透水性鋪裝層研究進展

余靜茹，倪彤元,2，楊 楊,2，徐良英，何 鋒

（1.浙江工業(yè)大學建筑工程學院，浙江 杭州 310023；2.浙江省工程結(jié)構(gòu)與防災減災技術(shù)研究重點實驗室，浙江 杭州 310023；3.杭州城東新城建設投資有限公司，浙江 杭州 310016；4.浙江城建工程監(jiān)理有限責任公司，浙江 杭州 310005）

透水性鋪裝層研究進展

余靜茹1，倪彤元1,2，楊 楊1,2，徐良英3，何 鋒4

（1.浙江工業(yè)大學建筑工程學院，浙江 杭州 310023；2.浙江省工程結(jié)構(gòu)與防災減災技術(shù)研究重點實驗室，浙江 杭州 310023；3.杭州城東新城建設投資有限公司，浙江 杭州 310016；4.浙江城建工程監(jiān)理有限責任公司，浙江 杭州 310005）

分別從透水性鋪裝材料、配合比設計、強度和透水性能、鋪裝結(jié)構(gòu)型式、生態(tài)環(huán)境效益等方面系統(tǒng)地分析總結(jié)了當前的研究成果，評述了海綿城市視角下透水性鋪裝的研究進展。著重闡述了三種常見透水鋪裝及其配合比設計方法、控制因素；深入分析了透水性鋪裝材料強度和滲透性的影響因素及參數(shù)表征；并進一步分析了透水鋪裝層結(jié)構(gòu)設計方法與控制因素以及吸聲降噪、緩解熱島效應與控制污染等環(huán)境效應；認為透水鋪裝層系統(tǒng)性設計、結(jié)構(gòu)防堵塞、環(huán)境效應機理等方面有待進一步研究。

透水性鋪裝；透水系數(shù)；生態(tài)效應

0 引言

近年來，隨著城市建設發(fā)展，非滲透性路面比例不斷增加，加之排水系統(tǒng)排水能力的不足，城市內(nèi)澇成為許多城市汛期的大問題。海綿城市是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在適應環(huán)境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的“彈性”，其功能能夠像海綿一樣吸水、蓄水、滲水、凈水。海綿城市的理念、設計方法與工程應用是解決城市內(nèi)澇問題的有效手段之一。

滲透性是海綿城市理念中的核心功能，而透水性鋪裝恰是實現(xiàn)滲透性的重要方法。通過對比海綿城市模式與傳統(tǒng)模式雨水徑流去向（見圖1），透水性鋪裝不僅能夠降低城市非透水路面面積，而且可以調(diào)控雨水徑流，儲存、滲透和凈化雨水，使之成為認可度較高的環(huán)境友好開發(fā)技術(shù)。與非透水路面相比，透水路面具有良好的透水、透氣性能，能使雨水迅速滲入地下，有效補充地下水，減輕排水系統(tǒng)的壓力[1-2]。

圖1 海綿城市與傳統(tǒng)模式徑流去向?qū)Ρ?/p>

國內(nèi)外許多學者對透水性鋪裝材料配合比設計、力學和透水性能、鋪裝結(jié)構(gòu)型式、生態(tài)環(huán)境效益等方面進行了深入的研究，取得了許多研究成果。本文從材料和結(jié)構(gòu)、功能特性等方面評述國內(nèi)外透水性鋪裝的研究進展，旨在為提高透水材料強度、增強透水能力、解決孔隙堵塞以及實現(xiàn)良好環(huán)境生態(tài)效益提供借鑒。

1 透水鋪裝材料

1.1 常見鋪裝層類型

透水混鋪裝路面根據(jù)材料不同可劃分為透水路面磚、透水混凝土、透水瀝青三種。

1.1.1 透水路面磚

透水磚一般需配合柔性基層使用，一般用于人行道、休閑廣場、居住小區(qū)及其他公共室外活動場所的鋪裝結(jié)構(gòu)[5]。透水路面磚從材質(zhì)和工藝上可以分為陶瓷透水磚和非陶瓷透水磚。陶瓷透水磚是燒結(jié)而成的，具有良好的耐風化耐腐蝕性，通過工藝改進，陶瓷透水磚的透水系數(shù)可達1.5 cm/s。而非陶瓷透水磚是黏結(jié)劑固化而成，砂基透水磚是目前市面上透水性能最佳的免燒非陶瓷透水磚之一，它是以硅砂為主要骨料，以有機黏結(jié)劑如聚氨酯等[3]黏結(jié)而成，表面致密，不易被灰塵堵塞，透水時效長，防凍融[4]。

