透水铺装原理、功能及类型解读

透水铺装原理 功能及类型解读 透水铺装被誉为 会呼吸的 地面铺装 本身具有良 好的生态效益 并以特有的柔性铺装 构造为地面的检 修 维护和改造都来带了便捷 它是海绵城市建设中的一 个重要技术 广泛运用在城市道路 广场 停车场等 应 用透水铺装的必然性城市化的重要特征之一 即原有的天 然植被不断被建筑物和非透水性硬化地面取代 从而改变 自然土壤及下垫层的天然可渗透性 从而打破大自然中水 与气的平衡 由此产生了许多负面影响 1 硬化地面使雨 水从地面流失或蒸发掉 阻碍了降水直接补给地下水的途 径 造成城市地下水位下降 也影响地表植物生长 2 硬 化地面难以与空气进行热交流 水分交换 对空气的湿度 温度调节都不足 加上高反射率 在大量吸收 储存太阳 辐射热之后 又将其释放出来 形成我们常说的 热岛效 应 3 硬化地面严重破坏城市地表土壤的动植物生存环 境 改变大自然原有生态平衡 4 暴雨季节 雨量过度造 成硬化地面积水 内涝 影响人车出行 甚至造成交通隐 患 而我国城市基础设施发展滞后 使得暴雨时节城市排 水设施无法有效满足排水及防洪需求 雨水即使顺利通过 地下水设施流入河流 也将路面污染物随之注入河流 造 成二次污染 5 硬化路面车辆行驶时噪音较大 雨天易形 成积水飞溅 平时容易形成扬尘 对人的危害都很大 这一系列问题出现 让人们认识到探索和应用透水性铺装 的重要性 日本 德国是发展比较早的国家 而我国也开 始应用透水性铺装 2007 年杭州市铺设透水路面达到 30 万 平方米 北京奥运场馆建设中用透水材料达 10 万平方米 2010 年上海世博会也大量采用透水性铺装 城市建设已 经逐步走出硬化的时代 走向一种全新的 兼顾环保 生 态 水资源保护的模式 透水路面设计原理透水路面与传 统路面最大区别就在于 透水 两个字 它究竟有什么神 奇之处 主要因素就是孔隙率 一项关于沥青混合料的孔隙率和透水性的关系研究表明 8 的 孔隙率是沥青路面透水性急剧增长的拐点 若运用的是不 透水的密级 沥青路面 孔隙率应该小于 8 且不能过于接 近 最好在 4 左右 若设计是透水的开级 大孔隙沥青路 面 孔隙率应大于 8 实际应用中大于 15 才能保证路 面透水 当然 透水铺装也存在一定问题 由于砂土 灰 尘 油污等在表面堆积 渗透的雨水同时过滤了空气中的 灰尘 道路上的异物等 长时间的沉积 容易导致孔隙堵 塞 降低透水率 对于一些质量一般的材料可能会在短时 间内就完全堵塞 失去透水能力 因此 对透水铺装 的应 用要考虑透水率的衰减 并采取相应的养护措施 主要是 定期或不定期对地面进行高压冲洗 将阻塞孔隙的颗粒冲 走 恢复透水率 透水铺装能使雨水迅速下渗 补充地下 水 保持土壤湿润 维护地下水及土壤生态平衡 据测算 5000 万平方米透水地坪 按年降水量 600 毫米计算 可蓄 水 3000 万立方米 这相当于一个中型水库容量 可见 透 水铺装蓄水功能十分强大 那么它到底还有哪些优势 成 为城市 新宠 呢 功能效益解析透水铺装生态 环保效益 1 生态及环境优势 透水铺装内部构造是由一系列与外部空气想通的多孔结构 形成骨架 同时又满足使用及铺地强度和耐久性要求 有 些透水铺装还能与绿化相结合 形成半绿化地面 2 维护 城市土壤生态平衡具有良好渗水性及保湿性的透水铺装 既满足人们对于硬化路面的使用要求 又通过自身接近天 然草坪和土壤地面的生态优势 减轻城市硬化路面对环境 的破坏 透水铺装以下的动植物及微生物都得到有效保护 因而很好实践 与环境共生 的可持续发展理念 3 改善光污染透水铺装由于孔隙的存在使得投射到表面的 光线得到扩散反射 因而避免出现使用光滑地砖或石材造 成的眩光 雨天硬化路面容易产生眩光 这种现象在夜间 特别严重 这也是造成夜晚雨天交通事故多发的重要原因 之一 透水铺装克服了这一系列问题 对城市交通安全提 供更多保障 4 改善城市热 湿环境透水铺装下垫层土壤 中丰富的毛细水 通过太阳辐射作用下自然蒸发蒸腾 吸 