鋼渣透水瀝青混凝土路面在“海綿城市”中的應(yīng)用

徐耀

鋼渣透水瀝青混凝土路面在“海綿城市”中的應(yīng)用

徐耀

文章對(duì)鋼渣透水瀝青混凝土技術(shù)的材料性能、先進(jìn)性進(jìn)行了闡述，分析了鋼渣透水瀝青混凝土路面與其他設(shè)備設(shè)施在“海綿城市”實(shí)施中的效用。

鋼渣；透水瀝青混凝土；“海綿城市”；透水路面

隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，每年都有大量的鋼渣產(chǎn)生，數(shù)以萬(wàn)噸的鋼渣占用了大量土地資源、污染環(huán)境。隨著道路建設(shè)的飛速發(fā)展，鋼渣逐漸替代天然石料應(yīng)用在道路工程中。為了減少碳排放和空氣污染情況，我國(guó)提出了建設(shè)海綿城市的理念，國(guó)內(nèi)開(kāi)始對(duì)城市透水道路材料進(jìn)行研發(fā)，鋼渣透水瀝青混凝土作為新型綠色建材之一，以其優(yōu)異的性能得到推廣。本文從其特點(diǎn)的防滑、透水、減噪、泄洪等方面，展現(xiàn)了其優(yōu)于普通不透水瀝青路面的綠色環(huán)保特點(diǎn)。

一、鋼渣透水瀝青混凝土的材料性能

鋼渣是煉鋼過(guò)程中加入石灰、螢石等造渣溶劑而形成的復(fù)合固溶體，它屬于堿性集料，由于其具有多孔的物理特征，使其與瀝青的粘附性能非常好。透水瀝青混凝土是指有較大孔隙率，除了滿足常規(guī)瀝青路面性能，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)排水、降噪性能的瀝青路面材料。采用經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理和檢驗(yàn)合格的鋼渣作為透水瀝青混凝土的主要材料，既有效解決了優(yōu)質(zhì)集料不足的情況，又將廢棄資源合理高效利用，對(duì)建設(shè)“資源節(jié)約型，環(huán)境保護(hù)型”的社會(huì)有重大意義。

二、鋼渣透水瀝青混凝土路面的技術(shù)先進(jìn)性

鋼渣透水瀝青混凝土路面與一般普通瀝青混凝土路面相比，具有良好的技術(shù)先進(jìn)性，具體特點(diǎn)如下：

（一）優(yōu)良的防滑性能

路面抗滑性能是指輪胎受制動(dòng)時(shí)沿路表面滑移所產(chǎn)生的足夠摩阻力，使車輛能在各種環(huán)境條件下在合理距離內(nèi)制動(dòng)。鋼渣透水瀝青混凝土路面得益于鋼渣粗顆粒的表面，構(gòu)造深度大，抗滑性能高。

（二）保護(hù)地下水資源

近年來(lái)，由于城市設(shè)施建設(shè)大量采用鋼筋混凝土材質(zhì)的建材，降雨無(wú)法滲入地下，城市自然水循環(huán)被打斷。透水性混凝土是一種可供雨水循環(huán)的混凝土，其內(nèi)部有連續(xù)孔隙，所以具有透水透氣性，降水可以通過(guò)孔隙與墊層下地底土壤連通。這就緩解了不透水建材導(dǎo)致的雨水阻斷，從而對(duì)地下水資源保護(hù)起到積極作用。

（三）降低噪音污染

公路噪聲包含汽車零部件的運(yùn)轉(zhuǎn)聲、輪胎與路面的摩擦聲以及駕駛過(guò)程中的偶發(fā)噪聲（如鳴笛、剎車）等。歐洲許多國(guó)家在低噪路面的試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，在降噪特性上，外露集料的低噪聲水泥混凝土路面近似傳統(tǒng)的瀝青路面，透水性瀝青混凝土路面的降噪效果比前兩者都明顯。鋼渣透水瀝青混凝土路面能降低噪音3dB左右，是一種靜音環(huán)保型路面。在雨天條件下，鋼渣透水瀝青混凝土路面更是會(huì)有非常明顯的降噪效果。其原因有：第一，聲波打在鋼渣透水混凝土路表面上時(shí)，聲波引起透水路面小孔隙的空氣運(yùn)動(dòng)，孔隙中的空氣和孔壁的熱交換引起的熱損失，使聲能衰減；第二，靠近孔壁表面的空氣在摩擦力和運(yùn)動(dòng)粘滯阻力雙重影響下，部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，聲音降低；第三，聲波在粗糙路面的散射也起到了降噪作用。?dāng)今社會(huì)城市高層建筑以及高架道路不斷增多，各種噪聲污染日趨嚴(yán)重，采用透鋼渣透水瀝青混凝土路面對(duì)城市聲環(huán)境起到明顯的改善作用。另一方面，鋼渣透水瀝青混凝土路面的多孔結(jié)構(gòu)能降低在路面行駛的車輛輪胎引起的空氣噴排噪聲、路表面的撞擊噪聲等，從而減少城市交通噪聲污染。