1.1.2 透水混凝土

透水混凝土是由粗骨料、水泥、水、摻合料和外加劑按比例配制而成的具有貫穿孔隙的多孔混凝土[6]。透水混凝土一般不含細骨料，也稱為無砂混凝土[7]，只由粗骨料表面包裹一薄層水泥漿相互黏結(jié)成均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)[8]。透水混凝土具有自重輕、整體性好、透氣透水性好、顏色多樣等優(yōu)點，但混凝土中膠凝材料用量少，強度較低，這一點也限制了其在實際中的應用。同時透水混凝土路面的孔隙易堵塞，需要進行定期清理維護。

1.1.3 透水瀝青路面

透水瀝青路面以其消除城市道路積水、減緩城市熱島效應、降低城市噪聲、良好的防滑性等方面的獨特作用，已經(jīng)在我國許多城市的城市道路中廣泛應用。透水瀝青路面是由單一粒徑碎石按照嵌擠機理形成骨架空隙結(jié)構(gòu)的開級配瀝青混合料碾壓成型[9-10]。一般瀝青混凝土的孔隙率在2%～10%，而透水瀝青混凝土的孔隙率需要達到20%[9]。透水瀝青路面對瀝青膠結(jié)料的要求很高，需具備很高黏度才能有效黏結(jié)礦料、保證強度[11]。

1.2 配合比設計

透水性鋪裝其獨特的使用功能決定了強度與透水性這兩個指標是其配合比設計的基本依據(jù)。透水混凝土應具有一定的連通孔隙，并具有足夠的強度才能滿足其使用功能要求。孔隙率控制、水膠比、骨料粒徑組成對上述兩個指標有重要影響，在配合比設計中需要對影響這兩個性能的因素進行控制[12]。

1.2.1 因素控制

（1）孔隙率的控制可以通過調(diào)整水泥漿的流動度、成型方式以及摻砂率。P.Chindaprasirt、S.Hatanaka等發(fā)現(xiàn)采用流動性為150～230 mm的水泥漿以及90 kN·m/m2的振動能對試件上表面振動10 s，可以制備出孔隙率為15%～25%的透水混凝土。制備低孔隙率透水混凝土時，因水泥漿用量較多，為防堵塞，應采用低流動度的水泥漿；制備高孔隙率透水混凝土時，水泥漿用量較少可采用較高流動度的水泥漿[13]。水泥用量的增加容易造成孔隙堵塞，而通過控制體積砂率可有效控制孔隙率。

（2）水膠比可以由水泥漿流動度和骨料表面漿體包裹情況而定。水膠比過大，水泥漿易離析堵塞孔隙；水膠比過小，骨料表面漿體包裹不勻，混凝土強度達不到要求。

（3）強度與孔隙率在許多情況下是矛盾的，即孔隙率大，強度就低。骨料的粒徑和級配也是影響透水混凝土性能的一個重要因素。不同粒徑的骨料比表面積不同，粒徑越小，比表面積越大，所需的水泥用量也需相應增加。徐仁崇等發(fā)現(xiàn)粒徑較小的粗骨料配制的透水混凝土強度較高，但透水系數(shù)相應降低[12]。

1.2.2 設計方法

綜合考慮這些影響因素，透水混凝土的配合比設計方法可分為三種：質(zhì)量法、比表面積法、體積法。

（1）質(zhì)量法是利用經(jīng)驗得到圖表，再根據(jù)相關圖表計算原材料的用量，配合比設計較為簡單，適合現(xiàn)場拌合施工。

（2）比表面積法是通過計算骨料的表面積并控制一定的裹漿厚度，可以得出填漿量，進而根據(jù)不同的水灰比可以確定出各材料的用量。比表面積和裹漿厚度是比表面積法的關鍵設計參數(shù)。其中，比表面積可以根據(jù)骨料平均的表面積與骨料數(shù)量的乘積來計算[14]；而裹漿厚度是基于結(jié)構(gòu)特征與設計要求來進行配合比設計[15]，比表面積法的缺點是不能設定目標孔隙率，且裹漿厚度需多次試驗才能確定。透水瀝青混凝土的配合比設計常用這種方法。

（3）體積法是通過骨料空隙填充理論來進行配合比計算，通過實驗確定強度。體積法是通過實驗先確定骨料緊密堆積的空隙率，水泥、水、外加劑等充分包裹骨料并填充骨料的孔隙，未被填充的孔隙構(gòu)成了目標孔隙，通過調(diào)整骨料的級配可以調(diào)整目標孔隙率，進而確定各材料用量，用公式（1）可以表示為

