透水混凝土研究及其应用.doc

1、 园 林 新 材 料 新 技 术 课 题 论 文 透水混凝土材料的开发现状分析及其应用 作者姓名： 沈丹 专业班级： 专升本风景园林 141 班 作者学号： 201404130117 研究方向： 混凝土材料 导师姓名： 李胜 导师单位： 浙江农林大学 浙江农林大学 2015 年 4 月 18 日 目 录 摘要 . 1 第 1 章 绪论 1.1 本课题的提出 . 2 1.2 透水混凝土的材料研究开发背景 . 2 1.3 透水混凝土的基本概念 . 3 第 2 章 透水混凝土的历史背景及特性 2.1 透水混凝土历史背景 . 4 2.2 透水混凝土的 优缺点 . 5 第 3 章 国内外透水混凝土发展动

2、态 3.1 国 内 研究与应用现状 . 6 3.2 国 外 研究与应用 现状 . 7 第 4 章 透水混凝土材料的市场前景 参考文献 . 8 1 摘 要 透水性混凝 土系采用水泥、沥青为胶结材料掺配高质量的同粒径或间断级配骨料所组成的 ,并具有一定空隙率的混合材料。将其制成混凝土路面、护坡及其制品时 ,能取得排水、抗滑、吸音、降噪、渗水效果 ,可改善地表生态循环 ,利于行车交通安全 ,保护生活环境 ,解决由于大规模现代化城市建设带来的负面影响。工程实践证明 ,透水性混凝土是一种新型多功能铺装材料。 关键词： 透水性混凝土；生态循环；生活环境；混合材料；多功能，铺装材料； 2 第 1 章 绪论

3、1.1 本课题的提出 传统的城市道路和广场的路面设计主要考虑耐久性指标和美观度等因素 ，一遇到强降雨的天气，路上的积水使我们的出行变得艰难和不畅。如 2013 年十月初，台风菲特再次使得江苏上海都看海，让城市排水问题显现，给城市居民生活带来极大的不便（图 1）。 2009 年 3 月，广州也遭遇了一场 50 年不见的强暴雨，在广州的很多主干道上都因为路面积水不易同行而出现了道路拥堵的现象（图 2）。 图 1 菲特台风过后的景象 图 2 雷雨天气后路面积水拥堵 所以，我们要寻找一种适应我们环境和生态的材料，并且这种材料应该是可持续发展的，能给我们的生活 带来舒适的。透水性混凝土时目前我们找到的这

4、种理想的，绿色的材料。 1.2 透水混凝土的材料研究开发背景 我国水资源总量虽然较多，但人均占有水资源却极其贫乏，是世界上闻名的缺水大多。 自 20 世纪 90 年代以后，尽量避免铺设硬化路面已成为世界城市建设共识的3 做法，铺设透水地面被看做是城市提高环境质量、减少噪音、预防水灾和保留资源的重要措施。世界上水资源紧缺的国家，几十年来一直把天然雨水当做天赐财富，广泛推广高效的透水广场、停车场、运动场和道路。 这些年来，国家和地方政府已经采取了一系列措施进行节水节源、雨水回收利用。国家绿色建筑评价标准（ GBT 50378 2006）的颁布，建议推广透水材料，对露天场地的铺装强调使用透水材料，提

5、出了公共建筑室外的透水地面面积比应大于 40%、住宅区室外透水地面面积比应大于 45%的规定。 1.3 透水混凝土的基本概念 透水性混凝土又称多孔性混凝土，其是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点，也可称排水混凝土。 透水性混凝土与普通的混凝土材料的组合上有很大的区别， 透水性混凝土粗骨料粒径单一，不掺或者少掺细骨料的特殊材料组合决定了透水混凝土的特点是具有大量的连通的空隙。如图 3 所示，单级配的粗骨料加上不多的胶凝材料使其内部形成了较多的空隙，有很多蜂窝状的结构，因此被

6、很多人形象的称为米花糖结构。 图 3 透水混凝土的内部结构示意 4 第 2 章 透水混凝土的历史背景及特性 2.1 透水混凝土的历史 透水混凝土的研究应用始于 100 多年前，据 V.M.Malhortra 记载： 1852 年英国在建造工程中由于缺少细骨料，开发了不含细骨料的 混凝土，即透水混凝土。美国在 20 世纪 60 年代就开始了对普通混凝土地及透水性混凝土配合比设计方法的研究。 1995 年，南伊利诺伊大学的 Nader Ghafoorim 阐述了不含细骨料混凝土的概要。 2.2 透水混凝土的优缺点 优点： 透水混凝土 主要是由粒径单一的粗骨料、水泥、水和混凝土外加剂等材料混合加工而

7、成的新型 混凝土 材料。具体如下 ： 1.高透性。透水性混凝土结构内部大量的空隙存在使得表面的水能透过该混凝土，空气也得到了良性的循环，使得地表与地下的空气和水体形成一个有机的整体。城市的空气变得不再那么闷热，温度有 了改善。植物的生长环境也有了很大的提高 1。 2.蓄水能力强。通常我们地面的水都会经过漫长的引导流入河中。而当我们将传统的混凝土用透水性混凝土取代 2，那么雨水就不需要经过多道引流直接进入地下。这样，不但滋养了土地及地表的植物，还能补充地下水。防止地下水的大量的开采而引起的地面的坍塌和下沉。 3.吸音降噪。其结构内部存在较多空隙。透水性混凝土中的空隙使得噪音不是经过混凝土路面反弹

