随着城市水资源的不断匮乏，以及城市环境人性化的追求，透水性路面砖技术的研发引起了研究混凝土制品的学者、专家和社会的关注。国内部分学术 报刊，已刊登了很多有实际意义的文章，部分技术已 经应用到实际生产中，已有厂家相继投产。然而， 此类 产品在实际应用中存在抗压强度偏低的问题，这是生 产厂家面临的主要难题之一；同时如何进行合理铺装工艺设计，是有效利用其透水功能的关键所在。根据在试验过程中的体会，本文阐述了制备高强混凝土透水砖的诸多影响因素、 城市铺装材料的应用前景，以及铺装工艺设计中的注意事项， 以供交流、探讨。
1、试验研究
高强混凝土透水砖，是指具有较高抗压强度的混凝土铺地砖，并能够承受较大的载荷，同时还能使 水经过混凝土砖表面渗透到下面乃至地下。它是以水泥和特殊级配的骨料为主要原料，掺加适量的化学外加剂，通过混合、搅拌，经振动加压或其它成型工艺制成，在具有较高强度的同时，又具有较理想的连通孔 隙（一般约为15%）。其抗压强度应大于30MPa， 透水系数应不小于0.01cm/s，面层料可有可无。
1.1 试件的制备1） 水泥：普通42.5级硅酸盐水泥。
2） 骨料：本试验中采用三种石英砂骨料， 见表1。
3） 化学外加剂： 具有提高混凝土的强度等性能。
试件的制备采用标准试模，以100mm× 100mm× 100mm的尺寸制备抗压试体以及透水试体；将一定量 的混合料搅拌均匀后装入试模中，经振动、压制成型， 成型24h后脱模，然后在室温23± 2℃、湿度50%以上的 条件下养护7d， 随后自然养护至28d龄期， 进行测试。
1.2 性能测试
1.2.1 抗压强度
用压力试验机按照 《透水砖》 JC/T945-2005标准中 抗压强度方法检测试体，受压面积为100mm× 100mm， 加荷速率为0.4MPa/s~0.6MPa/s，均匀连续加荷，直至试体破坏， 记录试体破坏时的荷载。抗压强度取6块试体结果的平均值。
1.2.2 透水系数根据JC/T945-2005标准中混凝土透水测试原理， 自行设计制作透水系数测试仪。测试时将预先浸泡的 滚蜡试体置入测试仪中，然后用橡皮泥密封测试仪与 试体之间的接缝；测试时给测试仪中加水至一定水位，并控制水的流入量，维持一定的水位，透过试体渗水，待渗透水流量稳定后，用量筒测定一定时间段的透水量。
透水系数按照下式计算：KT = （Q·L） / （A·H· t） 式中：
KT—（温度T为15℃）试体的透水系数， cm/s；
Q—时间t秒内的渗水量， ml；
L—试体的厚度， cm；
A—试体的上表面积， cm2；
H—水位差， cm；
t—时间， s。
结果以3块试体的平均值表示，计算精确至1.0× 10-3cm/s。
2、结果与讨论
以下实验方案采用正交法设计高强混凝土透水砖的配合比。
2.1 确定实验指标抗压强度、透水系数。
2.2 挑选因素、选取水平考察三个因素：水灰比、骨灰比、骨料粒径。 每个因素取三个水平： 水灰比： 0.22、 0.24、 0.26。 骨灰比： 3.2、 3.5、 3.8。 骨料粒径 ： 0.63mm ～ 1.25mm、 1.25mm ～ 2.5mm、 2.5mm～ 5.0mm。 因素、水平表见表2。
根据水平及因素个数，本试验选取4因素3水平的正交表L9。见表3。
实验方案见表4。
将试验分析结果列于 表5。表6中K1、 K2、 K3为表5 中1、 2、 3列因素在相同水 平值所对应的实验结果的 和； K01、 K02、 K03是与K1、 K2、 K3值相对应的平均值； R为该 列的极差，其计算方法可参阅文献。由表不难看出：
1）根据各列的极差R分析，制备高强 透水砖时，骨灰比是主要影响因素，其次 是骨料粒径，再次是水灰比。各因素的主次关系是：
由主到次：骨灰比——骨料粒径——水灰比2）从K0值可见：在一定范围内，随着 水灰比的增大，透水砖的强度也是增大 的，透水系数的趋势则相反；水灰比在0.25～ 0.26之间时满足透水性能要求。随着骨灰比的增 大其强度降低， 透水系数则增大；骨灰比3.2时，强度达 到最大值。随着骨料粒径的增大则其强度先增大后减 小，透水系数随骨料粒径的增大逐渐增大，粒径为 2.5mm～ 5.0mm时出现了强度最大值。