式中：mG、ρS分別為碎石質(zhì)量和表觀密度；mW、ρW分別為水質(zhì)量和密度；mJ、ρJ分別為凝膠材料質(zhì)量和密度[16]。

考慮透水鋪裝影響因素和設計方法，實際工程應用常多種方法結(jié)合，綜合設計。

1.3 透水性鋪裝材料的性能

1.3.1 強度性能

透水混凝土強度的影響因素主要有骨料粒徑、水灰比、外加劑及攪拌工藝等，不少研究人員從優(yōu)化原材料、調(diào)整配比、摻入礦物細摻料、添加有機增強劑等幾個方面來研究透水性混凝土強度提高方法。

1.3.1.1 優(yōu)化原材料

原材料的優(yōu)化主要包括骨料種類和尺寸的優(yōu)化、膠結(jié)材的優(yōu)化等。P.Chindaprasirt等[17]研究了骨料尺寸對透水混凝土抗壓強度的影響，發(fā)現(xiàn)多孔混凝土的強度受骨料粒徑的影響，粒徑越小，透水混凝土的強度越高；付培江[18]發(fā)現(xiàn)在配合比不變的情況下，相比粒徑為10 mm的骨料，粒徑為5 mm的骨料將透水混凝土的強度提高了30%。

1.3.1.2 調(diào)整配比

配比調(diào)整主要包括水灰比、骨膠比、砂率等的調(diào)整。許多學者對透水混凝土配合比設計參數(shù)進行了優(yōu)化試驗，發(fā)現(xiàn)當水灰比范圍為0.29～0.33,骨膠比范圍為4∶1～5∶1，砂率范圍為6%～10%，人工砂最大摻量不大于10%，可以使強度達到 22～39 MPa[19]。

1.3.1.3 摻入礦物細摻料

礦物細摻料可以改善膠凝材料的顆粒堆積，促進水泥水化，降低CH的定向富集，改善混凝土-水泥基界面的強度[20]，進而提高透水混凝土整體強度。采用微硅灰配合高效減水劑能使透水混凝土強度提高60%，使強度達到35 MPa以上，滿足人行道、輕車路面使用要求[21]。微硅灰提高的是混凝土的早期強度，而超細粉煤灰摻入透水混凝土中，混凝土早期強度較低，后期強度有所提高。這是由于在水泥水化初期，粉煤灰是水化生成物的成長場所，與水直接接觸比較少，抑制了它的溶解，隨著齡期的發(fā)展，介質(zhì)中的Ca（OH）2濃度逐漸加大，與粉煤灰顆粒發(fā)生水化反應生成C-S-H凝膠，從而提高透水混凝土的強度[22]。白曉輝、劉肖凡等人[23]發(fā)現(xiàn)隨著粉煤灰摻量的增加，透水混凝土的抗壓強度、抗折強度和抗劈裂強度都表現(xiàn)為先增后減，其中在粉煤灰取代水泥摻量為20%時強度最高。

1.3.1.4 添加有機增強劑

為了進一步提高透水混凝土的強度，許多學者研究了增強劑對透水混凝土強度的影響。楊靜、蔣國梁[21]發(fā)現(xiàn)使用乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、聚乙烯醇縮甲醛這兩種有機增強劑均能使抗壓強度達到40 MPa以上。杭美艷、李震等[24]研究了增強料中的減水組分、早強組分以及增黏組分對透水混凝土性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)采用0.3%的聚羧酸減水劑、1%的早強劑和0.1%的增黏劑，28 d抗壓強度提高了53.6%，抗折強度提高了104%。從微觀角度來看，摻入增強料的界面過渡區(qū)內(nèi)部的C-S-H凝膠的毛刺以及小的針狀鈣礬石均勻地覆蓋在骨料表面，使水泥漿體與骨料連成一個整體；晶體接觸面積增大，晶體間的機械嚙合力也會增大，從而顯著提高了漿體骨料之間的黏結(jié)強度。

1.3.2 透水性能

1.3.2.1 影響因素

影響透水性能的因素主要有骨料級配和種類、配合比、成型工藝等。單一級配骨料粒徑的變化對透水混凝土的孔隙率和透水系數(shù)變化影響較小[25]，但多級配骨料會使孔隙率和透水系數(shù)降低[26]。骨料的粗糙度也對透水性能有一定的影響，在相同骨料粒徑的情況下,由碎石骨料配置的透水混凝土總孔隙率和透水系數(shù)明顯大于卵石骨料配置的透水混凝土[27]。配合比對透水性能的影響已在配合比設計中闡明。不同的成型壓力對透水性能也有較大的影響，邱樹恒等對粒徑為2.36～4.75 mm的碎石分別采用1.5 MPa、2.5 MPa、3.5 MPa的成型壓力，雖然抗壓強度提高了5 MPa左右，但透水系數(shù)也從5.42 mm/s下降到0.25 mm/s[28]。由此可見，成型工藝對透水性能的影響十分顯著，在透水混凝土鋪攤時需確定合適的成型壓力。