（四）改善城市熱島效應(yīng)

城市熱島效應(yīng)是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。雨后在太陽(yáng)的輻射下，鋼渣透水瀝青混凝土路面下墊層土壤中的水分在熱力作用下通過(guò)路面的空隙自然蒸騰，蒸發(fā)過(guò)程中吸收路面的熱能，地表的溫度就降低了，城市的“熱島現(xiàn)象”就得到了緩解。蒸騰的水蒸氣會(huì)增加空氣的濕度，緩解“城市干燥化”，減少城市地面的揚(yáng)塵的危害。

（五）提高雨天行車安全

普通不透水路面在雨天時(shí)如遇排水管網(wǎng)淤塞等原因，排水能力降低，就會(huì)造成路面積水。當(dāng)夜間行車時(shí)，車燈反射的光就易形成失能眩光或不舒服眩光，易造成交通事故。鋼渣透水瀝青混凝土路面由于孔隙較大路面粗糙，直射或反射到其表面的光線產(chǎn)生擴(kuò)散，從而避免眩光的形成。第二，透水瀝青路面的空隙率為18%～25%，路表水可進(jìn)入路面橫向排出或滲入至路基內(nèi)部[6]，具有良好的排水性能，能夠迅速排除路表積水，從而避免了雨天行車夜間眩光、積水飛濺等危險(xiǎn)，提高了安全性和舒適性。國(guó)外調(diào)查發(fā)現(xiàn)采用透水性好的路面雨天事故可減少80%。

（六）減輕暴雨導(dǎo)致的泄洪壓力

我國(guó)幅員遼闊，各地的氣候特征、降雨分布不均。近年來(lái)夏季暴雨頻發(fā)，但國(guó)內(nèi)大部分城市的防洪規(guī)劃理念落后且排水管網(wǎng)建設(shè)速度滯后。當(dāng)遭遇強(qiáng)降雨天氣時(shí)，鋼筋水泥路面阻斷了自然雨水下滲，導(dǎo)致路面出現(xiàn)雨水蓄積和漫流現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生城區(qū)內(nèi)澇。而鋼渣透水瀝青混凝土路面由于透水性能良好，將堵變?yōu)槭?，有效地緩解城市排水設(shè)施的泄洪壓力，對(duì)城市防洪具有積極意義。

三、鋼渣透水瀝青混凝土的技術(shù)應(yīng)用

（一）“海綿城市”的概念

“海綿城市”將城市想象成一個(gè)海綿，下雨時(shí)利用設(shè)備或設(shè)施吸水、蓄水、滲水、凈水，較干燥時(shí)可以將蓄存的水“釋放”出來(lái)用于澆灌綠化等，這就使城市能夠適應(yīng)環(huán)境變化，面對(duì)自然災(zāi)害時(shí)“伸縮性”良好?！昂＞d城市”通過(guò)草坪、濕地、湖泊、河流對(duì)雨水進(jìn)行“自然積存、自然滲透、自然凈化”，歸納起來(lái)采用了“滲、滯、蓄、凈、用、排”的方式。

