海綿城市建設(shè)中透水性鋪裝材料的應(yīng)用

錢程

摘要：針對目前我國城市排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，城市排水和儲水問題日益突出，目前城市排水和儲水困難已成為當(dāng)前城市道路交通、建筑規(guī)劃、材料科學(xué)、工程等領(lǐng)域的熱點(diǎn)，因此，國家提出了建設(shè)海綿城市的方針政策，研究海綿城市中關(guān)于道路交通中透水材料的應(yīng)用，探索該項材料的各項性能指標(biāo)，為市政道路建設(shè)中材料的選擇提供參考。近年來，防水路面材料在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用越來越受到業(yè)界的重視，對其進(jìn)行深入的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。文章在總結(jié)了有關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對滲水路面的生態(tài)重要性進(jìn)行了分析，并結(jié)合實際工作經(jīng)驗，從多個不同的角度和不同的方面進(jìn)行了探討，提出了一些自己的見解和體會，以期對今后的工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：海綿城市;透水性;鋪裝;應(yīng)用

引言：“海綿城市”就是將城市比喻成一塊海綿，通過及時排水、有效地吸收和儲存雨水，在缺水的時候?qū)⑵溽尫?，有效地使用，以適應(yīng)自然的自然法則，抵抗自然災(zāi)害。在海綿城市建設(shè)過程中，可以利用透水路面進(jìn)行雨水的滲入與貯存，從而達(dá)到良好的水循環(huán)，達(dá)到城市的自然蓄積、合理滲透、高效凈化?；謴?fù)水體環(huán)境，改善城市生態(tài)環(huán)境。滲透路面材料是我國海綿城市建設(shè)的一項重要工作，其應(yīng)用在我國具有十分重要的意義。

1.透水性鋪裝材料概述

透水型鋪裝層并不是近代才被發(fā)明和應(yīng)用的，而是在國內(nèi)外應(yīng)用的時間相對較長。青磚、青瓦、砂礫、石板等是中國古代建筑和園林建筑常用的材質(zhì)。歐洲傳統(tǒng)的透水路面也有相似之處，砂石、石塊和草坪的混合構(gòu)成了歐洲公園的一大特色。滲水路面材料的產(chǎn)生其實源于歐美，而現(xiàn)今的滲水材料真正的含義是在原來的基礎(chǔ)上加強(qiáng)其原有的性能，對硬度、耐磨性、透水性等方面的要求更高。從20世紀(jì)起，防水材料被廣泛用于道路建設(shè)、城市路面建設(shè)，目前已成為環(huán)保、綠色道路建設(shè)的重要原料。透水性路面材料分為四大類：水泥透水混凝土材料、阻燃防水材料、透水性新材料、陶瓷透水磚等。透水混凝土主要用于建筑、公路等領(lǐng)域;天然透水、透水新材料由于具有良好的視覺效果，在園林設(shè)計、園林工藝中得到了廣泛地應(yīng)用。

2.海綿城市和透水性鋪裝材料的存在意義

2.1海綿城市

由于城市規(guī)模擴(kuò)大、環(huán)境污染等原因，城市經(jīng)常遭遇自然災(zāi)害，暴雨造成的內(nèi)澇、洪災(zāi)等問題，給城市的穩(wěn)定發(fā)展帶來了巨大的困難，地面鋪設(shè)的硬質(zhì)路面、城市的排水、防洪等都是亟待解決的問題?！昂＞d城市”這個新的概念逐漸浮上了人們的視野，它就是一個擁有強(qiáng)大彈性和適應(yīng)性的海綿城市，它能夠保證城市的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境得到更好地發(fā)展。當(dāng)遇積水或洪水時，將雨水滲入地下貯存，經(jīng)凈化后加以合理使用。海綿城市建設(shè)不能以環(huán)境為代價，而應(yīng)遵循自然法則，即保護(hù)生態(tài)環(huán)境。透水路面材料的開發(fā)和應(yīng)用，解決了路面上雨水徑流對路面結(jié)構(gòu)的損害，緩解了城市排水和防澇系統(tǒng)的壓力;在缺水的時候，可以將其用于解決城市的用水問題。

2.2低影響開發(fā)理念

低影響的雨水系統(tǒng)是海綿城市不可缺少的，而低影響的概念則是通過分散的小型源頭控制機(jī)制與設(shè)計技術(shù)，以達(dá)到最大限度地達(dá)到開發(fā)之前的自然水文循環(huán)狀況。在低影響發(fā)展階段，應(yīng)盡可能地減少由于開采方式和方法而引起的環(huán)境地質(zhì)損害和水體污染。透水路面具有良好的滲透性，能將雨水直接滲入地層表層。在最大限度的保護(hù)地質(zhì)構(gòu)造的同時，也符合保護(hù)自然的生態(tài)定律。

2.3提高城市雨水疏導(dǎo)能力

城市的傳統(tǒng)排水理念是：雨水的排放越多、越快、越通暢，是城市排水系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。但事實上，這一思路有兩個缺陷：一是由于城市道路硬化道路的不斷擴(kuò)展，城市面臨著巨大的防洪壓力，很多城市的排水能力和速度已不能滿足城市的發(fā)展需要，很多城市在發(fā)展中往往會遇到“逢雨必澇”的窘境;二是這些排水體系不能再利用，導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)。同時，在夏季降雨增加的情況下，由于地面徑流不能對地下水進(jìn)行有效地補(bǔ)給，導(dǎo)致了城市出現(xiàn)了“內(nèi)澇”的困境。而透水路面則可以有效地解決上述問題，從而形成一套既環(huán)保又有效的排水體系，既可以迅速適應(yīng)快速、大規(guī)模的城市發(fā)展，又可以降低城市的防洪壓力，減輕城市的內(nèi)澇;又可以充分利用雨水，充分利用水資源。

