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透水混凝土路面对城市的意义

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发表于 2017-4-4 17:15:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

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透水混凝土路面对城市的意义
葛玮玮(广东省建筑设计研究院广东广州 510010
摘要:城市建设中大量使用不透水性路面阻碍了地下水的补给,使用透水性路面材料可使地面水直接渗入地下。各种透水路面材料各有特点,新型材料透水性混凝土具有其独特的更优良的特性——良好的承载力,因此其应用范围更广。经对该材料的特性进行分析,认为其铺装后具有蓄水的作用,有利于改善路面排水,可作为改善“水浸街”现象的新思路和策略。
关键词:透水混凝土 路面排水 水浸街
1 城市呼唤透水路面
在城市建设中,许多城市大量采用封闭地表在改善交通和道路状况、美化环境的同时,也对城市生态和气候环境产生显著的不利影响,低洼路段,雨水无法依靠排水系统进行自排,只能依靠强制抽排或晴天蒸发等方式排除,造成经济浪费和晴天积水的尴尬局面,不透水路面阻止了地下水补给路径。
路面透水,即使用的路面铺装材料透水性良好,地表降水可全部或部分通过此种特殊材料,直接渗入地下。路面透水可以平衡城市生态系统,相当一部分雨水可以通过透水路面渗透入地下,雨量较小时可能不需排水系统即可解决地面积水问题,雨量较大时则会大大缓解城市排水系统的压力,可以大大缩短排除地面雨水的时间,而对于少数低洼路段,雨水可逐渐渗入地下,地面不再形成积水。另外,透水地面孔隙多,对粉尘有较强的吸附力,可减少扬尘污染,也可降低噪音。
在国内,透水性路面材料正逐渐引起重视,对透水路面材料的研究和应用也正逐渐深入和广泛。04年北京引进兴建了5种不同类型的城区雨洪控制与利用示范区,通过采用铺设透水路面的办法,收集建筑物、庭院和道路雨水用于家庭冲厕、小区绿化和地下水回灌;05年上海新江湾城部分道路采用透水路面来铺筑,在传统水泥路面配方的基础上,进行结构调节,使路面材质中间较为疏松,雨水能够迅速通过路面渗入地表,还原成地下水;05年底沈阳“世博园”在主入口广场及环保园等处铺设透水路面所用的石子主要是岫玉、汉白玉等天然材料,透水材料在国内应用的实例越来越多,但大多应用于无机动车通行的广场、庭院等。
2 透水路面的种类
1.天然石子:由一定级配的天然彩色石子和特种胶结剂等材料构成,可广泛用于景观路面的铺设。所用的石子主要是天然材料,永不退色,其透水性和透气性非常好,且色彩丰富,可组成多种图案。
2.孔隙砖:砖与砖之间采用了透水性填充材料拼接,或选用实心砖铺路,但砖与砖之间会留出空隙。空隙中留有泥土,天然的草可在此处生长,这样的地面可形成一定的绿化面积。
3.透水性柏油:雨水可通过透水性柏油路面渗入到地下,经过收集系统处理后加以利用。但在国内其应用尚属起步阶段,但不适用于高温天气,同时其外观效果较差,生产厂家很少。
4.透水型陶瓷路面砖:独特的微孔蜂窝状结构,可吸收噪音,达到防噪和降噪的目的。表面粗糙,雨雪天路面无积水,防滑和耐磨性能也比较好。高温烧结而成,可用于停车场等铺设,有多种颜色,外观接近天然石材。
5.混合型:有孔砖加碎石来铺设路面,即在带孔的地砖孔中撒入碎石。这种地面不生杂草,但可使雨水顺利渗透,其地面的热反射也大大低于全硬化地面。
6.透水混凝土:一种新型混凝土材料,主要材料为水泥和彩石,添加一定外加剂后形成透水型混凝土,通过基层、垫层厚度的调整,可满足不同的承载力要求,最高可达C30混凝土的强度标准,因此可广泛应用于各种场合,包括城市道路。由于添加彩石的颜色不同,此材料也可组成不同的颜色配比方案。
3 透水混凝土的特性
1.高透水率
彩色透水混凝土地坪拥有15%~25%的孔隙,混凝土面层透水速度达到270升/米2•小时,远远高于最有效的降雨在最优秀的排水系统下的排出速率。
2.高承载力
整体性地面铺装,抗沉降性强于一般透水性砖地面。经国家检测机关鉴定,彩色透水艺术地坪系统能够达到C30混凝土的承载标准,优于一般透水砖的承载能力。
3.环保性
停车场流走物中的主要成分,是来自停车场地本身沥青粘合剂中的碳氢化合物(油类),而这种化合物往往对环境是有污染的,采用透水铺装系统的停车场能够有效清除这种污染的危害及其影响。
4.缓解城市热岛现象
独特的孔隙结构使得较低的地下温度传入地面,从而降低整个铺装地面的温度,彩色透水艺术地坪系统在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆盖的地面。
5.装饰性
彩色透水艺术地坪系统拥有系列经典色彩配比方案,能够配合设计师的创意,实现不同环境和个性所要求的装饰风格,这是一般透水砖很难实现的。

