鄧顯石，陽(yáng) 芳

(湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421005)

0 前 言

黨的十八大以來(lái)，國(guó)家大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，為了積極響應(yīng)國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，生態(tài)文明建設(shè)已然成為我國(guó)發(fā)展的主題。透水混凝土作為一種新型綠色環(huán)保材料，能夠有效改善城市路面積水、保護(hù)地下水、吸聲降噪，在工程建設(shè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用[1]。隨著混凝土行業(yè)迅速發(fā)展，粉煤灰、礦粉等作為混凝土摻合料需求量日益增加，粉煤灰和礦粉供不應(yīng)求。石灰石粉在我國(guó)資源儲(chǔ)藏豐富、易于加工、運(yùn)輸方便,已在工程材料領(lǐng)域大量應(yīng)用，而且在砂石的生產(chǎn)中也產(chǎn)生了大量的石灰石粉，嚴(yán)重地危害了自然生態(tài)環(huán)境，還造成了資源的浪費(fèi)。合理使用石灰石粉，減少石灰石粉污染和浪費(fèi)，對(duì)于推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)及自然資源的可持續(xù)發(fā)展有重大意義，石灰石粉作為混凝土一種新型礦物摻合料，如何正確有效使用，已成為工程材料的研究重點(diǎn)。

透水混凝土作為一種新型生態(tài)環(huán)保材料，要制備形成多孔狀混凝土材料，故沒(méi)有細(xì)骨料，而是由水泥、粗骨料、水和一定比例外加劑拌制而成的蜂窩狀多孔混凝土，具有良好的透水性，早期主要由歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家為改善城市路面積水、補(bǔ)充地下水資源等開(kāi)發(fā)利用，至今已有100余年的歷史[2]。目前，透水混凝土主要應(yīng)用于路面鋪裝，在室外體育場(chǎng)、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、非機(jī)動(dòng)車道及園林景觀工程等實(shí)際工程中大量應(yīng)用。影響透水混凝土的性能因素眾多，國(guó)內(nèi)外專家主要在透水混凝的制備和使用性能等方面展開(kāi)了大量研究。

1 透水混凝土制備研究

混凝土是指用膠凝材料水泥、粗骨料、細(xì)骨料及水按相應(yīng)比例經(jīng)拌制、振搗而成，目前作為最主要的工程材料之一，在研究制備及工程應(yīng)用方面均已非常成熟。透水混凝土作為混凝土的一類環(huán)保新品種，其制備過(guò)程和普通混凝土類似，目前透水混凝土主要應(yīng)用于路面，最初是為了解決路面積水等問(wèn)題，基于透水混凝土的特殊性能要求，在制備過(guò)程中仍要考慮多種因素的影響。美國(guó)在20世紀(jì)60年代就開(kāi)始了透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)研究[3]。愛(ài)荷華州立大學(xué)在透水混凝土制備、推廣使用等方面進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究[4]。有研究表明目標(biāo)孔隙率、水膠比對(duì)透水混凝土配合比設(shè)計(jì)影響較大[5]。有學(xué)者運(yùn)用漿體包裹理論方法進(jìn)行透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)研究[6]。陳晉棟等[7]借鑒可壓縮堆積模型,考慮集料堆積密度與干密度之間的關(guān)系，引入比例因子概念，提出一種新的透水混凝土設(shè)計(jì)方法。陳國(guó)華等[8]通過(guò)試驗(yàn)研究了摻入硅灰、可再分散膠粉配制C30透水混凝土，推導(dǎo)其最優(yōu)摻量。為了資源的可持續(xù)發(fā)展，維持生態(tài)平衡，混凝土制備過(guò)程中出現(xiàn)了許多新的摻合材料，粉煤灰作為目前混凝土制備過(guò)程中重要的摻合材料之一，同樣也被用于透水混凝土的制備。研究表明一定摻量粉煤灰能夠有效提高透水混凝土的透水系數(shù)，可用于制備高透水性混凝土[9]，同時(shí)粉煤灰還能夠代替一定部分的水泥用于制備透水混凝土。在透水混凝土制備中使用硅灰作為摻合材料也具有與粉煤灰類似的作用。同時(shí)學(xué)者們對(duì)粉煤灰與硅灰等其他可摻物質(zhì)按一定比例復(fù)摻制備透水混凝土也開(kāi)展了相關(guān)研究[10]。由于透水混凝土為多孔狀蜂窩結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度不高，在實(shí)際應(yīng)用于路面建設(shè)過(guò)程中存在強(qiáng)度不足的缺陷，在透水混凝土中摻入一定比例的鋼渣等硬質(zhì)高強(qiáng)材料，能夠有效改善其整體強(qiáng)度不高的問(wèn)題[11]。

綜上，透水混凝土制備方法有很多，但隨著透水混凝土在工程建設(shè)中的逐步推廣，人們對(duì)透水混凝土的功能需求越來(lái)越多，目前既能推進(jìn)資源可持續(xù)發(fā)展又能滿足應(yīng)用要求的高性能透水混凝土制備研究成為未來(lái)的發(fā)展方向。

2 透水混凝土的性能研究

透水混凝土能有效改善硬化路面積水情況，還能有效補(bǔ)充城市地下水資源。隨著透水混凝土工程建設(shè)領(lǐng)域的不斷推廣，透水混凝土不單單僅滿足透水要求，還需同時(shí)具有一定的強(qiáng)度、吸聲降噪等性能。針對(duì)透水混凝土的諸多性能方面，國(guó)內(nèi)外專家主要從透水混凝土透水性能、力學(xué)特性、吸聲降噪等使用性能方面進(jìn)行相關(guān)研究。

