淺談透水性材料在道路工程上的運用

曾燕萍

淺談透水性材料在道路工程上的運用

曾燕萍

Qian tan tou shui xing cai liao zai dao lu gong cheng shang de yun yong

海綿城市建設是中國城市建設發(fā)展轉(zhuǎn)型的重要啟程點，它對建設生態(tài)城市，解決城市內(nèi)澇問題有重要意義。海綿城市需從滲、滯、蓄、凈、用、排各個環(huán)節(jié)綜合考慮、統(tǒng)籌研究，而透水性材料是市政道路中“滲”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

本文主要從工程常用的透水瀝青混凝土、透水水泥混凝土、透水鋪磚等幾種路面材料對其進行探討。

一、 透水瀝青混凝土路面

1.性能探究

從近幾年城市發(fā)展來看，針對城市道路的透水性瀝青路面進行現(xiàn)場測試試驗，重點分析透水性瀝青混凝土面層的路用技術(shù)，其特征包括如下5個方面：

（1）降噪性能?？紫?、集料粒徑及路面厚度都對降噪性能有密切聯(lián)系。

（2）降溫性能。路面溫度高，由于熱輻射的作用，使路面內(nèi)部水蒸發(fā)成水蒸氣，傳至路面。有兩種逸出模式：一種為表面直接蒸發(fā)；另一種為通過孔隙逸出內(nèi)部水分。

（3）路表的宏觀狀況。實際考察路面情況，檢測混合料是否存在明顯的瀝青老化問題，采用車轍試驗檢測觀察透水性路面的抗車轍能力是否滿足要求。

（4）透水性能。透水性能關(guān)鍵看路面空隙率等參數(shù)。

（5）附著力。一般路面，其附著力與行車速度呈現(xiàn)反比，但對于透水性瀝青混凝土路面其附著力的影響較弱。

2.路面結(jié)構(gòu)設計

透水瀝青混凝土路面分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種類型，Ⅰ型為路表水進入表面層后排入排水設施，適用于需要減小降雨時的路表徑流量和降低道路噪聲的路面。Ⅱ型為路表水由面層進入基層（或墊層）后排入排水設施，適用于需要緩解暴雨時城市排水系統(tǒng)負擔的路面。Ⅲ型路表水進入路面后滲入路基，適用于路基土滲透系數(shù)大于或等于7x10-5cm/ s的公園、小區(qū)道路和停車場路面等輕載路面。

對于Ⅰ型和Ⅱ型路面，結(jié)構(gòu)下層需設置封層，封層要求滲透系數(shù)小于80ml/min，且粘結(jié)性能高。Ⅲ型路面需設置土工織物等反濾隔離層。

二、透水水泥混凝土路面

1.性能研究

透水混凝土采用水泥當作膠凝材，采用單一或不連續(xù)級配的粗骨料，少量或不含細集料配制合成的多孔架構(gòu)的混凝土，內(nèi)部材料合成包括有包裹在粗骨料表面的膠結(jié)材漿體硬化后同骨料顆粒粘貼成整體。內(nèi)部孔隙多，透水性能好、透氣效果好，比普通混凝土強度低。符合對強度要求不嚴格、要求透水性能好的場合，例如停車場、公園內(nèi)、新體育場館等。透水混凝土路面混合包含有15%～30%的孔隙，透水性能好，達到200L/（m2·min），良好的透水性能確保雨水匯集入地下，從而促進水循環(huán)，有利于地下水資源平衡，防止地下水位下降以及地面塌沉。透氣性好的道路鋪設為微生物棲息生存建立起良好的環(huán)境，能保持生態(tài)平衡，維護生物鏈完整；還能降低城市噪音，吸收地表熱量，達到降低路面溫度等作用。

2.路面結(jié)構(gòu)設計

透水水泥砼路面分全透水結(jié)構(gòu)和半透水結(jié)構(gòu)。全透水結(jié)構(gòu)適用于人行道及非機動車道，半透水結(jié)構(gòu)則適用于輕型荷載道路。

全透水性水泥砼路面采用砼強度不小于C20，厚度不小于8cm，半透水性水泥砼路面砼強度不小于C30，厚度不小于18cm。透水水泥混凝土可用于彩色原料，由于彩色原料價格偏高，可分層設計，但彩色層最小厚度不小于3cm。為保證上面層與下面層之間有良好的粘結(jié)，色澤一致，二層施工時間不應超過1小時。

