海绵城市建设，首先要建设“海绵体”，既包括河、湖、池塘等水系，也包括绿地花园、可渗透路面这样的城市配套设施，近几年已作为城市发展理念和建设方式转型的重要标志。其中，绿色生态混凝土作为可渗透路面，是一种多孔混凝土，供路面的排水层使用，雨水通过绿色生态混凝土下渗、滞蓄、再通过管网、泵站外排，可有效地提高城市排水系统性能，缓解城市内涝的压力，增强人民的幸福感。

　　一、 绿色生态混凝土概述

　　绿色生态混凝土是由粗骨料、水泥、水、改性剂和添加剂等拌制而成，它不含细骨料，粗骨料颗粒表面包覆着一薄层浆体，骨料颗粒相互接触、相互粘结，形成多孔骨架结构，结构靠颗粒彼此之间较大的内摩阻力和水泥胶浆的粘结力形成强度，一般孔隙率大于25%，主要用于路面的基层。骨料粒径小的可用于步行道的面层，渗入的水不会滞留，排水性能良好，是优越的城市建设的“海绵体”设施。由于混凝土的共同缺点是在寒冷季节易受到水的损害，水结冰体积膨胀造成的静水压力、冰水蒸气压差、水分中盐浓度差共同作用的结果，导致混凝土开裂，强度逐年下降甚至短时间内完全破坏。因此，作为绿色生态混凝土来说，抗冻性能也是材料控制的主要技术指标。

　　二、 绿色生态混凝土抗冻性能试验方法选择

　　混凝土抗冻性试验一般以冻融循环次数、性能指标的相对降低率进行评定，《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB50082-2009中规定了抗冻试验三种方法，1、慢冻法， 2、快冻法，3、单面冻融法（或称盐冻法），后两种方法需要测量试件的动弹性模量，而动弹性模量测定采用的是共振法，击振换能器、接收换能器与试件表面加耦合剂需紧密接触，很显然对于绿色生态混凝土这种多孔非匀质性材料，不具备换能器与试件表面的紧密接触的条件，导致动弹性模量试验是无法实现的，因此只能选择慢冻法。考虑到在河北省中南部地区的气温条件，年最低温度一般在-10℃左右（极端情况下-15℃），因此采用-15℃低温条件和天然加盐冻融条件进行绿色生态混凝土抗冻性试验，试验终止条件以试件表面浆膜出现剥落为准，再依据《混凝土力物理力学性能试验方法标准》GB/T50081-2019/5抗压强度试验标准，进行试件抗压强度试验，进而计算抗压强度损失率。

　　三、绿色生态混凝土抗冻性试验方案

　　根据多孔非匀质材料特性，绿色生态混凝土抗冻试验采用同配比的混凝土制备。尺寸150x150x150mm试件24块，分3组（设定三种试验条件），每组8块。

　　1、试件制备，试验用的原材料及设备、工具在（20士3）℃、相对湿度≥50%的环境下，至少放置24h以上，混凝土拌合机具有足够的容量，拌和物数量保证每组试件的混凝土一次拌和，并且在拌合机容量的25%-75%，准确称取各种材料用量，并及时记录加水的时间；采用人工插捣方法制作试件，混凝土拌合物分两层装入试模内，每层的装料厚度大致相等，按螺旋方向从边缘向中心均匀进行，每层插捣15次；试件成型后表面覆盖塑料薄膜保湿带模养护2天，避免受到振动和冲击，在标准养护室进行养生，养护环境条件控制在（20士3）℃、相对湿度≥50%，试件拆模后放入（20士2）℃、相对湿度≥95%的，试件养护时放置间距大于20mm，在以喷淋水做为控制措施，同时，放置试件的架子顶部要加以覆盖，避免养护水直接喷淋到试件表面，考虑到绿色生态混凝土用于路面基层，因此按照基层材料的养护龄期7d（从混凝土加水拌合时间±4h计算）后进行抗冻试验。

　　2、第一组，模拟在冬季降雪后，路面使用融雪剂后雪水中含有大量的氯化钠，盐水、-15℃低温条件对绿色生态混凝土的影响情况。取4块试件，放入22℃饱和氯化钠水溶液中浸泡5d，取出试件放入-15℃低温冷冻箱中进行冷冻4h，再取出试件放入22℃饱和氯化钠水溶液中泡2h，记为一个冻融循环周期（简称气冻试验），同组对比的4个试件在标养室养生。

　　3、第二组，模拟在冬季降雪后，使用融雪剂后雪水中含有大量的氯化钠，盐水、-10℃的自然条件对绿色生态混凝土的影响情况。取4块试件，在饱和氯化钠水溶液中浸泡5d，在天然条件情况自然冻融，期间每隔2d在试块上浇饱和氯化钠水溶液一次，温度以实际量测为准，同组对比的4个试件在标养室养生。

　　4、第三组，模拟在冬季降雪后，使用融雪剂后雪水中含有大量的氯化钠，盐水、-15℃低温条件对绿色生态混凝土的影响情况，与第一组稍做改变的是，负温在盐水中浸泡试件，室温下自然融化。取4块试件，在饱和氯化钠水溶液中浸泡5d，使试件处于饱和盐水状态下，直接放到-15℃冷冻箱中冷冻4h，然后取出置室温条件下全融化，记为一个冻融循环周期，同组对比的4个试件在标养室养生。

　　5、冻融循环试验终止的条件是试件表面水泥浆膜出现剥落（或天然环境下，不具备冻融条件时）。试件在室温下放置48h后进行抗压强度试验，同时检测对比组标准养护下同龄期试块的抗压强度，抗压强度试验的加荷速度采用0.3MPa/s-0.5MPa/s,考虑到绿色生态混凝土的材料特性，离散性较大，试验结果取四个试件测值的算数平均值作为该组试件的抗压强度值；当四个测值中的最大值或最小值中有一个与中间2个测值的平均值的差值超过20%时，把最大值或最小值剔除，取中间2个测值的平均值作为该组试件的抗压强度值；当四个测值中的最大值和最小值都与中间2个测值的平均值的差值超过20%时，该组试件的试验结果无效。根据抗压强度再计算冻融循环试验后的试件抗压强度损失率。

　　四、绿色生态混凝土抗冻性试验及结果分析

　　1、第一组试件经冻融循环56个周期后，观察到试件表面浆膜有部分起皮剥落现象，终止试验；第二组试件天然冻融循环35d后，由于气候转暖，没有负温条件，终止试验；第三组试件在14个周期后出现石料表面浆膜起皮现象，终止试验。

　　2、整理分析试验数据可以看出，试件在盐水中饱水后,-15℃的气冻试验，56个循环后，虽然试件浆膜表面有部分的起皮现象，但强度不受影响。天然冻融加盐水条件下，最低温度-10 ℃ ，最高温度10 ℃ ，35个循环没有出现起皮破坏现象，强度影响不超过3%，考虑到材料试验本身离散情况一般在15%，3%的影响率可视为对强度无影响。-15 ℃的水冻试验，在14个周期时出现起皮现象，但强度不受影响。由此看来，绿色生态混凝土在盐水饱水最不利的状态下，其抗冻性能优越。

　　总之，通过近20年的绿色生态混凝土研发及在各级道路上的推广应用，绿色生态混凝土用于路面基层，承载能力、排水透水效果、冬季抗冻性都能满足要求，不仅提高了行车的安全性，而且延长了道路使用寿命，降低了养护费用，值得广泛推广。（郑子岳）

　　（审核专家 王一臣）