2.1 透水混凝土透水性能研究

由于透水混凝土只含粗骨料，其骨料級(jí)配相對(duì)單一，在成型過(guò)程中形成的孔曲折度較大，由于環(huán)境中粉塵等固體顆粒物質(zhì)較多，透水過(guò)程中易發(fā)生堵塞。透水混凝土的透水性能成為研究熱點(diǎn)，透水混凝土在實(shí)際工程應(yīng)用中透水性能優(yōu)劣評(píng)價(jià)的主要參數(shù)是透水系數(shù)。透水混凝土的透水系數(shù)影響因素眾多，相關(guān)研究表明其孔隙結(jié)構(gòu)是透水系數(shù)的主要影響因素[12]。

2.2 透水混凝土力學(xué)特性研究

透水混凝土孔隙率高，顆粒間膠結(jié)點(diǎn)較少、接觸面積小，故其承載能力較低。為了有效提高透水混凝土強(qiáng)度，能在工程中更廣泛的應(yīng)用，選用小顆粒骨料、摻入適量礦渣制備透水混凝土能有效提高普通透水混凝土抗壓強(qiáng)度。在透水混凝土制備過(guò)程中摻入廢棄混凝土和橡膠顆粒降低了其抗壓和抗拉強(qiáng)度，若摻入鋼渣能明顯地提高透水混凝土的彎拉強(qiáng)度，但損失了抗壓強(qiáng)度[13]。

綜上，在透水混凝土力學(xué)性能研究方面主要是抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度等。

如何制備透水性能好，且強(qiáng)度高、力學(xué)性能好的透水混凝土，對(duì)更大范圍地推廣透水混凝土使用很有必要。

3 石灰石粉應(yīng)用于透水混凝土

3.1 石灰石粉在混凝土行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

混凝土作為工程建設(shè)領(lǐng)域最主要也是使用最廣泛的材料之一，市場(chǎng)需求旺盛。石灰石在我國(guó)資源豐富、易于粉磨，當(dāng)下已成為混凝土生產(chǎn)的重要摻合材料。同時(shí)在石灰石生產(chǎn)、加工成其他產(chǎn)品的過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生大量石灰石粉，若對(duì)這些石灰石粉不加以利用，不僅浪費(fèi)了資源，而且會(huì)造成空氣質(zhì)量下降等環(huán)境污染問(wèn)題。石灰石粉如何有效地應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)中成為重要研究熱點(diǎn)。石灰石粉用于混凝土生產(chǎn)主要是用作礦物摻合料、取代部分水泥等[14]。石灰石粉作為一種活性不高的材料，在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中摻入適量能夠有效地取代部分水泥，提升水泥水化速度，合適摻量還能提高混凝土的抗壓強(qiáng)度及耐久性。隨著石灰石粉在混凝土生產(chǎn)中不斷推廣，為了規(guī)范石灰石粉的使用，目前我國(guó)也制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)[15]。

石灰石粉作為混凝土制備重要的摻合材料之一，目前在透水混凝土制備過(guò)程中研究較少。隨著透水混凝土的繼續(xù)推廣，有效地把石灰石粉應(yīng)用在透水混凝土中很有必要。

3.2 石灰石粉在透水混凝土制備中的應(yīng)用

在我國(guó)，隨著城市建設(shè)質(zhì)量要求不斷提高，鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略逐步落實(shí)，為更好地推進(jìn)工程建設(shè)，利用好、珍惜好每一寸土地，必將全面開(kāi)展精品工程建設(shè)，工程材料的選擇作為精品工程建設(shè)的重要階段，材料的安全性、耐久性、生態(tài)性及經(jīng)濟(jì)性等方面成為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。透水混凝土作為一種環(huán)境友好型材料，能夠有效地改善硬化地表積水、補(bǔ)充地下水，同時(shí)還具有固結(jié)基層土壤及吸聲降噪等功能，既環(huán)保又惠民，在公園、道路、廣場(chǎng)等工程建設(shè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。石灰石粉在普通混凝土行業(yè)的應(yīng)用已日趨成熟，較好地緩解水泥、粉煤灰等的需求壓力。相信在不久的將來(lái)，資源豐富的石灰石粉如何有效地應(yīng)用于透水混凝土?xí)蔀閷W(xué)者們的研究熱點(diǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

1)在保證透水混凝土透水性能的同時(shí)，很難保證其強(qiáng)度，如何制備其透水性能與強(qiáng)度俱佳的最優(yōu)組合，是透水混凝土應(yīng)用研究方向之一。

2)為了資源的可持續(xù)發(fā)展，在制備透水混凝土?xí)r可以考慮多種類型摻合料復(fù)摻，發(fā)揮不同摻合料之間的協(xié)同效應(yīng)。

3)將石灰石粉作為透水混凝土制備的原材料，其資源豐富，能較好地緩解粉煤灰等其他摻合材料的需求壓力。

4)通過(guò)研究同時(shí)滿足多種功能需求的高性能透水混凝土，制備多功能的高性能透水混凝土，推動(dòng)透水混凝土由主要應(yīng)用于輕量化道路向普通承重道路及其他應(yīng)用領(lǐng)域普及。

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