（二）鋼渣透水瀝青混凝土與其他設(shè)施應(yīng)用

在“海綿城市”概念剛剛提出時(shí)，國(guó)內(nèi)已有新型透水材料及工程系統(tǒng)開(kāi)始研發(fā)，已成功研發(fā)的新型綠色建材有透水混凝土、透水瀝青、燒結(jié)透水磚、非燒結(jié)透水磚、透水格、砂巖復(fù)合透水板、混凝土集水蓄水系統(tǒng)、PVC集水蓄水系統(tǒng)、玻璃鋼集水蓄水系統(tǒng)等，為“海綿城市”提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)支撐。在多個(gè)試點(diǎn)城市的實(shí)踐中，鋼渣透水瀝青混凝土路面可以和“海綿城市”建設(shè)的其他設(shè)備設(shè)施相結(jié)合，既保證道路的優(yōu)越性能，還能符合“海綿城市”的建設(shè)要求。

1.結(jié)合雨水回收系統(tǒng)

結(jié)合海綿城市蓄水利用的理念，將路面滲透的雨水，通過(guò)排水盲管與雨水回收系統(tǒng)相結(jié)合，經(jīng)雨水回收系統(tǒng)凈化處理，儲(chǔ)存在給水井中，凈化后再利用。在珠海橫琴新區(qū)紅旗村寶興路，2013年進(jìn)行了道路改造后，達(dá)到調(diào)蓄雨水面積80000平方米，調(diào)蓄體積為3140立方米的成效，即解決了下大雨后路面大規(guī)模積水的情況，又達(dá)到雨水回收利用的實(shí)用效果。

2.結(jié)合植草溝及下凹式綠地

排水瀝青道路路面雨水下滲，經(jīng)過(guò)路面下的排水盲管排入路邊綠地中的植草溝或下凹式綠地等，使得雨水自然滲透與凈化。位于濟(jì)南旅游路與小漢峪溝交界處以東約230米路段南半幅的“海綿道路”樣板段，實(shí)踐“海綿城市”滲水、滯水、蓄水、凈水的功能。當(dāng)雨量較大或植草溝滲透達(dá)到飽和時(shí)，超過(guò)下滲速度的雨水會(huì)沿著傾斜的植草溝，借助地勢(shì)高差，流向下游的下凹綠地。在下凹綠地處，種植蘆葦用于蓄水，既能起到滲水作用，又形成了“旱地綠洲”景觀。

3.結(jié)合滲透井

透水道路路面雨水下滲，經(jīng)過(guò)路面下的排水盲管，排入到路邊綠地中的滲透井等設(shè)施中，使得雨水自然滲透與凈化。此外還設(shè)置溢流井，高出一定水位后，多余的雨水會(huì)通過(guò)溢流口進(jìn)入道路的雨水排水系統(tǒng)排走。

四、鋼渣透水瀝青混凝土的不足

鋼渣透水瀝青混凝土在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題，如鋼渣透水瀝青混凝土的抗壓強(qiáng)度還略低，需要采取措施提高；透水混凝土的蜂窩結(jié)構(gòu)存在空隙被堵塞或堵塞后的清堵問(wèn)題，這些都需要更深一步研究。

在國(guó)家倡導(dǎo)綠色、環(huán)保、節(jié)能及資源化再利用的今天，中國(guó)廢棄鋼渣的再利用理應(yīng)成為研究的重點(diǎn)。特別是在交通公路系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)集料日漸稀缺的背景下，鋼渣作為替代集料之一，應(yīng)用于透水瀝青混凝土路面具有極大的社會(huì)意義。

[1]劉國(guó)威.鋼渣瀝青混凝土研究進(jìn)展[J].礦產(chǎn)綜合利用，2016，（02）:11-16.

[2]謝軍.鋼渣瀝青混凝土的制備、性能與應(yīng)用研究[D].武漢理工大學(xué)，2013:1-152.

[3]吳丹潔.中國(guó)特色海綿城市的新興趨勢(shì)與實(shí)踐研究[J].中國(guó)軟科學(xué)，2016（01）：79-97.

[4]郭鵬.鋼渣透水混凝土在輕交通路面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究[D].重慶交通大學(xué),2010:1-80.

[5]陳 曦，陳 峰.城市交通噪聲的種類及防治措施[J].交通環(huán)保,2003，(12):124-126.

[6]CJJ/T 190－2012．透水瀝青路面技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012．

[7]住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》.建城函〔2014〕275號(hào).

徐耀，女，南通職業(yè)大學(xué)技師學(xué)院助理講師，從事土木工程專業(yè)教學(xué)，研究方向：建筑工程施工技術(shù)。

F062.4

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1008-4428（2016）12-166-02