3.海綿城市建設(shè)中透水性道路材料的應(yīng)用探討

3.1原材料

膠凝材料選用42.5級硅酸鹽水泥，其物理力學(xué)性能為：密度3.1g/cm3;初凝時間115min;終凝時間170min;比表面積375m2/kg;抗壓強(qiáng)度3天28MPa，28天53MPa;抗折強(qiáng)度3天5MPa，28天9MPa。粗集料選用石灰?guī)r碎石，其物理力學(xué)性能分別為：粒徑范圍5-10mm;孔隙率40%;堆積密度1720kg/m3;表觀密度2910kg/m3。粉煤灰選用低鈣Ⅰ級灰，密度2200kg/m3;細(xì)度不大于12%;需水量比0.95，硅灰密度2100kg/m3。外加劑選用JM-B型萘系高效減水劑，具有高效減水、超塑化、增強(qiáng)、非引氣等作用。

3.2配合比設(shè)計

目前，由于透水混凝土與一般混凝土在結(jié)構(gòu)上的不同，采用常規(guī)的配比設(shè)計方法已不能適應(yīng)滲透混凝土的需要。并結(jié)合國內(nèi)外一些成功的配合比設(shè)計經(jīng)驗，提出了碾壓包理論，以達(dá)到合理、科學(xué)地配合設(shè)計。在設(shè)計混凝土配合比時，主要考慮強(qiáng)度、孔隙率、水灰比等因素。就強(qiáng)度來說，在采用透水混凝土路面時，必須確保路面與輕型交通道路的強(qiáng)度達(dá)到30 MPa，且其與路肩的抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到25 MPa，因此，在采用透水混凝土?xí)r，必須要有25 MPa以上的強(qiáng)度。就孔隙率來說，采用透水混凝土?xí)r，在考慮到強(qiáng)度的情況下，應(yīng)以15～20%的孔隙率為宜。

3.3攪動

在配制透水混凝土?xí)r，應(yīng)注意攪拌工藝的施工，并嚴(yán)格遵守施工程序，確保其生產(chǎn)質(zhì)量。在配制透水混凝土?xí)r，應(yīng)先將骨料與膠結(jié)物混合，攪拌30秒，然后再加入適量的水和減水劑，使其充分?jǐn)嚢?在鋪面工程中，將兩種混合料分別注入模具內(nèi)，首先進(jìn)行面層的澆筑，再進(jìn)行基礎(chǔ)的澆筑。

3.4模制

目前，滲透混凝土的制備方法多為靜壓力成形。將攪拌好的混合物放入模具內(nèi)，通過壓力機(jī)進(jìn)行擠壓。一般情況下，成型壓力越大，內(nèi)部的空隙越小，粘附力也就越強(qiáng)，但對透水混凝土，既要有足夠的強(qiáng)度，又要有較好的孔隙率，因此，必須對軋制時間、壓力、模壓模具進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計。在擠壓時，由于壓力的增大，物料內(nèi)部的顆粒會在一定的壓力下運(yùn)動，使其相互間的間距減小，并能增強(qiáng)粒子間的咬合力，是改善混凝土強(qiáng)度的主要方法。壓實時間的長短與透水混凝土磚坯的特殊成型工藝有關(guān)。在設(shè)計沖壓模時，必須使其有足夠的膨脹力，使其在自成形的壓力和擠出過程中不會發(fā)生斷裂。

3.5維護(hù)

養(yǎng)護(hù)的目標(biāo)是保證透水混凝土能夠正常地進(jìn)行固化，從而達(dá)到其耐久性和物理機(jī)械性能要求。在透水混凝土中，養(yǎng)護(hù)周期很長，因此，為了提高設(shè)備利用率，降低占地面積和生產(chǎn)成本，必須縮短施工周期。在進(jìn)行透水混凝土的養(yǎng)護(hù)中，主要采取的是自然養(yǎng)護(hù)，即通過潤濕、防凍、防風(fēng)、干燥等方法來養(yǎng)護(hù)混凝土，使其充分水化，從而實現(xiàn)其機(jī)械性能。在天然養(yǎng)護(hù)中，主要有噴施塑料膜養(yǎng)護(hù)液、覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，而在透水混凝土的配制中，則以后者為主。

結(jié)束語

城市道路透水路面具有經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會等諸多優(yōu)點(diǎn)，既能提高生態(tài)環(huán)境，又能收集、凈化雨水，又能用于灌溉、道路沖洗等，又能彌補(bǔ)缺水。但是，目前的滲水路面還存在著易堵塞、破損嚴(yán)重、污水處理效率低等問題，有待于進(jìn)一步的深入研究。透水路面是海綿城市建設(shè)的一項重要技術(shù)手段，它可以與智慧城市緊密結(jié)合，通過實時監(jiān)測和實時監(jiān)測降雨、透水路面的變化情況，從而實現(xiàn)對地面徑流量的有效控制。通過把透水鋪裝等基礎(chǔ)設(shè)施與云平臺等信息技術(shù)結(jié)合起來，可以達(dá)到智慧防洪、使用的目的，達(dá)到更高的智慧海綿城市的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建云.城市化與城市水文學(xué)面臨的問題[J].水利水運(yùn)工程學(xué)報，2012（01）：1-4.

[2]王俊嶺，王雪明，張安，張玉玉.基于“海綿城市”理念的透水鋪裝系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程，2015，33（12）：1-4+110.

[3]趙金輝，王艷霞.高速公路降雨徑流污染控制措施研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007（08）：103-106+121.