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绿色建筑透水铺装技术

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发表于 2017-3-30 14:59:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

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绿色建筑透水铺装技术
蔡丽敏孙大明
(中国建筑科学研究院上海分院 绿色和生态建筑研究中心,上海  200023)
摘要:透水铺装是城市节约水资源,改善环境的重要措施,也是绿色建筑节水的发展方向之一。本文首先明确了透水铺装的概念,并对透水铺装形式及结构特点进行介绍,提出应分别采用排水型和透水型道路铺装来满足不同地面的透水需求,扩大其应用范围,最后本文探讨了透水铺装设计原则及常见问题,为建筑及其他室外场地的节水设计提供思路。
关键词:透水铺装 透水地面 排水型路面 绿色建筑
1 绪言
随着城市化的快速发展, 使得城市内不透水的硬质铺装大量增加, 如花岗岩, 大理石,釉面砖,水泥,混凝土等类型的道路,广场等.而这种不透水的硬质地面给城市环境带来了很多问题,首先雨水无法入渗,全部形成地面径流,增加了城市排水系统的压力,其次这样的地面会大量反射,保留然后释放太阳的辐射, 增加了城市的热岛效应,空气中的悬浮颗粒物难以沉降,使城市环境舒适度大大 减小.由于铺装的不透水性,阻断了雨水直接补充地下水的途径,城市地下水位 难以回升,加重了城市的干旱,缺水等问题.
透水地面不仅能大量收集雨水,而且可以吸收地面扬尘,夏天比常规路面更凉爽,有效地补充了小区地下水及缓解了城市热导效应。小区实现雨天无路面积水,减少由于雨天路滑发生的安全事故,创造良好的城市环境。
此外,透水地面还能够对雨水起到净化作用,下渗的雨水通过透水性铺装及下部透水垫层的过滤作用得到净化,透水铺装下部土壤中丰富的微生物可以针对雨水中的有机杂质进行生物净化,使得下渗的雨水得到净化。
2 透水地面概念
透水地面是指无铺装的裸露地面,绿地,通过铺设透水铺装材料或以传统材料保留缝隙的方式进行铺装而形成的透水型地面.这个概念包括了无铺装地面, 孔洞形铺装和无缝隙的铺面形式,可以称之为广义的透水地面.
而根据《绿色建筑评价标准》 (GB/T 50378—2006)中对绿色建筑中的透水 地面的定义,透水地面包括裸露地面,公共绿地,绿化地面和镂空面积大于等于40%的镂空铺地(如植草砖) .我们可以视之为狭义的概念.
相对于裸露地面和绿地,其他透水地面的形式均采用了铺装材料,我们可以称之为透水铺装。透水铺装是透水地面的一种。
无铺装的裸露地面和绿地透水效果最好, 但是由于建筑室外用地功能的多样化,狭义的透水地面形式不能满足各种地面环境的要求,因此在城市环境建设过程中要推广多种类型的透水铺装形式,即在增加绿地面积的前提下,还应对面积较大的广场,自行车道及人行道等加强透水性建设.本文中主要对透水铺装进行说明与探讨.

3 透水铺装形式及应用概况

3.1 透水铺装形式
透水铺装的形式总结如下:
(1)用透水性地砖或透水性混凝土,透水性沥青进行铺装,铺装材料本身即具有良好的透水效果,兼具景观性和生态性.
(2)用植草格或孔形混凝土砖进行铺装,材料本身不具透水性,制作成品 的样式为孔洞形,一般都能达到40%以上的孔洞率,可进行植草.
(3)用实心砖或石块铺装,砖或石块之间留出一定空隙,空隙中为自然泥
(4)用细碎石或细鹅卵石,地面仅由大小均匀的石子散落铺成,地面透水性好,不长草.
(5)用孔型砖加碎石来铺路,即在带孔的地砖中撒入小卵石或碎石来铺地面,地面热反射大大低于全硬化地面.
从透水铺装的各种形式来看,孔型砖及石子路等形式应用范围有限,主要是停车场,园路等,大面积的车行道,人行道,广场都需要无缝隙的铺面形式,这 也成为目前透水路面研究的重点,图1、2为硬质地面透水铺装示例:
3.2 透水铺装应用概况
    国内外对于透水铺装都有较多的研究和应用,1944 年美国就有应用透水性
沥青混凝土的试验路段,这时透水地面的主要作用是防止擦滑,提升安全性,以 及降低路面噪音.透水性混凝土也被大量应用在广场,护坡等地.1992 年,日本颁布"第二代城市下水总体规划" ,正式将雨水渗沟,渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分.在欧洲,透水型路面也被广泛应用.德国的路面很难看到积水,就是因为他们在人行道,自行车道等地段采用透水砖进行铺装,而居民区内步行道上会采用细碎石或细鹅卵石铺路.德国的目标是到 2010 年,把全国城市90%的路面改造为透水地面.
我国对透水铺装也早已有所研究和应用,近来年随着城市环境问题的突出, 相应的研究更加广泛, 已经包含了透水性混凝土, 透水沥青,透水砖等多个领域, 其中透水砖也大面积应用在了 2008 年的奥运场馆区.
我国对透水性铺装的应用最早可追溯到已有 800 年历史的北海团城. 北海团城内的铺装系统就是典型的透水型铺装系统,地面铺设的是干铺倒梯形青砖,雨 水通过砖与砖之间形成的缝隙引入地下.青砖铺装表层下由支撑层,在机质层和黄沙层三部分组成.支撑层厚 10 ㎝,主要成分有谷壳,石灰等,这些成分能使 地表水快速渗透,透水透气性好;有机质层厚 10 ㎝,内部含有大量有机质, 包括贝壳,骨头,活性钙,兽血,有机酸等,其中含有大量的磷及各种微量元素, 历经数年,缓慢释放,有利于植物的生长;最下层为黄沙层,土壤透气性良好,能迅速降低树根附近的含水量,可避免积水.这种传统的透水结构在团城已经存 在800 年了,并且还在发挥作用,对于我们现代城市铺装的透水结构具有很大的借鉴意义. 图3  北海团城内透水铺装示意图.