收大量的显热和潜热 使其地表温度降低 从而缓解 热 岛效应 北方城市在少雨季节常见的风沙起尘现象 根本 原因是地表的湿度及蒸发量减少 湿度过小导致空气日益 干燥 若使用透水铺装 可有效增加空气湿度 缓解 城 市干燥化 现象 保护城市环境 1 大孔隙透水铺装能吸附城市污染物 如粉 尘 减少扬尘污染 对地表污水起到过滤作用 而且在雨 天可以有效防止地表径流现象 这样也可以防止环境垃圾 随着地表径流随处扩散 造成到处是污水 2 有效治理河 流污染城市河道污染是一个普遍的问题 透水铺装用于河 道护坡中 可防止因水流对河堤的冲刷产生水土流失 有 利于植物扎根生长 杭州市实施的 运河申遗 计划 就 已大规模将透水混凝土运用到城市河岸堤岸 护坡工程 很好实现了 水清 岸绿 景美 的预期目标 让河道成 为市民休闲游乐的公共场所 3 防洪排水作用我国城市基础设施严重滞后 使得在暴雨 时节城市排水设施不能有效满足排水及防洪要求 透水铺 装由于自身良好的透水性能 有效缓解城市排水系统的泄 洪压力 这对于城市防洪意义重大 因此 透水铺装是城 市防涝的积极措施 4 吸音作用城市高层建筑及高架道路 不断增加 加上穿过市区的飞机噪音 让城市噪音污染严 重 透水铺装有独特的降噪机理 对城市声环境起到明显 的改善作用 普通硬化路面只能将声波重新反射 另一方 面 透水铺装的多孔结构使行驶车辆的轮胎噪音降低 能 有效降低路面噪音 6 10 分贝 美化环境混凝土路面颜色可以是丰富多彩的 只要在粘结 剂中渗入各种色料 同时也可以形成各种图案 做到结合 周边景观进行设计 摆脱了原先以黑色调铺装为主 单一 凝重 压制的感觉 起到美化城市景观效果的作用 现在 国内已经研究出透水性生态彩色艺术地坪 不但生态环保 且质感 色彩 样式多变 经济效益这里以数据说明问题 南京市可改造为透水铺装面积为 370 万平方米 如果全部 改造完成 可实现蓄水 69 万立方米 相当于 70 台水泵的 排水量 2007 年 北京改造了玉泉西街 体育场北路等 9 天奥运市 政道路两侧不到 铺设步道总长 5500 米 覆盖面积 2 5 万 平方米 年节水 1 2 万立方米 透水铺装发展如此迅速 已然是一种趋势 既然透水铺装 优势巨多 那实际应用中 如何选择呢 即透水铺装有哪 些常用类型 各有什么特色 我们应用中应该注意什么 透水路面类型透水铺装 透水铺装作为一种新兴的城市铺装形式 通过采用大孔隙 结构层或排水渗透设施 使得雨水能够通过铺装结构就地 下渗 从而控制地表径流 雨水利用等目的 下面通过三 种常用的透水路面材料 一起来认识一下吧 透水混凝土 路面透水混凝土是多孔 轻质 无细骨料的混凝土 由水 泥 特殊添加剂 骨料 水用特殊配比混合而成 比其它 地面铺装材料更为优良 生态 环保 属于全透水类型 特点就是 透水性 保水性 透气性 透水混凝土作为环 境负荷减少型混凝土 除却透水效果良好 雨水收集充足 等功能外 兼具吸声降噪 抗洪涝灾害 缓解城市 热岛 效应 等作用 透水路面结构形式从上而下依次为素土夯 实 级配碎石 60 120mm 透水混凝土 具体如下 透水混 凝土施工 主要包括摊铺 成型 表面处理 接缝处理等 1 摊铺 机械或人工方式均可 2 成型 可采用平板振 动器 振动整平辊 手动推拉辊 振动整平梁等进行施工 3 表面处理 主要是为提高表面观感 对已成型的透水混 凝土表面进行修整或清洗 4 透水混凝土路面接缝的设置 与普通混凝土基本相同 缩缝等距布设 间距不宜超过 6m 施工后采用覆盖进行保护 洒水保湿养护至少需要 7 天 养护期间防止混凝土表面空隙被泥沙污染 透水沥青路面透水沥青路面是 排水降噪路面 是一种新 型路面结构 属于半透水类型 道路结构形式与普通沥青 路面相同 原料中混入特制改良性沥青 消石灰 纤维 能有效降低 高速行驶的车辆与路面摩擦引起的爆破声 透水性沥青路 面只是在表面层采用透水沥青 底层依旧是普通沥青 具 体结构可参见下图 透水沥青路面让路面积水 反光问题 不再发生 