海绵城市建设中透水性铺装材料的应用

钱程

摘要：针对目前我国城市排水系统的现状，城市排水和储水问题日益突出，目前城市排水和储水困难已成为当前城市道路交通、建筑规划、材料科学、工程等领域的热点，因此，国家提出了建设海绵城市的方针政策，研究海绵城市中关于道路交通中透水材料的应用，探索该项材料的各项性能指标，为市政道路建设中材料的选择提供参考。近年来，防水路面材料在海绵城市建设中的应用越来越受到业界的重视，对其进行深入的研究具有十分重要的现实意义。文章在总结了有关内容的基础上，对渗水路面的生态重要性进行了分析，并结合实际工作经验，从多个不同的角度和不同的方面进行了探讨，提出了一些自己的见解和体会，以期对今后的工作有所帮助。

关键词：海绵城市;透水性;铺装;应用

引言：“海绵城市”就是将城市比喻成一块海绵，通过及时排水、有效地吸收和储存雨水，在缺水的时候将其释放，有效地使用，以适应自然的自然法则，抵抗自然灾害。在海绵城市建设过程中，可以利用透水路面进行雨水的渗入与贮存，从而达到良好的水循环，达到城市的自然蓄积、合理渗透、高效净化。恢复水体环境，改善城市生态环境。渗透路面材料是我国海绵城市建设的一项重要工作，其应用在我国具有十分重要的意义。

1.透水性铺装材料概述

透水型铺装层并不是近代才被发明和应用的，而是在国内外应用的时间相对较长。青砖、青瓦、砂砾、石板等是中国古代建筑和园林建筑常用的材质。欧洲传统的透水路面也有相似之处，砂石、石块和草坪的混合构成了欧洲公园的一大特色。渗水路面材料的产生其实源于欧美，而现今的渗水材料真正的含义是在原来的基础上加强其原有的性能，对硬度、耐磨性、透水性等方面的要求更高。从20世纪起，防水材料被广泛用于道路建设、城市路面建设，目前已成为环保、绿色道路建设的重要原料。透水性路面材料分为四大类：水泥透水混凝土材料、阻燃防水材料、透水性新材料、陶瓷透水砖等。透水混凝土主要用于建筑、公路等领域;天然透水、透水新材料由于具有良好的视觉效果，在园林设计、园林工艺中得到了广泛地应用。

2.海绵城市和透水性铺装材料的存在意义

2.1海绵城市

由于城市规模扩大、环境污染等原因，城市经常遭遇自然灾害，暴雨造成的内涝、洪灾等问题，给城市的稳定发展带来了巨大的困难，地面铺设的硬质路面、城市的排水、防洪等都是亟待解决的问题。“海绵城市”这个新的概念逐渐浮上了人们的视野，它就是一个拥有强大弹性和适应性的海绵城市，它能够保证城市的经济与环境得到更好地发展。当遇积水或洪水时，将雨水渗入地下贮存，经净化后加以合理使用。海绵城市建设不能以环境为代价，而应遵循自然法则，即保护生态环境。透水路面材料的开发和应用，解决了路面上雨水径流对路面结构的损害，缓解了城市排水和防涝系统的压力;在缺水的时候，可以将其用于解决城市的用水问题。

2.2低影响开发理念

低影响的雨水系统是海绵城市不可缺少的，而低影响的概念则是通过分散的小型源头控制机制与设计技术，以达到最大限度地达到开发之前的自然水文循环状况。在低影响发展阶段，应尽可能地减少由于开采方式和方法而引起的环境地质损害和水体污染。透水路面具有良好的渗透性，能将雨水直接渗入地层表层。在最大限度的保护地质构造的同时，也符合保护自然的生态定律。

2.3提高城市雨水疏导能力

城市的传统排水理念是：雨水的排放越多、越快、越通畅，是城市排水系统发展的必然趋势。但事实上，这一思路有两个缺陷：一是由于城市道路硬化道路的不断扩展，城市面临着巨大的防洪压力，很多城市的排水能力和速度已不能满足城市的发展需要，很多城市在发展中往往会遇到“逢雨必涝”的窘境;二是这些排水体系不能再利用，导致水资源的浪费。同时，在夏季降雨增加的情况下，由于地面径流不能对地下水进行有效地补给，导致了城市出现了“内涝”的困境。而透水路面则可以有效地解决上述问题，从而形成一套既环保又有效的排水体系，既可以迅速适应快速、大规模的城市发展，又可以降低城市的防洪压力，减轻城市的内涝;又可以充分利用雨水，充分利用水资源。

