透水沥青在海绵城市中的作用

(重庆交通大学 重庆 400074)

近些年来，我国乃至全球气候变化出乎寻常，国内多个城市出现严重洪涝灾害，频频发生旱涝等气候自然灾害，对社会建设和稳定造成了巨大的影响。对于城市管理而言，百姓的生活亦受到了巨大的冲击，尤其是在城市交通和环境资源方面影响甚大。城市频发积涝灾害，严重影响城市发展，另一方面，也将导致自然资源的减少，同时对环境造成一定的污染，对生态造成一定的退化等影响。这些灾害的发生，除了全球气候异常导致的原因之外，另外则是与我国各大城市的建设主要以混凝土或普通沥青作为城市地面硬化材料有着很大的关系。现在的地面硬化所用的材料，主要是以不透水性的混凝土或沥青材料为主，一旦城市区域发生大面积或者是超出城市排水能力范围的降雨的时候，城市路面就会根据降雨量和排水能力的强弱发生不同程度的积水现象。由于城市地面被不同程度的硬化，城市地面的植被覆盖率遭到不同程度的破坏而降低了土地原本所具有的吸水能力、储水能力以及排水能力，而我国现在的城市排水设施规划的不充分，城市建设的速度大大超过了地下排水管网的建设，对于遭受暴雨侵袭的城市而言，洪涝则成为了严重的自然灾害。加之工业和生活垃圾的不规范排放，一旦遭遇洪涝，污染则会随着流动的洪水污染环境。在这样的一个大背景下，“海绵城市”则成为了建设城市的新兴理念，集“渗、滞、蓄、净、用、排”于一身的海绵城市成为了众多工程研究对象的一员，在海面城市的研究中，透水沥青路面又是研究者们最为青睐的。

一、路面透水沥青材料

(一)路面透水沥青材料的选择。我国现在所使用的路面材料大多是混合多种材料，使其具有特定结构以达到预想效果而生产出来的路面材料，在海面城市建设中要求的透水沥青路面必须具备高强度、高硬度以及高透水率等特点。我国在公路及城市道路的建设中，所使用的普通沥青路面的沥青的孔隙率大约为3%～5%,而在透水路面中所使用的透水沥青孔隙率大约为20%，从孔隙率方面就可以明显辨别出普通路面沥青和透水路面沥青的区别。透水沥青所用的原材料大致可以划分成四类：粗集料、细集料、填料以及高粘度的改性沥青。根据国内的材料使用标准，各种材料必须具备相应的性质，比如粗集料需要满足高温压碎值、石斛压碎值、吸水率等国家规定；细集料必须具备比天然砂更好的粘合性能，以便提高透水沥青在使用过程中的稳定性；填料则是非常重要的材料，用于透水沥青具有的大孔隙率，所以在海绵城市中对填料的要求极高，以致于达到要求的孔隙率；沥青的使用则是采用经过特殊工艺制作完成的具有高粘度的改性沥青，以对集料起到足够的约束力。

(二)探索不同配合比下的透水沥青路面的性质。对于路面材料，不同的配合比具有不同的性质，在这样的情况下，探索出一种合适的配合比具有重要的意义。对不同地区，不同自然环境中的城市而言，需要不同结构、性质有所差异的路面透水材料。在进行配合比设计的时候，可以根据当地的气候和地形特点，设计不同的配合比系数，不断验证不同配合比下各种材料的性质，根据相关实验数据的对比，得出最佳实验配合比。在配合比的实验中，最主要的是要考虑透水性质和公路路用性质之间的关系。

二、透水沥青路面的类型

(一)透水沥青路面I型。此类型路面又称作表层排水式。将路面表层作为透水功能层，在沥青表面层下设置封层，以阻断雨水向更下层流动，在路面表层范围内，允许雨水竖向和横向流动，起到排除路面雨水的功能。

