摘要：多孔混凝土因其具有良好的透水、植生功能而被普遍运用到城市道路、边坡护岸等处，通过分析多孔混凝土的抗压强度、孔隙率、水质净化、抗冻与抗硫酸盐侵蚀等性能的情况，为多孔混凝土的工程实践应用提供一定的参考。

关键词：多孔混凝土，力学性能，抗冻性能，抗硫酸盐侵蚀性能

引言

混凝土是一种重要的建筑材料，传统的混凝土在生产过程中会产生大量的温室气体和工业废气，因为混凝土作为“砼”具有的特性，其使用过程中并不环保友好，也不利于绿色经济的落实发展。目前，土木工程领域已经衍生出了多种满足不同应用场景需要的功能性混凝土材料，如果科学合理地应用这些功能性混凝土材料，就可以在满足项目功能性要求的同时，很好的提升项目应用的质量，一定程度上能助力绿色经济与环境保护，如此既能顺应时代趋势，响应国家绿色节能、助力双碳战略，也能促进混凝土材料高质量高性能的发展。

多孔混凝土作为一种高质量高性能的混凝土，因其高孔隙率以及不低的强度，能够在城市路面以及岸滩边坡被广泛应用，既具有传统混凝土所具备的功能，又可以保护环境，维持生态平衡。多孔混凝土以单级配粗骨料为骨架，通过水泥浆体作为胶凝材料包覆粗骨料粘结为一体形成具有大量连通孔隙的多孔混凝土材料。根据多孔混凝土的实际工程应用情况，可以将多孔混凝土分为植物相容型多孔混凝土和透水型多孔混凝土。

1. 多孔混凝土应用场景

研究分析多孔混凝土的应用场景是分析其相关性能指标的前提，为此分别从植物相容型多孔混凝土和透水型多孔混凝土两个主要类型展开探讨与分析。

植物相容型多孔混凝土多用于河道、岸滩坡面的护岸结构，能够改善护岸生态环境，在多孔混凝土孔隙中种植生物，外界的营养基质可以通过孔隙渗入至根部，孔隙内植物与多孔混凝土反滤作用的结合可以减少坡面的水土流失，提升坡面景观效果，同时位于水面以下的多孔混凝土能够局部进化水质，一定程度上改善水环境。

透水型多孔混凝土多用于城市道路路面、公园人行道等处，多孔隙的特征可以减少城市“热岛”效应，减缓城市的温室效应；路面、广场等处被污染的雨水能通过多孔混凝土孔隙向下渗透至城市地下排水沟，部分污染物被多孔混凝土的复合吸附材料阻挡滞留在孔隙处，能缓解城市内涝状况，一定程度上起到了净化地下水的效果。

2. 多孔混凝土性能研究

（1）力学性能

多孔混凝土最基本的性能要求是满足材料抗压强度和孔隙率这两个指标，这两个指标对于材料来说是相互矛盾但又缺一不可的，多孔混凝土实际应用中既要保证一定的强度，满足适用要求，同时也要有一定的孔隙率来保证透水透气等性能实现。现有文献研究认为，多孔混凝土的抗压强度与孔隙率之间具有很好的相关性，一旦多孔混凝土孔隙率增加，其应力集中以及面积减小就会导致强度降低，抗压强度也随之减小。

植物相容型多孔混凝土孔隙率一般在20%以上，抗压强度一般在10-15Mpa之间，为能够实现孔隙内植物生长，配合比设计往往会添加适量的粉煤灰、硅粉等材料以改善孔隙酸碱性环境。透水型多孔混凝土孔隙率一般在20%以下，抗压强度一般在15-25Mpa之间，连通孔隙能够保证多孔混凝土材料透水基础，制备过程中控制均匀混料时间，计算添加剂的含量以及原材料颗粒细度等，来得到更多的连通孔隙，进而提高材料的透水性能。

（2）透水性能

多孔混凝土材料的透水性能依赖于材料孔隙率的大小以及孔隙的结构形式，可以利用Darcy定律获取多孔混凝土在不同配合比时的渗透系数。多孔混凝土材料的透水性能和材料的孔隙情况直接相关，孔隙可分为三种形式，一种是完全封闭的闭孔结构，一种是开口但不连续的孔隙，最后一种是材料内部贯穿的连续孔结构，而连续性孔结构是实现多孔混凝土材料透水的基础。现有文献研究认为，项目现场可以通过控制均匀混料时间，调整振动成型工艺等制备过程来得到更多的连通孔隙，进而提高材料的透水性能。