1.3.2.2 表征參數(shù)

表征透水面層透水性能的參數(shù)主要有透水系數(shù)、孔隙率、透水時效性等。

首先，透水系數(shù)是表征透水性混凝土的透水性和使用效果的重要技術(shù)參數(shù)。許多學者開展了對透水系數(shù)測定方法的研究[29]，主要有現(xiàn)場滲透儀實驗法、單環(huán)滲透實驗法以及雙環(huán)滲透儀實驗法，具體裝置如圖2～圖4所示。滲透裝置的水頭設計分為常水頭和變水頭兩種，分別以達西定律和質(zhì)量守恒定律作為透水系數(shù)KT的計算基準[30]。常水頭透水系數(shù)按公式（2）來計算，KT表示水位差H在單位時間t內(nèi)滲出厚度L試件的水量。變水頭按公式（3）來計算，V表示供水體積。為了使測得的透水系數(shù)能反映工程實際，倪彤元等[31]設計了考慮地表徑流的透水系數(shù)的測定方法，如圖5所示。

圖2 現(xiàn)場滲透儀實驗法[29]

其次，貫通性孔隙分布和等效孔徑大小也是表征透水性能的關鍵參數(shù)。孔隙率包括總孔隙率和有效孔隙率，總孔隙率是混凝土內(nèi)所有的孔隙所占的比例，而有效孔隙率只是貫通性孔隙所占的比例[32]。在透水混凝土中存在最佳的等效孔徑大小，許燕蓮、李榮煒等[33]發(fā)現(xiàn)等效孔徑集中在13～16 mm的多孔混凝土透水系數(shù)增幅最大[34]。而有效孔隙率、孔的尺寸分布以及彎曲度等孔隙特性可以采用X射線斷層攝影術(shù)以及重量幾何法來進行測定。

圖3 單環(huán)滲透實驗法[29]

同時，透水時效性是表征透水性能持久性的又一重要參數(shù)。眾所周知，透水性鋪裝在減少雨水徑流量和改善水質(zhì)方面是非常有效的，但它們?nèi)菀锥氯鸞35]。透水鋪裝路面在使用過程中，徑流水中夾帶的泥沙等會通過透水混凝土的孔隙滯留在孔道內(nèi)，因而容易造成鋪裝層內(nèi)部貫穿性孔隙的堵塞，導致滲透性能降低，縮短路面使用壽命。研究透水時效性就必須對堵塞機理進行研究。許多研究人員通過建模和模擬試驗對堵塞情況進行了研究，N.R.Siriwardene等[36]提出了一種簡單回歸模型，對儲水沉積物的堵塞進行了預測。O.Deo、M.Sumanasooriya等[37]利用降水頭滲透儀（見圖6）研究了不同骨料級配透水混凝土的堵塞特性，揭示了孔隙結(jié)構(gòu)特征對顆粒截留的影響，由此我們可以分析透水鋪裝路面堵塞的內(nèi)在原因。張娜等[38]利用一種與電導率測試相結(jié)合的實時滲透性測試系統(tǒng)對透水混凝土的堵塞機理做了更深入的研究，電導率的變化能夠準確反映透水混凝土的堵塞過程。目前，在實際中可采用CT掃描技術(shù)對整體透水路面堵塞情況進行無損評估，通過空隙率曲線來評估透水混凝土的堵塞程度[39]。通過堵塞機理的研究，發(fā)現(xiàn)影響透水時效性的因素主要是透水混凝土孔隙率、堵塞泥砂級配、雨洪徑流等。目前提高透水時效性的方法還主要停留在后期維護清理，而通過面層材料改進來防堵塞的研究相對較少。

圖4 雙環(huán)滲透實驗法[29]

圖5 考慮地表徑流的滲透實驗儀[31]

圖6 降水頭滲透儀[37]（單位：mm）

這些透水性能影響因素之間存在著相關性。有效孔隙率與透水系數(shù)呈正相關[40]，而侯彥明等[41]研究總結(jié)出透水系數(shù)與有效孔隙率、孔徑大小存在線性關系：

式中：y為透水系數(shù)；φ為有效孔隙率；D為孔徑大小。

目前為止，國內(nèi)外研究成果還沒有建立透水混凝土配合比強度與水膠比和孔隙率雙參數(shù)關系式。

2 透水性鋪裝結(jié)構(gòu)

