透水混凝土对城市雨水径流中污染物净化原理的研究进展

刘婉婉¹，马昆林¹，张传芹²，龙广成¹，谢友均¹，边伟^1,3

1. 中南大学土木工程学院2. 江苏建筑职业技术学院建筑管理学院3. 山西省交通科技研发有限公司

摘 要：透水混凝土是一种不含或含有少量细集料、具有较大连通孔隙体积分数的混凝土,目前已广泛应用于轻型路面、停车场、广场、人行道、中央隔离带和公路路肩等。透水混凝土对于城市路面排水、缓解城市热岛效应、吸收车辆噪音等具有积极作用,并可将道路表面雨水径流进行收集、过滤处理后渗入土壤,从而有效补充地下水,实现雨水的再利用。由于透水混凝土特殊的结构形式,其在净化雨水径流污染物中表现出了良好的性能和潜力。透水混凝土中的组成成分本身就对雨水径流中污染物具有一定的吸附作用,近年来研究者们除了研究其本身组成成分对雨水径流中污染物的去除机理之外,还致力于探索提高透水混凝土去除雨水径流中污染物效果的方法及其原理,并取得了丰硕的成果。目前可提高透水混凝土去除雨水径流中污染物性能的途径有:(1)在透水混凝土中掺入粉煤灰、膨润土、硅藻土代替部分胶凝材料;(2)利用沸石、陶粒替代透水混凝土中的部分粗骨料;(3)通过涂覆、掺入等方式将光触媒材料引入到透水混凝土中;(4)通过微生物培养的方式使透水混凝土表面形成一层可去除污染物的生物膜等。其中,在透水混凝土中光触媒材料的光催化作用主要是降解雨水径流中的有机物;生物膜主要是去除雨水径流中的有机物以及氮类污染物。针对上述介绍的各种方法,本文分别归纳了有关透水混凝土的基本组成材料、掺入其中的掺合料、改性骨料以及光触媒材料和生物膜对雨水径流中不溶的悬浮颗粒、氮、磷、部分重金属离子、有机物等污染物的去除效果及原理的研究进展。同时本文也对未来透水混凝土净化雨水径流中污染物的研究和发展方向进行了展望:将掺合料、改性骨料、光触媒材料和生物膜引入到透水混凝土中可能会对透水混凝土本身的性能产生一定的不良影响;光触媒材料和生物膜的引入成本相对较高,且是否会对环境造成其他方面的影响尚不明确;透水混凝土长时间吸附污染物会造成其孔隙堵塞,从而影响其去除污染物性能,这些问题仍需要进一步的研究。

关键词：透水混凝土;净化;污染物;雨水径流;