透水混凝土中,骨料通过一薄层浆体相互连接,形成透水混凝土典型的多孔结构基质,这些孔相互连接形成联通通道,使其具有透气、透水的特性,如图1所示。因为骨料间连接面积较小,骨料间的粘合强度也相应的减少,这使得透水混凝土在破坏性应力的情况下很容易开裂、松散和散裂[13,14]。有文献指出,通过在透水混凝土中加入少量沙子和超细纤维可以得到可观的强度和冻融耐久性[15]。下面通过透水混凝土的强度、抗冻耐久性、表面耐磨性和透水混凝土的净水作用对透水混凝土的耐久性能进行研究。
净水作用
大量的研究显示,透水混凝土的铺装不仅可以复原城市水文环境,又可以通过沉淀、离子交换、吸附、微生物新陈代谢等作用,去除雨水径流污染物,显著提高径流出水水质[26,27]。近年来,研究人员对透水混凝土铺装进行了大量的改性研究,经过改性的透水混凝土铺装可以更加有效的去除雨水径流中重金属、有机物、烃、营养物质(氮和磷)等污染物,可以更好的在源头上控制雨水面源污染[28]。
典型的透水混凝土铺装由透水混凝土面层、基层、底基层、路基组成,其中面层和基层均有净化去除污染物能力,可以通过物理化学等方法改性面层和基层材料,强化径流水质净化效果
[28]。透水混凝土面层的改性主要通过对水泥、粗骨料、配合比和面层表面处理实现。研究认为透水混凝土面层组分中对径流污染物去除贡献最大的材料为水泥,通过加入粉煤灰等工业废弃物可以实现对透水混凝土胶凝材料的改性。这是因为粉煤灰中含有大量活性
Al、
Si,具有多孔结构,比表面积较大,可以通过化学沉淀、静电吸附以及离子结合的方式去除无机磷、无机氮、重金属以及有机物等污染物质
[29,30],但是粉煤灰的掺入量不能过大,这是因为粉煤灰呈碱性,掺入水泥会导致
pH和电导率增大,建议粉煤灰添加量为水泥质量的
10%-20%。另外,由于膨润土的特殊结构使膨润土层晶格具有静电荷,可以吸附外部阳离子,从而净化径流污染物
[31]。在透水混凝土中加入聚合物,可以同时提高透水混凝土的