6.易维护性
仅需用高压水洗的方式即可非常简单的处理孔隙堵塞的问题
7.耐用性
透水性混凝土的耐用耐磨性能优于沥青,接近于普通的混凝土,避免了一般透水砖存在的使用年限短、不经济等缺点。
4 透水混凝土透水作用的理论分析
不同路面承载力要求不同时,该种材料是通过调整基层及垫层的厚度来实现对承载力的要求。以2.5~6m的常见街道路面为例进行理论蓄水能力分析。这种常见路面一般无法通过大型车辆,设计承载力按2T以下考虑。其路面结构如下图:
image001.jpg
透水混凝土剖面图(承载力<2T时)
各层的孔隙率分别按下述数据进行计算,透水地坪层的孔隙率为20%,碎石层的孔隙率为30%,素土层孔隙率为7%。在不考虑素土层自然向下渗透的情况下,单位平方米面积的蓄水量为:地坪层0.12×1000L/m3×20%=24L/m2,碎石层0.15×1000L/m3×30%=45L/m2,合计69L/m2,即为新材料铺装应用后的路面每平方米的蓄水量。
为方便与降雨量对比,我们将蓄水量折算到每平方米的降雨量即为69mm,假设地下水位线位于材料垫层之下,即地面以下0.27m(120mm+150mm),此时地下水不上渗,即不会占用此基层及垫层的蓄水量,同时假设没有地面径流流入路面以内,则按广州雨量标准,12小时内降雨量:小雨0.1~4.9mm,中雨5~14.9mm,大雨15~29.9mm,暴雨30~69.9mm,大暴雨70~140mm,即使下部土层已经饱和,无法积蓄水量或下渗,在暴雨时,降落到地面的雨水仍可直接渗透入地面,暂时储存在结构层中,不会形成积水。但若降落在附近建筑物上的雨水形成地面径流,或地下水有上渗,则其对应的储雨量值会相应减小。
根据实验检测数据,材料透水率为4.5mm/s,考虑施工的质量波动后,取安全系数0.9,考虑材料随使用年限增加透水率降低的情况,取材料的衰减系数0.6,则透水率为4.5×0.9×0.6=2.43mm/s。假设此降雨量在10分钟内均匀完成,则此时的雨速分别为小雨<0.008mm/s,中雨<0.025mm/s,大雨<0.05mm/s,暴雨<0.117mm/s,大暴雨<0.223mm/s。由此比较可发现该材料的透水率相比于雨水下降速度是非常高的,小于大暴雨时,雨水可快速渗透入地。

5 透水混凝土的应用及其注意事项
广州位于降雨量特别丰富而河网水系极其发达的珠三角地区,在城区和管网改造难以实施的地区,采用透水路面可以在很低投资的情况下,明显改善路面积水现状,直接改善市民生活水平,在路网发达的新城区,透水路面材料可辅助道路排水,对于城市的雨水系统改造会具有重大意义,可能会明显改善广州“水浸街”的尴尬局面。
但在应用时,需注意与地下排水管网的建设配合使用,透水混凝土路面蓄水量有限,若结合当地情况路面布置雨水口,路面下敷设地下多孔排水管和排水总管,则蓄水排水能力可大大提高;透水混凝土路面主要依靠混凝土颗粒间的空隙蓄水,因此铺装后应定期清洗路面,保证颗粒间不被垃圾堵塞;此外,混凝土路面不适应铺装在油迹过多的路面,过多油迹容易粘附在颗粒间难以冲洗干净,会直接影响使用效果和寿命。
参考文献:1.董祥,方新财,透水性路面的铺装材料与工程应用,万方数据,2008.12
2.杨国涛,杨军,曹东伟等,排水性沥青路面实践,公路交通科技,2006



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