（3）水质净化性能

多孔混凝土材料自身存在物理吸附和化学吸附两种净化作用，物理吸附主要通过改善其孔隙率大小和孔隙微观形貌，以促进多孔混凝土材料对水环境中污染物的过滤吸附，而化学吸附则是依靠材料微孔表面覆盖的一层泥浆，通过在水中浸泡，促使泥浆中的阳离子（如镁离子、氯离子等）析出，以吸附水环境中的阴离子，达到吸附水中杂质的目的。

多孔混凝土除了自身能够对水体中的TN、TP、金属元素等污染物质具有良好的去除效果外，其特殊的孔隙结构还可以为水生动植物、微生物提供生存空间。多孔混凝土搭配水生植物、微生物的组合对环境污水中污染元素的去除相对于单独的水生生物组效果更佳，多孔混凝土可以为水生植物提供生存空间，提高了该复合生态系统对水体的净化效果，说明多孔混凝土具有良好的生态效应。

（4）抗冻性能

与普通混凝土相比，多孔混凝土内部结构较为特殊，经常受到环境水作用，在寒冷环境作用下极易遭受冻融破坏。现有文献研究认为，多孔混凝土在实际应用过程中往往会产生部分孔隙受堵的情况，孔隙不管在饱和或者部分饱和条件下，多孔混凝体受冻时内部会出现新生的孔隙，并且原有的孔隙变大，孔隙内未冻水产生水压，以及内部水结冰膨胀而导致开裂这一诱因，在膨胀应力和渗透压力的作用下，损伤不断累积后材料逐渐出现颗粒剥落、微裂缝萌生扩展、骨料剥蚀，材料裂缝进一步扩展壮大直至断裂发生破坏现象。多孔混凝土在实际应用过程中，一旦受冻其强度受影响特别明显，因此，要特别注意其应用的实际环境。

（5）抗硫酸盐侵蚀性能

多孔混凝土由于存在大量的连通孔隙，抗硫酸侵蚀性能要比普通混凝土差，粗骨料表面的硬化水泥浆体包裹层较薄， 硫酸盐溶液很容易渗透到界面过渡区发生侵蚀破坏。现有文献研究认为，一定周期规律降低、调高硫酸盐浓度的条件下，多孔混凝土材料内部会不断出现针状结晶，这些晶体是钙矾石结晶和柱状的石膏结晶，同时有些结晶表面会裹着团状物体，这些可能是钙矾石碳化而形成的碳硫硅钙结晶。多孔混凝体孔隙中硫酸盐侵蚀所生成的结晶盐析出，硫酸钠结晶大量的附在砂浆周围，填补试件本身存在的孔隙，硫酸钠晶体吸水的体积膨胀收缩，盐结晶破坏，也会引起多孔混凝土表面出现膨胀、开裂等状况。

3 研究结论

多孔混凝土材料的内部微观结构是实现其性能、影响其性能的关键因素，在制备的过程中可以通过调整多孔混凝土配合比的方式来控制材料内部孔隙的形貌特征，得到不同孔隙率的多孔混凝土材料。考虑到多孔混凝土抗压强度和孔隙率的相互制约，为提高多孔混凝土不同应用场景中抗冻性能、抗硫酸盐侵蚀性能、水质净化性能等要求，项目可以根据现场需要全部或是部分替代粗骨料，添加不同的掺和材料（如粉煤灰、硅粉等）部分取代以水泥为主体的胶凝材料，添加高效减水剂等外加剂的方式提高多孔混凝土性能。

为此，项目现场可以根据不同的设计目标和理念，制备出既具有良好力学性能，又能满足透气、吸附功能、力学、抗硫酸盐侵蚀和抗冻性能优异的多孔混凝土材料，提高多孔混凝土在不同的工程实际环境中的生态效应与治理修复效果。

参考文献

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作者简介：薛冬杰（1988.10），男，汉，硕士研究生，工程师，研究方向：绿色建筑材料。

基金项目：苏州经贸职业技术学院院级课题“多环境因素耦合条件下多孔混凝土损伤破坏机理及理论模型研究”（YJ-ZK2103）