雨天机动车打滑的现象也大幅度减少 大幅度 提高雨天行车的安全性 此外 其大空隙表面结构让路面 温度比一般路面温度更低 还能改善城市热岛效应 这样 就要求底面层施工时一定要控制好道路的横坡 否则沥青 路面会有层间水长期存在 加快道路的破损 透水砖起源 于荷兰 是荷兰人在围海造城过程中 为了使地面不再下 沉 而制造的一种小型路面砖 并使砖与砖之间预留 2mm 缝隙 又称荷兰砖 特点是不积水 排水快 抗压性强 适用于对路基承载能力要求不高的人行道 步行街 休闲 广场 非机动车道 居住区道路及停车场等 从材料和生 产工艺角度考虑 主要有两种类型 1 陶瓷透水砖 以固 体工业废料 生活垃圾 建筑垃圾为原料 通过粉碎 高 温烧制制成 特点 高透水性 主要原料是工业废料 因 此减轻对环境的污染 装饰效果非常好 由于其使用的工 业废料都要经过高温煅烧 烧制过程中除燃料本身排放气 体外 很少产生有害气体 减轻废气污染 孔隙率高 吸 音防噪效果好 2 非陶瓷透水砖 以无机非金属材料为主要 材料 利用有机或无机粘结剂 通过成形 固化制成 但 是无须煅烧 透水砖的路面结构可参见下图 那么透水铺 装面层 基层材料与传统路面相比 到底有何独特 材料选择透水铺装 园林铺装从结构上分为面层 基层和垫层 其中面层与基 层间为了结合及找平设有找平层 让雨水通过 直接渗入 路基的透水铺装 究其原理 即铺装面层结构具有良好的 渗水性 同时基层也有相应透水性 那么透水铺装面层材 料及基层材料各有什么要求呢 透水铺装面层材料 1 整体型透水铺装面层 通过材料的特殊级配 让面层具有相互连通的多孔结构 为雨水下渗及下垫层蓄水蒸发提供通道 但由于多孔结构 降低骨料的连接强度 进而降低路面强度及耐久性 鉴于 此 通常会使用添加剂改善面层粘结材料的强度 2 块料型透水铺装面层其透水性主要通过两种方式实现 即本身具有的多孔透水结构和铺装间接缝的透水通道 透 水铺装基层材料用做透水铺装的基层材料 除了具备适当 强度外 必须有较好的透水性 因此 基层材料一般采用 透水性好的级配砾石 采用级配碎石做基层时 碎石的最 大颗粒径应小于 0 7 倍基层厚度 且不能超过 53mm 同时 为了工程应用 基层材料均采取工程上常用的集料 即粒 径 5 25mm 连续级配碎石 孔隙率 46 根据基层厚度 溢流及排水方式的不同 透水路面可分为以下几种结构 1 具有较小蓄水能力的透水基层这种路面基层主要有找平 层 透水基层组成 透水基层有很大的空隙率 但是厚度 不大 因此透水性强 适用于降水量较少 垫层透水能力 很强且具有较高承载力的区域 主要用于人行道 非机动 车道 广场 停车场及步行街等场所 2 具有较大蓄水能力的透水基层一般由找平层 蓄水基层 土工织物构成 蓄水层厚度较大 且空隙率较小 当降雨 量较大不能及时排出时 一部分雨水就储存在基层中 避 免路面积水 这种基层适合雨量较大的区域 边蓄水 边 排水 蓄水层下面为土工织物 其作用是保持垫层承载力 3 内部具有溢流结构的透水路面 4 周边溢流结构透水路 面周边溢流结构 已经广泛应用于停车场 因此要求这种 透水路面具有一定荷载能力 但是增加强度的同时 透水 能力有所下降 当雨水量大 无法及时排掉雨水 容易造 成路面积水 因此采用周边溢流结构 具体做法即采用一 定厚度开级配碎石做面层 下面直接由有一定坡度的垫层 支撑 垫层上面有土工织物 整个基层犹如一个蓄水池 如此一来 当降雨大时 雨水可以直接从周边溢流进基层 蓄水池 再排出路外 非透水路面的溢流结构 传统路面 没有透水作用 溢流结构采用透水路面砖做面层 且与非 透水路面具有相同设计标高 不仅美观 而且具有一定承 受轻型荷载能力 但不能承受重型交通 这个结构类似边 沟 具有非常理想的排水能力 随着城市化进度加快 城 市生态化问题日益严峻 而透水铺装突出的生态性很好地 解决了这一矛盾 使城市得到更好的综合效益 达到城市 生态化建设的目的 海绵城市建设工作的不断深入 相信 我们会看到透水铺装在城市建设中越来越多的应用