2.1 影響因素

混凝土路面的設計必須考慮許多因素。三個主要因素是預期的降雨量、路面特征和土壤的基本性質(zhì)。設計透水混凝土系統(tǒng)透水性的控制因素是地表徑流強度，而影響地表徑流的一大重要因素就是降雨量，通過暴雨強度公式預測暴雨強度可以作為設計透水瀝青鋪裝層滲透性大小的依據(jù)[42]，滲透性關系設計條件為徑流的總量小于總降雨量，部分降雨在地面的凹地中，部分滲透到土壤中。在暴雨徑流下滲至底基層時，沙質(zhì)、干燥的土壤會迅速吸收水分，而密實黏土幾乎不吸收水分，所以在透水鋪裝中設計人工補給地下水系統(tǒng)時，必須確定土壤的入滲速率，確定地表和含水層之間的不飽和區(qū)，以此來選擇適當?shù)臐B透率[35]。

2.2 結(jié)構(gòu)類型

典型的透水路面結(jié)構(gòu)型式，主要有半透式和全透式[43]，如圖7所示。

圖7 透水路面典型結(jié)構(gòu)

（1）半透式又稱為排水性道路，主要通過面層或面層基層透水，適用于下層土壤含水率高、雨水不易下滲的地方。半透式結(jié)構(gòu)通常在底層會有一層隔水層，雨水通過面層后不直接下滲到土壤中，而是從中間層中排出，為了減小排水系統(tǒng)的壓力，可以利用城市凹地作為泄洪儲水空間、建立雨水收集儲存體系[44]，排水管溝的透水設計思路也是解決滲流水的方法之一。日本在20世紀80年代提出“滲透型雨水管道”[45]，將傳統(tǒng)的非透水性排水管道改造成打孔的透水管道，這樣雨水通過管道同樣可以回到土壤中。

（2）全透式的面層、基層、墊層均能透水，適用于含水率低的土壤上。相同的透水面層下，不同的基層鋪裝結(jié)構(gòu)，雨水入滲的效果差別很大。對于全透式結(jié)構(gòu)路面，在結(jié)構(gòu)設計時還需要綜合考慮基層整體和下層土壤的透水能力。朱春陽、李芳等[46]發(fā)現(xiàn)基層結(jié)構(gòu)自上而下分別為1∶4干硬性水泥砂漿2 cm、級配碎石23 cm時，鋪裝結(jié)構(gòu)雨水入滲效果最好；而侯立柱、馮紹元等[47]研究發(fā)現(xiàn)墊層結(jié)構(gòu)自上而下為中砂10 cm、砂礫料20 cm時無地面產(chǎn)流，雨水入滲效果好。

由此看來，透水鋪裝結(jié)構(gòu)的選型要區(qū)別于路面的設計，它不僅需要考慮材料本身性能的影響，更重要的是需要與實際的鋪裝環(huán)境相結(jié)合。

3 透水性鋪裝的生態(tài)環(huán)境效應

3.1 吸聲降噪

透水鋪裝材料具有大量相互貫通的微孔或間隙，吸聲的機理是聲波入射到路面表面時，一部分在材料表面反射，另一部分通過材料內(nèi)部向下傳播，在傳播過程中聲波在孔壁上不斷反射耗散，由此具有吸聲降噪的作用[48]。

劉鵬輝、楊宜謙等[49]建立了多孔吸聲材料吸聲系數(shù)公式，其中公式中包括三個變量：孔隙率、孔徑大小、材料厚度。李滿良、陳姣等[50]測試了不同孔隙率的透水路面的吸聲系數(shù)，發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土吸聲系數(shù)峰值與均值整體上隨空隙率的增大而提高，這是由于孔隙率的增加會使聲能以高頻率衰減[51]。S.B.Park、D.S.Seo 等[52]通過實驗對吸聲特性進行了評價，實驗設計參數(shù)為目標孔隙率和再回收混凝土骨料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當孔隙率為25%、再回收骨料量為50%時，噪聲系數(shù)是最優(yōu)的。H.K.Kim、H.K.Lee[53]提出了一種考慮了骨料的粒度、形狀和孔隙率的多孔混凝土吸聲模型，采用多層微孔剛性板模型對多孔混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)進行建模，對多孔混凝土吸聲性能的參數(shù)進行了研究。