3.海绵城市建设中透水性道路材料的应用探讨

3.1原材料

胶凝材料选用42.5级硅酸盐水泥，其物理力学性能为：密度3.1g/cm3;初凝时间115min;终凝时间170min;比表面积375m2/kg;抗压强度3天28MPa，28天53MPa;抗折强度3天5MPa，28天9MPa。粗集料选用石灰岩碎石，其物理力学性能分别为：粒径范围5-10mm;孔隙率40%;堆积密度1720kg/m3;表观密度2910kg/m3。粉煤灰选用低钙Ⅰ级灰，密度2200kg/m3;细度不大于12%;需水量比0.95，硅灰密度2100kg/m3。外加剂选用JM-B型萘系高效减水剂，具有高效减水、超塑化、增强、非引气等作用。

3.2配合比设计

目前，由于透水混凝土与一般混凝土在结构上的不同，采用常规的配比设计方法已不能适应渗透混凝土的需要。并结合国内外一些成功的配合比设计经验，提出了碾压包理论，以达到合理、科学地配合设计。在设计混凝土配合比时，主要考虑强度、孔隙率、水灰比等因素。就强度来说，在采用透水混凝土路面时，必须确保路面与轻型交通道路的强度达到30 MPa，且其与路肩的抗压强度必须达到25 MPa，因此，在采用透水混凝土时，必须要有25 MPa以上的强度。就孔隙率来说，采用透水混凝土时，在考虑到强度的情况下，应以15～20%的孔隙率为宜。

3.3攪动

在配制透水混凝土时，应注意搅拌工艺的施工，并严格遵守施工程序，确保其生产质量。在配制透水混凝土时，应先将骨料与胶结物混合，搅拌30秒，然后再加入适量的水和减水剂，使其充分搅拌;在铺面工程中，将两种混合料分别注入模具内，首先进行面层的浇筑，再进行基础的浇筑。

3.4模制

目前，渗透混凝土的制备方法多为静压力成形。将搅拌好的混合物放入模具内，通过压力机进行挤压。一般情况下，成型压力越大，内部的空隙越小，粘附力也就越强，但对透水混凝土，既要有足够的强度，又要有较好的孔隙率，因此，必须对轧制时间、压力、模压模具进行严格的设计。在挤压时，由于压力的增大，物料内部的颗粒会在一定的压力下运动，使其相互间的间距减小，并能增强粒子间的咬合力，是改善混凝土强度的主要方法。压实时间的长短与透水混凝土砖坯的特殊成型工艺有关。在设计冲压模时，必须使其有足够的膨胀力，使其在自成形的压力和挤出过程中不会发生断裂。

3.5维护

养护的目标是保证透水混凝土能够正常地进行固化，从而达到其耐久性和物理机械性能要求。在透水混凝土中，养护周期很长，因此，为了提高设备利用率，降低占地面积和生产成本，必须缩短施工周期。在进行透水混凝土的养护中，主要采取的是自然养护，即通过润湿、防冻、防风、干燥等方法来养护混凝土，使其充分水化，从而实现其机械性能。在天然养护中，主要有喷施塑料膜养护液、覆盖浇水养护，而在透水混凝土的配制中，则以后者为主。

结束语

城市道路透水路面具有经济、生态、社会等诸多优点，既能提高生态环境，又能收集、净化雨水，又能用于灌溉、道路冲洗等，又能弥补缺水。但是，目前的渗水路面还存在着易堵塞、破损严重、污水处理效率低等问题，有待于进一步的深入研究。透水路面是海绵城市建设的一项重要技术手段，它可以与智慧城市紧密结合，通过实时监测和实时监测降雨、透水路面的变化情况，从而实现对地面径流量的有效控制。通过把透水铺装等基础设施与云平台等信息技术结合起来，可以达到智慧防洪、使用的目的，达到更高的智慧海绵城市的效果。

参考文献：

[1]张建云.城市化与城市水文学面临的问题[J].水利水运工程学报，2012（01）：1-4.

[2]王俊岭，王雪明，张安，张玉玉.基于“海绵城市”理念的透水铺装系统的研究进展[J].环境工程，2015，33（12）：1-4+110.

[3]赵金辉，王艳霞.高速公路降雨径流污染控制措施研究进展[J].环境科学与技术，2007（08）：103-106+121.