8、到大气中，相反是吸收路面产生的噪音 3。如图 4。 4.良好的装饰性。目前透水性混凝土的应用主要还是采用预制铺装型的施工方法，不但 可以保证规范化的操作使得结构更加可靠，而且可以在预制的时候结合使用的环境配以不同的颜色，起到很好的装饰作用。 5. 易维护性 人们所担心的孔隙堵塞问题是没有必要的，特有的透水性铺装系统使其只需通过高压水洗的方式就可以轻而易举的解决。 6.抗冻融性 透水性铺装比一般混凝土路面拥有更强的抗冻融能力，不会受冻融影响面断裂，因为它的结构本身有较大的孔隙。 7.耐用性 5 透水性地坪的耐用耐磨性能优于沥青，接近于普通的地坪，避免了一半透水砖存在的使用年限短，不经济等缺点。

9、8.高散热性 材料的密度本身较低（ 15%-25%的孔 隙）降低了热储存的能力，独特的孔隙结构使得较低的地下温度传入地面从而降低整个铺装地面的温度，这些特点使透水铺装系统在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆盖的地面，有效缓解城市热岛作用。 10 生态环保性 停车场的流走物中，主要的有机物成分，是来自于停车场地本身沥青粘合剂中的碳氢化合物（油类），而这类化合物往往对环境是有污染的、研发、服务、标准、技术指标透水混凝土的技术指标分为拌合物指标和硬化混凝土指标。 图 4 透水混凝土降噪原理 缺点： 透水混凝土强度不高，不能承受高强度荷载； 透 水混凝土对路基要求高，施工难度大； 透水混凝土运行维护

10、成本较高，灰尘易阻塞空隙，降低渗水能力； 透水混凝土空隙中的水易造成冻害。 6 第 3章 国内外研究现状及应用情况 图 5 透水混凝土运用于轻量级停 车场 图 6 透水混凝土运用于公园的人行道3.1 国内研究及应用现状 1995年 ,中国建筑材料科学研究院于 1993年便开始着手对透水混凝土相关的内容进行研究，率先将理论的研究成果付诸于实践应用，首次在国内成功的研制出了透水性混凝土。 2008 年，我们为了迎接北京奥运会的到来，我们对城市的建设进行了又一次检查，对于其中存在的环境问题以及交通堵塞的问题，尤其是到了夏季北京几场大雨会造成最深达两米的积水并使交通严重瘫痪的事实，对此问题在北京奥运会

11、的场馆周边道路建设中广泛采用绿色环保的透水砖和透 水混凝土技术，对奥运道路进行了大范围的改造 4。杭州、哈尔滨、上海、等地也都有了很好的社会反应和应用前景，同时也给城市带来了生态效益 5。透水性混凝土的应用还没有没有普及化，目前只是用在一些公园或者小区的人行道，或者是一些学校里面的体育场、所操场等等。 3.2 国外研究及应用现状 美国，在透水性混凝土或者透水性砖的制作过程中骨料一般就只要粗骨料没有细骨料的。在美国的很多地方的停车场的路段区域，他们都喜欢用透水混你个头或者透水砖，并且这些透水性材料的制作过程是不含有细骨料的。 法国在实验的研究方面主要侧 重于运用于道路两旁的路滑带和排水的研究，也

12、将其运用到了实践中了 。 德国对透水性混凝土的应用集中在道路上，不但能改善交通问题，提高人们7 的出行舒适度，还能改善整座城市的生态环境，德国有一个宏伟的目标，那就是将整个德国的城市道路都改造成透水性混凝土路面 6。 日本等一些发达国家较早开始研究开发混凝土型透水性路面材料，并将其应用于广场、步行街、道路两侧和中央隔离带、公园内道路以及停车场等，增加了城市的透水、透气空间，起到了良好的效果。 第四章 透水混凝土材料的市场前景 随着我国经济的快速发展，工业的突飞猛进， 推进了现代化建设的发展和人民生活的提高，舒适的环境越来越成为人们生活的需要，但在消耗了大量资源的同时，也产生了大量的废弃物。解决

13、这一问题，顺应市场而研究开发的混凝土透水材料的应用是行之有效的途径之一。从目前使用的混凝土透水材料来看，它能避免城市在大降暴雨时出现大面积积水现象，又能解决城市利用雨水来补充地下水资源，能解决目前城市封闭型地面硬化带来的水与空气的生态循环严重失调问题。 混凝土透水材料是由各种天然及再生材料为骨材，加入高分子聚合物添加剂制成，可以使城市土壤与大气中的水、气、热交换生态体系得到改善，符 合环保标准，价格合理。因此，混凝土透水材料将具有巨大的市场，并能推动地方经济的发展。 今后混凝土透水材料进过市政府的引导和企业的努力，进一步完善相关的技术标准和检测手段，凭着卓越的性能、过硬的质量、合理的价格，一定

14、能够在市场得到广泛的应用。8 参考文献 1 王波，霍亮，高建明 .透水性地砖蒸发降温试验研究 J.四川建筑科学研究， 2004 2 向东 .城市地面硬化的危害与防治 J.山西建筑， 2003， 29(13)： 124-125 3 王波，高建明，城市硬化地面铺装呼唤生态回归 推广应用透水性铺装策略 初探 c第二届国际智能、绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与产品博览会论文集（建筑生态，材料与绿色建筑）， 2006： 827-832. 4 王宝松，叶奋，朱天同基于正交设计法的透水混凝土人行道面在世博园区的应用研究 c，2008 年学术交流会中国公路学会道路工程分会 5 牛开民 .水泥棍凝土路面温度和荷载祸合作用的研究 .同济大学博士学位论文 ,2003.12 6 透水性混凝土路面砖的研究，张振秋 ,吴晓泉 ,陈智丰，混凝土 2003.No.l:4143