由此可見，透水路面的吸聲降噪效果與其自身的孔隙分布、骨料粒徑形狀以及噪聲的不同頻率分布密切相關。透水路面孔隙率越大，吸聲系數(shù)越大，聲能衰減越快；相同連通孔隙率的情況下，骨料粒徑越小吸聲效果越優(yōu)[50]。所以我們可以通過調(diào)整孔隙率、級配以及路面厚度來實現(xiàn)目標吸聲系數(shù)。倪彤元[54]等人研究了不同孔隙率與不同頻譜噪聲的吸聲效果，得到不同孔隙率試件的低頻段聲波吸收能力相差不大。隨著孔隙率的增大，吸聲系數(shù)也增大；在孔隙率相同的情況下，隨著多孔混凝土鋪裝層厚度的增加，中低頻段的吸聲系數(shù)有增大的趨勢，而在高頻段的吸聲系數(shù)則有減小的趨勢。

3.2 緩解熱島效應

熱島效應與不透水表面覆蓋之間存在很強的關聯(lián)性，透水性鋪裝結(jié)構(gòu)對于減緩熱島效應具有重要的意義[55-57]。H-S Park等[58]對日本、韓國城區(qū)下墊面不透水面積比例X與城市熱島強度Y的關系進行了研究，總結(jié)出以下線性公式：

由這兩個公式可以看出，熱島強度與不透水面積比例呈線性正相關，不透水面積越大，熱島強度越高?？梢?，增加透水路面可以緩解熱島效應。透水路面能緩解熱島效應的實質(zhì)原因是其內(nèi)部大量貫通孔隙的存在，使得透水混凝土路面可供雨水下滲，部分水分儲存在其孔隙中，水分蒸發(fā)可以吸收部分熱量。楊文娟、顧海榮等[59]研究對比透水混凝土與水泥混凝土路面在相同自然環(huán)境條件下的溫濕度變化，發(fā)現(xiàn)80%以上的透水混凝土路面溫度低于水泥混凝土，濕度高于水泥混凝土。對于水泥混凝土道路而言，地表雨水很快蒸發(fā)，無法與道路下墊層進行熱量和水分的交換，因此很難起到調(diào)節(jié)溫度、濕度的作用。王從鋒、劉德富等[60]對城市下墊層進行了一維溫度場模擬以及各下墊層溫度場分析，發(fā)現(xiàn)高透水混凝土不同深度之間的溫度分布曲線存在一定的相位差，也就是各墊層達到溫度峰值的時間存在相位差。路面溫度隨著反射率的增大而降低，研究發(fā)現(xiàn)反射率增加0.1，溫度降低5℃左右；深色路面較淺色路面的反射率小得多[61]，所以在透水路面設計時可以選擇反射率高、顏色淺的材料。一般常用鋪裝材料的地表溫度影響由大到小的次序為瀝青＞混凝土地磚＞水泥＞植草格[62]，可見植草格調(diào)節(jié)溫濕作用最為顯著。

3.3 控制污染

道路徑流能夠傳遞由不同的污染源和路面本身產(chǎn)生的許多有機和無機污染物，這種污染物進入水系統(tǒng)會導致水和土壤污染[63]。含結(jié)合料的透水路面結(jié)構(gòu)層具有較好的空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可以使懸浮固體滯留在孔隙中，具有良好的SS去除效果；COD的去除效果取決于混合料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的吸附和截留作用，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有利于有機污染物的附著[43]。S-B Park、M.Tia 等[64]通過室內(nèi)水質(zhì)測試，發(fā)現(xiàn)骨料粒徑在5～10 mm的多孔混凝土對于T-N（總氮量）和T-P（總磷量）的去除值分別是粒徑10～20 mm的多孔混凝土去除值的1.7倍和2.8倍以上，這實質(zhì)上就是由于骨料粒徑越小，內(nèi)部網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)越復雜，污染物的吸附截留效果越好。而相同骨料情況下，總孔隙率越大，污染物去除效果越好[65]。C.F.Yong等[66]對透水瀝青、透水混凝土以及組合式透水磚的污染物去除效率進行了研究。

4 結(jié)語

透水鋪裝的研究已經(jīng)取得了不少研究成果，隨著科研人員研究的深入，仍然存在一些問題需進一步探索，主要有：

（1）關于透水鋪裝面層配合比設計的方法雖已有一些研究成果，但仍缺乏系統(tǒng)性，路面成型的好壞仍受較多因素的影響。由此，尋找一種最優(yōu)配合比方法是進一步提高其透水路面性能的迫切需求。

（2）透水鋪裝路面配合比設計時需要考慮強度和孔隙率，而強度與孔隙率呈負相關，目前為止尚未建立透水鋪裝路面強度與水膠比和孔隙率雙參數(shù)關系式。

（3）透水鋪裝整體的結(jié)構(gòu)設計需要考慮許多環(huán)境因素，國內(nèi)外對于透水鋪裝整體的研究需要進一步深入。

（4）堵塞問題是透水鋪裝材料急需解決的一個大問題，眾多研究對堵塞機理以及后期維護手段做了研究，但要從根本上解決這個問題需要從材料本身出發(fā)，防堵透水材料將是未來的研究方向之一。

（5）目前對透水鋪裝的生態(tài)效益的機理性研究還有待進一步深入。

[1]黃春風.城市地面鋪裝的環(huán)境影響分析及對策[J].福建建筑，2009(3):6-8.

