浅析无砂透水混凝土在城市道路人行道中的应用

王彦举

【摘要】 对无砂透水混凝土的配合比与性能进行了试验研究，并将强度高、孔隙率大、透水性好的混凝土应用于城市道路人行道工程中，并对施工要点进行了论述。结果表明：对同一粒径的骨料拌制无砂混凝土，存在着最佳水泥用量和水灰比；对于不同粒径的骨料，在水泥用量相同时，并非骨料粒径小的混凝土强度大；无砂混凝土的渗透系数与连通孔隙率有较好的对应关系。

【关键词】无砂； 透水混凝土； 道路工程

一、引言

随着经济的发展和城市化建设的进程，现代城市的地表逐步被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖。但这些不透水的道路给城市的生态环境带来了许多负面的影响。与自然的土壤相比，混凝土路面缺乏呼吸性、吸收热量和渗透雨水的能力。随之产生一系列环境问题：能够渗入地表的雨水明显减少，城市的地下水位急剧下降；不透水的路面很难与空气进行热量与湿度的交换，产生“热岛现象”；短时间的集中降雨，大量雨水不能及时渗入地表，容易造成道路被淹没、交通瘫痪等社会问题。无砂透水混凝土具有与普通混凝土所不同的特点：容重小、水的毛细现象不显著、透水性大，水泥用量小、施工简单等，因此这种新型的建筑材料的优越性不断为人所知，并在道路领域逐渐得到应用。现阶段人行道结构的基层材料通常采用碾压级配碎石，并辅以中、粗砂（或干硬水泥砂浆、或不设置）找平及固定透水砖面层。这种结构形式对建筑材料、施工质量的要求很高。在现有的施工机械化水平不高、施工人员能力参差不齐的情况下，易造成人行道的强度及平整度不高。在使用一段时间后，受雨水冲刷等原因影响，常出现局部沉降，造成人行道高低不平、起伏、波浪等问题，下雨天易形成积水，不利于行人通行。因此，迫切地需要一种新型材料来代替级配碎石作为人行道结构基层，既能保证人行道结构基层强度、平整性，又能保证有较强的渗透率，满足保护环境、补充地下水的要求。

无砂透水混凝土是由骨料、水泥拌制而成的一种多孔混凝土，不含细骨料，是一种生态、环保型混凝土，具有一定的强度和透水性。其强度和透水性基本能满足现阶段人行道结构强度及透水性要求。因此，在南京市中心与周边市政道路设计过程中，将无砂透水混凝土引入到人行道结构中，与级配碎石层共同组成人行道基层。通过实验研究，确定在强度、平整度、透水性等各方面满足相关规范要求的人行道结构组成，改善人行道因长时间使用而出现的高低不平、起伏、波浪等影响行人通行的问题，为行人提供安全、舒适的步行环境。

二、试验研究

为更好地设计人行道结构组合，通过对28天龄期的无砂透水混凝土试件检测其抗压强度、透水系数等指标，确定满足人行道结构要求的无砂透水混凝土配合比、最小厚度等。

（一）配合比

由于无砂混凝土具有与普通混凝土不同的特点，容重小，水

的毛细现象不显著，透水性大，水泥用量小，施工简单等特点，其

配合比采用填充理论及体积法按式（ 1） 计算：

（ Mg/ rg） + （ Mc/ rc） + （ Mw/ rw） + （ Mz/ rz） + P =1 （1）

其中，Mg为 1 m3透水混凝土中粗集料的用量，kg； rg为粗集料的表观密度，kg/cm3； Mc为 1 m3透水混凝土中水泥用量，kg； rc为水泥的表观密度，kg/cm3； Mw为 1 m3透水混凝土中水泥用量，kg； rw为水的表观密度，kg/cm3； Mz为 1 m3透水混凝土中增强料的用量（ 外加剂） ，kg； rz为增强料的表观密度； kg/cm3； P 为设计孔隙率。

无砂透水混凝土推荐配合比为水∶水泥∶碎石=0.4∶1∶4.5。

（二）无砂透水混凝土基层厚度

通过对路面结构稳定性（承载能力、变形刚度等）、透水以及储水能力综合研究。从满足透水、储水功能的要求考虑，人行道结构总厚度应根据该地区的降雨强度、降雨持续时间、工程所在地的土基平均渗透系数、透水结构平均有效孔隙率进行计算。基层可以采用无砂透水混凝土+级配碎石组合方案，且考虑到长时间下雨（大于1小时情况）的渗透能力等因素，基层结构厚度应不小于20厘米，即无砂透水混凝土或无砂透水混凝土+级配碎石≥20厘米。无砂透水混凝土层最小厚度建议为5厘米。

（三）抗压强度

无砂透水混凝土的28天抗压强度≥20 MPa。

（四）无砂透水混凝土透水效果分析

由渗水试验结果可知，无砂透水混凝土的透水系数>0.5mm/s，大于规范要求的最小透水系数。

三、结构设计

（一）原材料

水：普通自来水即可，未经过滤混浊的地下水或使用过的不洁水不能利用。

水泥：普通硅酸盐水泥，强度等级42.5。

粗骨料：5mm～13mm粒径的碎石。

（二）结构组合

通过对不同基层组合的人行道结构进行试算，考虑工程造价等方面因素，确定人行道结构组合为6cm环保透水砖+5cm无砂混凝土+15cm级配碎石。

（三）技术指标

28天抗压强度：≥20.0MPa。

透水系数：≥0.5mm/s。

（四）施工要点

搅拌：不得人工搅拌，需采用强制式搅拌机搅拌。

浇筑：浇筑前，用水湿润土基，防止混凝土水分流失加速水泥凝结。不得采用强烈振捣或夯实，应用轻型压路机快速压实。

养护：浇筑后应立即采用塑料薄膜等覆盖表面，并开始洒水养护；养护时间不得小于14天。

四、工程应用及效果

无砂混凝土具有较大的透水性和较小的毛细作用，使得无砂混凝土成为一种很好的地坪材料。为了能够增加渗入地表的雨水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题，南京市一些道路工程使用了无砂透水混凝土。以上道路人行道无砂透水混凝土基层及透水砖实施后，经28天养护，平整度良好，透水性佳。小车试验行走后，透水砖面层平整度无明显变化，没出現车辙等破坏人行道结构层的现象；雨季时，透水性极好。通过对其他道路人行道的调查，使用该结构的人行道，在抗压强度，平整度，外观感等均优于常规结构的人行道。

五、结语

采用环保透水砖+无砂透水混凝土+级配碎石基层的结构，除了应用于市政道路人行道外，尚可以应用于广场、植物园、公园等人行道、步道的铺装中。无砂透水混凝土技术具有补充地下水源、改善区域生态环境的作用，可在城市道路人行道、非机动车道结构中广泛运用，同样也可以应用于局部区域雨水综合利用工程等。

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