)部的酸堿環(huán)境。

3 透水植生混凝土存在的問題及前景展望

從目前的研究與應用狀況來看，我國在透水植生混凝土方面的應用技術(shù)仍處于起步探索階段，但在歐美日韓等一些發(fā)達國家已經(jīng)快速發(fā)展。而且，透水植生混凝土的研究開發(fā)對環(huán)境保護，資源可持續(xù)發(fā)展方面有著顯著的效果，符合時代發(fā)展的趨勢。因此，為了可持續(xù)發(fā)展，我們要進一步將透水植生混凝土推廣應用。但這又存在諸多困難和技術(shù)問題，比如如何改善透水植生混凝土的制作工藝和成型工藝，還要具備足夠的強度和孔隙率;為了確保植物能夠生長，還要有適宜的酸堿環(huán)境;還要保障后期植物的正常生長以及混凝土的耐久性。

而且透水植生混凝土不僅可以改善傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)透氣性和透水性不佳的缺點，還可以調(diào)節(jié)空氣的溫度和濕度，保護地下水資源，避免產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象”，對緩解全球氣候變暖起了一定作用。值得一提的是，透水植生混凝土還可起到吸收粉塵及汽車尾氣的作用，對現(xiàn)在環(huán)境污染嚴重的城市，尤其是PM2.5污染嚴峻的城市。隨著空氣污染的加劇，人們的出行受到了嚴重的干擾。如果國內(nèi)大面積普及透水植生混凝土，就可以起到明顯的調(diào)節(jié)空氣污染的效果，因此透水植生混凝土是一種理想的新型環(huán)保材料。

［1］馬雪英，楊 欣，呂興國.透水混凝土的研究與應用［J］.科技導航，2009(6):48-52.

［2］孟宏睿，陳麗紅，薛麗皎.透水混凝土的配制［J］.建筑技術(shù)，2005(1):29-31.

［3］姜偉民.植生混凝土綜述與開發(fā)應用研究［J］.混凝土，2009(7):97-98.

［4］周錫玲，張 勝.綠化混凝土制備及應用技術(shù)［J］.粉煤灰，2010(2):42-44.

［5］朱伶俐，何小芳，謝玉芬.綠色多孔混凝土的試驗研究［J］.混凝土，2006(7):11-13.