[2]施雪.透水性路面鋪裝在構(gòu)建生態(tài)城市中的作用[J].新型建筑材料，2007，34(10):66-80.

[3]LUKAS R，MICHEL S，MARKUS O，等.聚氨酯黏結(jié)劑的透水路面磚研究[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2016(4)：18-24.

[4]樓躍豐，陶亞強，何迪華，等．砂基透水磚在海綿城市建設中的應用[J]．磚瓦，2015(11)：31-33．

[5]劉智睿．基于海綿城市視角的透水性鋪裝材料的研究[J]．江蘇建材，2015(6)：14-17．

[6]張愛江．北京城鎮(zhèn)透水性步道結(jié)構(gòu)型式與相關性能研究[D]．北京：北京市市政工程研究院，2007．

[7]江信登.透水混凝土的應用與發(fā)展[J].福建建筑，2009(12)：43-44．

[8]孫松，馬鑫垚，蘇宇峰．露骨料透水混凝土道路施工技術(shù)[J]．城市建筑，2016(2)：82．

[9]夏春家.淺析透水瀝青混凝土[J].城市建筑，2013(22)：315．

[10]賈宏波．透水瀝青路面在城市道路中的應用[J]．科技創(chuàng)新導報，2015(32):35-37．

[11]王德蜜，姜迪，狄升貫.透水路面設計與材料應用綜述[J].城市道橋與防洪，2013(9):35-38．

[12]徐仁崇，桂苗苗，劉君秀，等．透水混凝土配合比參數(shù)選擇及設計方法研究[J]．混凝土，2011(8)：109-112．

[13]CHINDAPRASIRT P，HATANAKA S，CHAREERAT T， 等 .Cement paste characteristics and porous concrete properties[J]．Construction and Building Materials，2008，22(5)：894-901．

[14]鄭玉.集料比表面積計算方法探討[J].交通標準化，2008(11)：95-97．

[15]賀圖升，趙旭光，趙三銀，等.基于集料裹漿厚度的水泥基透水磚配合比設計[J].建筑材料學報，2015，18(2)：287-290．

[16]陳培莉．C30透水混凝土配合比參數(shù)選擇及其設計研究[J]．廣東建材，2016，32(4)：24-26．

[17]CHINDAPRASIRT P， HATANAKA S，MISHIMA N，et al．Effects of binder strength and aggregate size on the compressive strength and void ratio of porous concrete[J].International Journal of Minerals，Metallurgy and Materials，2009，16(6)：714-719．

[18]付培江．透水混凝土強度相關性試驗研究[D]．北京：北方工業(yè)大學，2009．

[19]張賢超．高性能透水混凝土配合比設計及其生命周期環(huán)境評價體系研究[D]．長沙：中南大學，2012．

[20]JIANG L．The interfacial zone and bond strength between aggregates and cement pastes incorporating high volumes of fly ash[J]．Cement and Concrete Composites，1999，21(4)：313-316.

[21]楊靜，蔣國梁．透水性混凝土路面材料強度的研究[J]．混凝土，2000(10)：27-30．

[22]吳凱，施惠生，徐玲琳，等．礦物摻合料調(diào)控界面過渡區(qū)微結(jié)構(gòu)對混凝土力學性能的影響[J].硅酸鹽學報，2017，45(5)：1-7.[23]劉肖凡，白曉輝，王展展，等.粉煤灰改性透水混凝土試驗研究[J].混凝土與水泥制品，2014(1)：20-23．

