随着“海绵城市”的提出和建设,透水混凝土得到了越来越广泛的研究和应用。透水混凝土具有保护补充地下水资源、改善行车环境、调节地表温湿度和缓解城市内涝的优点。但透水混凝土特有的多孔结构,在提供优良性能的同时,影响了透水混凝土的物理力学性能和抗冻耐久性能,同时传统的透水混凝土路面铺装由于其多孔的特性,存在易堵塞、不易维护、耐久性差等诸多问题。研究透水混凝土配合比因素与透水混凝土的物理力学性能和抗冻耐久性能的关系,并且改变传统的透水混凝土的铺装形式,对透水混凝土的应用和推广具有重要意义。本课题采用三水平四因素正交试验的方法,分别研究水胶比、骨料粒径、矿渣掺量和硅灰掺量对透水混凝土孔隙率、透水系数、抗压强度、抗折强度和抗冻耐久性的影响。通过改变影响透水混凝土性能的主要因素、掺加SR型增强剂和改变目标孔隙率的方法,进行配合比优化。透水混凝土的孔结构是影响其性能的主要因素,但目前又缺少对孔隙结构的复杂状态较好的描述方法,本研究采用对试件切片后图像处理方法进行平面孔结构研究,试验结果表明图像法分析的平面孔隙与重量法测得的有效孔隙率基本相符,证实了图像法的可行性,图像法能够较好的统计孔的数量和孔径分布,对研究透水混凝土内部孔隙特征具有重要意义。从结构形式上创新,改变传统透水混凝土铺装的形式,开发设计一种能够从结构上克服透水混凝土易堵塞、不易清洗、不易维护等缺点的新型铺装形式。试验结果表明:(1)在水胶比、骨料粒径、矿渣掺量和硅灰掺量四个影响因素中,水胶比是影响透水混凝土前期、后期物理力学性能和抗冻耐久性能的主要影响因素。骨料粒径是影响透水混凝土内部平均等效孔径的主要因素,骨料粒径越大,内部空隙越大,在水泥浆体填充过程中更容易形成大孔径。矿渣掺量在15%,硅灰掺量在5%时,透水混凝土具有较好的物理力学性能和抗冻耐久性能。(2)根据透水混凝土的平面孔隙率和等效孔径等孔隙结构特征与透水混凝土透水性能与强度性能的关系,小孔径占比增加会使透水混凝土强度提高,透水性能降低;而当大孔径占比增加,孔径分布集中时,能保证强度增长的同时,透水性能提高。(3)随着水化龄期的增长,矿渣和硅灰与水泥水化产生的氢氧化钙反应,同时促进了硅酸三钙和硅酸二钙的水化,使硅酸三钙、硅酸二钙和氢氧化钙的衍射峰明显降低。掺加的矿渣和硅灰可以与透水混凝土内部的氢氧化钙,提高透水混凝土的性能。(4)提出了一种组合式透水混凝土道路板的设计方案,将透水混凝土与高强度普通混凝土相结合,实现上下板可分离的设计,能通过更换上板或清洗来清除堵塞,克服传统透水混凝土铺装易堵塞、难维护的缺点,及时排除积水,避免洪涝灾害的发生;下板采用高强度的普通混凝土,承担上部荷载,解决了传统透水混凝土铺装强度低的问题。采用掺加矿物掺合料的透水混凝土上板和普通混凝土的组合形式,较其他透水混凝土铺装和道路盖板降低了成本。