透水水泥砼路面接縫應與基層結(jié)構(gòu)縫一致，縫內(nèi)嵌柔性材料。透水混凝土面層脹縫處不應設置傳力桿。透水性混凝土比普通混凝土脹縫設置間距小，約30～50m。透水混凝土采用的碎石料，必須使用質(zhì)地堅硬、耐久、潔凈的碎石料，粒徑在2.4 mm～13.2mm，碎石的性能指標應符合《建筑用卵石、碎石》中的二級要求。透水水泥混凝土內(nèi)應摻加增強劑以增強粘結(jié)性能和砼強度。

透水砼路面在國外應用廣泛，而國內(nèi)由于強度無法達到要求，透水砼路面僅僅用于綠道等荷載較小路面。目前無機透水保水增強劑可解決砼強度問題，每立方米可以保水400公斤左右，透水率達1.5～3.5mm/s，強度達到C35以上，路面強度也隨之增高，既解決了透水道路的承載力問題，又保證了其透水性。且比彩色瀝青具有更高的性價比。

三、透水鋪磚的路用效果

透水磚使用的是特殊級配集料、水泥、膠結(jié)劑和水等經(jīng)特殊工藝制造而成。根據(jù)不同的透水方式以及路面結(jié)構(gòu)特征，可以將透水磚分為兩種：正面透水型以及側(cè)面透水型。在實際應用中，復合型正面透水型的透水效果更顯著，除了物理性能優(yōu)異之外，對于外觀設置可以滿足繪制彩色圖案的要求，起到美化環(huán)境的作用，降低生產(chǎn)費用。為了確保高質(zhì)量的透水效果，還要具備成套的透水性基層裝置。目前出現(xiàn)了新型材質(zhì)的透水鋪磚，使得路面鋪設的透水效果達到最優(yōu)。新型號如下：

1.石米地毯。石米地毯材質(zhì)在含纖維樹脂中加入天然卵石、五彩石或者琉璃粒材料等裝飾物，地毯的厚度可以有不同的規(guī)格。它的性能穩(wěn)定，色彩多樣化，透水性能優(yōu)異，通風性能好，并且在使用過程中方便清潔與管理。維護保養(yǎng)費用低，還能開展戶外活動。

2.沙基透水磚。傳統(tǒng)的透水磚，是基于表面粗大的顆粒實現(xiàn)縫隙透水，由于粗大的表面顆粒經(jīng)常被路面灰塵堵死，因此它的透水時間較短。但是新型的沙基透水磚，就可以有效避免這個問題，而且沙基透水磚的表面十分致密，所以灰塵不容易把它堵死，那么也能長時間的保證其透水性了。北京的奧運工地上就應用的這種沙基透水磚。

3.透水材質(zhì)鋪裝措施。透水鋪裝按面層材料分為透水磚、透水混凝土、透水瀝青、嵌草磚、細鵝卵石和碎石鋪裝等，透水鋪裝來源于日本，憑借良好的透水性，主要應用在廣場、停車場、人行道和其它荷載需求較小的路面。其中，透水性高低取決于材質(zhì)的孔隙率，透水性材質(zhì)的孔隙率應大于8%，一般在15%～25%，較大的孔隙率才能實現(xiàn)更好的透水效果，其中透水鋪裝構(gòu)造如圖1所示。

圖1 透水鋪裝構(gòu)造

四、國內(nèi)透水道路研究中存在的問題

針對國內(nèi)目前的透水性道路研究成果發(fā)現(xiàn)，我國城市道路要實現(xiàn)更大規(guī)模的透水性建設仍然需要解決很多技術(shù)方面的問題，包括：

1.透水材質(zhì)的孔隙率等設計要根據(jù)地表土壤透水性決定。如果孔隙率過大，則容易堵塞，影響路面的使用時效，孔隙率過小則影響道路的透水性作用。

2.透水道路的使用性。既然是道路施工，必須考慮使用的時間和道路的質(zhì)量問題，又要考慮到材質(zhì)的透水性，就要注意材質(zhì)的配比問題，因此增強透水道路的使用時效性和耐久性，是目前透水材料設計需要解決的重要問題。

3.透水道路的耐高溫性。夏季降雨量多并且溫度高，道路材質(zhì)又容易吸熱，因此透水材質(zhì)要滿足夏季高溫的要求，目前應用骨架空隙結(jié)構(gòu)，能有效解決這個問題，在我國高溫多雨地區(qū)的城市道路建設中可以廣泛采用。

五、結(jié)論

目前，透水性道路建設在我國還處于初步階段，相比傳統(tǒng)的普通排水系統(tǒng)，透水性道路通過透水材質(zhì)的透水性，將雨水等滲入地下，實現(xiàn)迅速排水，避免雨水浪費和影響正常交通和人們出行。但透水性材質(zhì)的技術(shù)要求比較高，我國在施工技術(shù)、設備等方面仍然不成熟，需要更深入的研究。

（作者單位：廣東中譽設計院有限公司）