4. 透水铺装结构及特点

    透水性铺装主要是针对人行道,街道,广场,自行车道等不适合采用裸露地
面和绿地的场所,这些场所在城市及小区中占有较大的面积,铺装的性质对于城市及小区生态环境有重要的影响, 所以应在这些交通压力较小的路面推广透水性铺装.透水性铺装材料主要由以下几种:透水混凝土,透水性多孔沥青,透水砖和石子路等园林铺装.其中透水砖又分为混凝土砖,陶瓷砖和自然砂砖等.
透水性铺装首先表现在铺装材料具有良好的渗透性, 如石子路的透水性要明显好于经过制作的透水砖, 其次下垫层的材料和铺装形式也对铺装实际的透水效果有着很大的影响.透水性铺装与非透水性铺装对比见图4-6.
依据铺装地的地质构造,土壤类型及是否有地下工程,可将透水地面分为两种类型:排水型和透水型。
排水型是指铺装材料为透水型,而垫层或基层为不透水层,雨水通过透水铺装后不会继续下渗而是沿透水材料下方排至路体两侧,最终排至雨水井,这种铺 装要求应有良好的坡度和平整度,目的是为了减少地面径流.排水型透水铺装主要适用于地下空间上面的地面.
透水型铺装是指使用透水垫层或粘结层,从而使雨水能渗入到路基土壤中
去,将雨水储存在土壤中,其强度将较一般道路或排水型路面低,故此路面大部 分适用于小交通量路面, 人行道和园林铺装等. 这种铺装方式实现雨水就地消化, 减轻排水压力,补充地下水资源,可大范围推广.
透水性铺装材料的粘结层,垫层都应该具有透水性,才能确保通过透水砖的 雨水能够顺利渗入地下,减少径流.

5 透水铺装设计原则
透水铺装在室外地面的用途,包括广场,自行车道,人行道路,设备用地, 地上空间覆土及其他类型地面.
透水性混凝土,透水性多孔沥青等主要应用在自行车道,商业街道等.透水砖,石子路等可以应用于人行道,小区广场及绿地园路等.
采用透水地面铺装还应对所在地区的地质构造,土壤性质进行调查,同时分析降雨量及降雨强度,再确定透水铺装材料使用类型.如基层土壤为粘性土,或 地下为不透水岩石层,则铺装的透水效果将受到土壤渗透性的影响,应对地面径 流进行规划.对当地的降雨量及降雨强度进行分析,如降雨量大,降雨强度大,则不能将缓解地面径流过多依赖于渗入地下,还应对雨水排放量进行计算,以免造成地面积水.
透水铺装的类型多样,除了地面条件外,还可结合不同铺装的造价选择铺装形式,如果某地降量小,当地经济水平一般,即可采用一般性的透水混凝土砖, 如降雨量大或投资条件允许,可以选择的范围就较宽泛.

6 透水地面存在问题
    对于透水铺装来说,由于砂土,灰尘,油污等异物在表层堆积,渗透的雨水
同时过滤了空气中的灰尘,道路中的异物等,在透过透水地砖通道孔时一定会在孔中或透水砖下面的砂,石透水垫层中产生某种程度的吸附和沉淀.长时间的沉积,容易导致通道孔堵塞,使透水率衰减,对于一些质量一般的材料可能会在短时间内完全堵塞失去透水能力.
对于找平层来说,如果采用砂浆也容易形成透水的瓶颈,包括自身的透水性
差和对基层的阻塞.在施工过程中一定要确保砂浆的质量,保证其透水能力不低于面层.
对日本的排水性沥青路面进行研究发现,路面排水功能保持时间不长,一般具有良好排水功能的时间只有 1 年,2 年后的排水性能降低了60%以上,使用 4 年后已基本不透水了.要恢复其排水功能需要采用专用设备进行清洗.
所以对透水铺装的应用要考虑到透水率的衰减,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水清洗,将阻塞其孔隙的颗粒冲走,恢复透水率.


参考文献:
⑴樊统江,贾敬鹏,陈富强等.排水沥青混凝土路面技术及其在日本的发展.公路.2007(1) : 14~20
⑵侯立柱,冯绍元,韩志文等.透水砖铺装地面垫层结构对城市雨水入渗过程的影响.中国农 业大学学报.2006,11(4):83~88
⑶李荣炜,余其俊,韦江雄等.透水性混凝土的概述及其在排水防涝中的应用展望.广东建 材.2007(11):20~23
⑷骆会欣(本报记者).借鉴团城经验,建设节水园林.中国花卉报.2007 年 8 月 9 日
⑸陶有生.发展和推广透水路面砖需要注意的问题.中国建设报.2006 年 10 月 12 日,第六版
⑹王波.透水其强度将较一般道路或排水型路面高性硬化路面及铺地的应用前景.建筑技 术.2002,33(9):659~660
附1 参见图
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