丁文超 杜亞輝 俞 鵬 樓紀(jì)昂

(浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院，浙江寧波 315100)

1 概述

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著人口的增加，人均資源擁有率降低。同時(shí)，資源的消耗(煤炭，石油)遠(yuǎn)大于新資源(風(fēng)能，核能)的開(kāi)發(fā)。而且，人類對(duì)自然的大量開(kāi)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，科研人員不斷的研究新技術(shù)取代過(guò)去的技術(shù)，以期望緩解人類活動(dòng)對(duì)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(jiǎn)單，大量應(yīng)用于房屋，橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。但是，混凝土的使用也給人類和地球環(huán)境帶來(lái)了諸多負(fù)面影響。隨著城市化進(jìn)程的加劇，城市路面被混凝土地面覆蓋，但是密實(shí)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(yán)重影響地表綠色植物正常生長(zhǎng)。產(chǎn)生的“熱島現(xiàn)象”，惡化了環(huán)境，加重了城市排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)［1］。20世紀(jì)80年代以后，全世界的專家學(xué)者開(kāi)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(fù)擔(dān)。本文查閱大量文獻(xiàn)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(jìn)透水植生混凝土在我國(guó)的推廣應(yīng)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(guó)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(shè)計(jì)。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(qiáng)度以及pH值的要求，因此對(duì)材料的選用是較嚴(yán)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(jī)，加部分水?dāng)嚢?0 s，攪拌使碎石表面濕潤(rùn)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(gè)攪拌過(guò)程確保在4 min以上，以保證水泥水化反應(yīng)的充分進(jìn)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(qiáng)度，因此“造殼法”是值得推廣的攪拌工藝。普通混凝土為達(dá)到一定的密實(shí)度，一般采用振動(dòng)成型方式，但是由于透水植生混凝土的特殊性能，該工藝會(huì)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(shí)法，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)采用碾壓工藝［3］。

3)透水植生混凝土的孔隙率及強(qiáng)度。透水植生混凝土同普通混凝土一樣，要具備一定的強(qiáng)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(zhǎng)，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(hù)岸工法規(guī)定，對(duì)以植生為主的護(hù)坡植生混凝土，孔隙率需在21%～30%之間;對(duì)于承受流水嚴(yán)重沖刷的護(hù)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(cè)定方法為:將標(biāo)準(zhǔn)體積150 mm×150 mm×150 mm的混凝土試塊放于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28 d，然后測(cè)其強(qiáng)度。查閱大量文獻(xiàn)及研究資料，國(guó)內(nèi)大多認(rèn)為透水植生混凝土28 d的養(yǎng)護(hù)強(qiáng)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(zhǎng)所需的pH值，這個(gè)條件是十分嚴(yán)苛的。因此我們必須嚴(yán)格控制混凝土中的pH值，確保植物正常生長(zhǎng)。

國(guó)內(nèi)測(cè)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(gè)試塊浸沒(méi)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(cè)pH值，來(lái)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(wèn)題及前景展望

從目前的研究與應(yīng)用狀況來(lái)看，我國(guó)在透水植生混凝土方面的應(yīng)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(dá)國(guó)家已經(jīng)快速發(fā)展。而且，透水植生混凝土的研究開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境保護(hù)，資源可持續(xù)發(fā)展方面有著顯著的效果，符合時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)。因此，為了可持續(xù)發(fā)展，我們要進(jìn)一步將透水植生混凝土推廣應(yīng)用。但這又存在諸多困難和技術(shù)問(wèn)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(qiáng)度和孔隙率;為了確保植物能夠生長(zhǎng)，還要有適宜的酸堿環(huán)境;還要保障后期植物的正常生長(zhǎng)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(diǎn)，還可以調(diào)節(jié)空氣的溫度和濕度，保護(hù)地下水資源，避免產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象”，對(duì)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(chē)尾氣的作用，對(duì)現(xiàn)在環(huán)境污染嚴(yán)重的城市，尤其是PM2.5污染嚴(yán)峻的城市。隨著空氣污染的加劇，人們的出行受到了嚴(yán)重的干擾。如果國(guó)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(guó).透水混凝土的研究與應(yīng)用［J］.科技導(dǎo)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(kāi)發(fā)應(yīng)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(yīng)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(yàn)研究［J］.混凝土，2006(7):11-13.