(二)透水沥青路面II型。此类型又被成为半透排水式。在降雨量较大的地方，采用I型排水达不到足够的排水能力，此时将采用II型结构对路面进行排水。II型结构采用的是允许路表水进入结构层中的基层或者是垫层，在此结构层中对雨水进行横向排水，随即排入路侧排水设施，通过此方法起到透水沥青路面的排水工能。

(三)透水沥青路面III型。透水沥青路面III型，即为全透水式排水。该种类型的透水沥青路面，允许路表水静茹路面后透过面层，渗入路基。该种形式的透水沥青路面，整个结构都参与在透水功能中，具有良好的透水功能，并且可以很好的补充地下水，收集水资源。但是这类型的路面，由于雨水进入路基，对公路的强度和稳定性具有严重的影响。

三、透水沥青的功能

(一)透水沥青减少水滑程度。公路路面设置中最基本的是要保证路面的排水功能，在几乎所有的路面设计中都会根据地形等条件设置一定的横坡度或者是纵坡度对路面起到排水效果。雨水降到路面，首先会将路表宏观空隙填充完全，随着雨水的增加，路面的积水增加，此时会在路表形成一层一定厚度的水膜，对行车造成一定的威胁。而采用多孔隙的透水沥青路面，其孔隙率高达15%～20%，和普通路面沥青相比，可以容许更多的雨水通过透水沥青路面结构中连通的孔隙迅速排走。保证道路表面无积水或者是少积水，增加雨天时公路的行车安全性。

(二)透水沥青减少水雾。由于透水沥青具有的扩孔隙的特点，雨天可以迅速排走路表积水，降低了路表形成水膜的几率，这样一来，汽车在雨天行驶时，由于路面水膜的减少，行车中产生的水雾得以降低。

(三)透水沥青缓解城市积水。采用透水沥青铺装路面，在雨水天气，由于透水沥青具有的高孔隙率，大量雨水可通过这些孔隙迅速排到路表下方，然后与土地接触，渗入土地，一方面可以缓解城市洪水侵袭，一方面可以补充地下含水层中的水量。既缓解了城市内涝，又保护了生态资源。

四、透水沥青存在的问题

(一)易剪切破坏。透水沥青路面的优点是多孔隙，这有利于雨水的散，也正是因为这样的原因，为了满足透水沥青路面具有的高孔隙率，与传统的沥青路面相比较，它在强度、刚度、抗剪切能力方面较差，在车辆荷载的反复作用下，容易出现剪切破坏，在透水沥青路面的使用过程中，应该对通行的车辆进行控制。

(二)易堵塞。同样的，由于孔隙率较大，透水沥青路面随着使用时间的增加，孔隙将会被尘土、雨水中夹杂的物质、路面破坏的颗粒物质不断填充，孔隙率将会不断减少，透水能力逐渐降低。透水沥青路面建成后，为了保持透水路面的透水能力，养护部门不得不增加道路的清洗次数，采用高压水枪将阻塞孔隙的物质冲洗干净，已达到路面性能，这必将造成高额的使用成本。

(三)产生水损坏。透水沥青路面通过高孔隙率不断将路面雨水排流到路面一下，在行驶车辆的动荷载作用下，空隙中的水会产生一定的动水压力，是的沥青的粘附作用逐渐降低，在寒冷的冬季，冻融现象将会严重影响路面结构的完整性和稳定性。

五、结论

在海绵城市的建设中，相对于传统的沥青路面，透水沥青路面存具有更多的优越性。透水沥青路面作为海绵城市建设中的一项核心技术，被大家广泛关注和研究，根据国外关于透水沥青路面的使用，对于国内的相关研究有着根本的帮助。研究透水沥青，建设海绵城市，是一项可以显著解决我国淡水资源，降低城市洪涝灾害，减少江河污染等问题的新兴工程。在透水沥青路面的使用过程中，也应当注重透水沥青路面的清洁防护，保持透水沥青路面孔隙率，保证透水沥青的功能。