综合分析：
①为了制作出满足透水要求且强度较高 的透水砖， 水灰比的选择仅在一定范围内有作用，其大 小既要符合能够完全润湿水泥，使其较好的包裹骨料， 又要保证水泥浆体不流淌、 保留孔隙即可。
②骨灰比的 确定在提供强度上具有相当重要的地位， 骨灰比的大小 决定了透水砖是否能够达到相当大的抗压强度， 而抗压 强度是由水泥浆是否能够在骨粒间形成厚度适中的黏 结层决定的，但其对透水系数的影响是相互矛盾的； 较 小的骨灰比使单位体积中水泥用量大大提高， 产生的浆 料会形成密实封闭的整体从而不透水或透水很小。因此 合适的骨灰比在配合比设计中尤为重要。
③三个因素 中， 骨料粒径是提供较大的孔隙率的充分条件，只有在 骨料满足能够提供较大的孔隙率的前提下， 才能确保在 水泥掺入量较大的同时， 仍能使制品具有较高的连通孔 隙率。可以得出结论： 制造出满足各项性能要求的透水 砖， 三者的合理搭配是成功的关键所在。
2.6 试验结论从以上试验结果得出，在合理的骨料粒径、水灰 比、 骨灰比等条件下， 可以制作出满足要求的混凝土透 水砖；在本试验条件下，通过验证获得的最优化条件 为： 水灰比0.26， 骨灰比3.2， 骨料粒径2.5mm～ 5.0mm。测 试结果为： 28d抗压强度35.90MPa， 透水系数0.02cm/s。
3、透水砖的应用
3.1 透水砖的应用前景
随着城市化的加快和城市人口的迅速增长，改变了城市的原生态地表特征，加剧了城市的热岛效应， 导致了城市气候的变化，并进一步影响城市的污染扩 散能力，削弱了城市的环境承受能力。
以杭州市为例，历年平均气温变化在15.5℃~ 18.0℃之间，气温呈逐步上升的趋势，杭州城市热岛效 应越来越明显，最强时可达4℃~5℃，在夏秋晴朗的午 夜尤为突出，已经严重影响到城市正常的四季轮回， 进一步影响了人们的生活质量和身体健康。
作为一种能缓解城市环境恶化压力的新型生态 产品—— —透水砖，其良好的透水性能可以保证城市的 雨水以及路面其它原因造成的积水顺利下行，直接渗 透到地表下，减少了路面径流的影响；路面砖本身较 大的孔隙率，也能在城市降噪中发挥作用；在干燥的气候环境下，也可以通过蒸发的形态使地下水分散发 到空气中，从而改善了城市的温度气候环境。
图1为夏季时铺装材料对降低城市地表温度的影响变化。
图1表明， 采用透水砖铺装的地面明显降 低了地面温度，数据证明了该产品在改善城 市地表温度方面具有良好的效果。
随着透水砖铺地材料的广泛应用， 在城 市绿化方面的贡献也会越来越突出。作为一种具有良好孔隙率的铺装材料， 在园林管理方面一定程度上解决了人工定点灌溉中造 成的给水率不均匀、润湿土体积小等难题； 其良好的透气性能又为植物创造了一定的生长环境条件， 对植物的根系也起到了保护作用。
3.2 铺装工艺
透水砖铺装工艺同普通路面砖有很大的区别，在铺装中特别要注意的是保持其特殊的透水特性。能否 达到最佳透水效果很大程度上取决于铺装工艺的合 理性。图2为透水砖铺装剖面图。
需要注意的事项：为了获得较好的透水效果，其缓冲层直接采用中砂，具有较好的受压缓冲能力；下层采用开放式透水性路基，使用窄级配（骨料粒径大 致在7mm～ 40mm） 、 高骨灰比和低水灰比的混凝土。其主要作用表现为：
①在铺装中采用压实的方法能够获 得一定强度 （28d达20MPa） 的混凝土路基，减少在地下 蓄水层储藏一定的积水后造成路面下沉的现象（压实 过程注意的事项为：需要找平碾压密实，压实系数不 得低于95%） ；
②这种特殊的混凝土具有较大的连通孔 隙率，能够起到引导通过透水砖的渗透水快速下行的 效果，减少因长时间落雨或雨量偏大时路面径流的出 现，同时可以满足较大的蓄水功能；
③在空气干燥的环境下，可以通过蒸发作用使该层蓄含的水分透过路 面散发到空气中，达到增大空气湿度、降低地面温度、 调节周围环境的效果。