[24]杭美艷，李震，郝小龍.增強料的組分對透水混凝土性能的影響[J].硅酸鹽通報，2017，36(1)：223-228．

[25]賀麗，蘇有文，楊婷惠.骨料粒徑對透水混凝土性能的影響[J].江西建材，2016(16)：2-3．

[26]夏松，覃愛民，戈海玉.骨料與成型工藝對透水混凝土性能的影響[J].合肥師范學院學報，2011，29(3)：125-128．

[27]薛麗皎，陳麗紅，林友軍．骨料對透水混凝土性能的影響[J]．陜西理工學院學報：自然科學版，2010，26(1)：29-31．

[28]邱樹恒，廖秀華，李子成，等.透水性混凝土成型工藝的研究[J].新型建筑材料，2006(7)：14-17．

[29]富建江．透水磚透水系數(shù)測定儀的研制應用[J]．福建建材，2009(1)：110-111．

[30]張逆．透水路面滲水系數(shù)測試方法比較研究[J]．公路交通技術(shù)，2016，32(1)：6-9．

[31]倪彤元，胡康虎，何鋒.降雨條件下透水混凝土滲透性能研究[J].城市道橋與防洪，2011(11)：137-155．

[32]徐偉，陸小軍，富瑩.生態(tài)型透水混凝土透水性能試驗研究[J].混凝土與水泥制品，2013(8)：1-4．

[33]許燕蓮，李榮煒，余其俊，等.多孔混凝土孔隙的表征及其與滲透性的關系研究[J]．混凝土，2009(3)：16-20．

[34]SANSALONE J，KUANG X，RANIERI V．Permeable pavement as a hydraulic and filtration interface for urban drainage[J]．Journal of Irrigation and Drainage Engineering，2008，134(5)：666-674．

[35]BOUWER H．Artificial recharge of groundwater:hydrogeologyand engineering[J]．Hydrogeology Journal，2002，10(1)：121-142．

[36]SIRIWARDENE N R，DELETIC A，F(xiàn)LETCHER T D．Clogging of stormwater gravel infiltration systems and filters：insights from a laboratory study[J]．Water Research，2007，41(7)：1433-1440.

[37]DEO O，SUMANASOORIYA M，NEITHALATH N.Permeability reduction in pervious concretes due to clogging：experiments and modeling[J]．Journal of Materials in Civil Engineering，2010，22(7)：741-751．

[38]張娜．透水混凝土堵塞機理試驗研究[D]．濟南：山東大學，2014．

[39]楊小龍，李波，李艷博．基于CT掃描技術(shù)的透水混凝土堵塞率無損評估方法[J]．中外公路，2014，34(5)：257-262．

[40]楊楊,程娟,郭向陽.關于透水混凝土的孔隙率與透水系數(shù)關系的探討[J].混凝土與水泥制品,2007(4):1-3.

[41]侯彥明，顧興宇．多孔水泥混凝土透水性能試驗研究[J]．交通科技，2008(4)：85-87．

[42]胡康虎，倪彤元，孔德玉，等．暴雨強度在透水瀝青鋪裝層設計中應用[J]．城市道橋與防洪，2010(4)：93-95．

[43]解曉光，徐勇鵬，崔福義．透水路面對路表徑流污染的控制效能[J]．哈爾濱工業(yè)大學學報，2009(9)：65-69．

[44]王波，崔玲．從“資源視角”論城市雨水利用[J]．城市問題，2003(3)：50-53．

[45]王波，王焱，高建明．透水性鋪裝的透水體系[J]．建筑技術(shù)，2004,35(7)：531-532．

[46]朱春陽，李芳，李樹華．園林道路不同鋪裝結(jié)構(gòu)對雨水入滲過程的影響[J]．中國園林，2009(3)：91-97．

[47]侯立柱，馮紹元，韓志文，等.透水磚鋪裝地面墊層結(jié)構(gòu)對城市雨水入滲過程的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2006，11(4)：83-88．

[48]何冬林，郭占成，廖洪強，等.多孔吸聲材料的研究進展及發(fā)展趨勢[J].材料導報，2012，26(S1)：303-306．

[49]劉鵬輝，楊宜謙，姚京川．多孔吸聲材料的吸聲特性研究[J]．噪聲與振動控制，2011,31(2)：123-126．

[50]李滿良，陳姣，王朝輝，等．基于低碳視角的透水慢行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)生態(tài)效果評價[J]．公路交通科技，2015，32(4)：40-44．

[51]MUN S，SUNGHO M.Sound absorption characteristics ofporous asphalt concrete pavements[J].Canadian Journal of Civil Engineering，2010，37(2):273．

[52]PARK S B，SEO D S，LEE J．Studies on the sound absorption characteristicsofporousconcretebased on thecontentof recycled aggregate and target void ratio[J]．Cement and Concrete Research，2005，35(9)：1846-1854．

[53]KIM H K，LEE H K．Acoustic absorption modeling of porous concrete considering the gradation and shape of aggregates and void ratio[J]．Journal of Sound and Vibration，2010，329(7)：866-879.

[54]倪彤元，邰惠鑫，江晨暉.多孔性混凝土鋪裝層吸聲性能研究[J].新型建筑材料，2014，41(3)：17-19．

[55]魏錦宏，譚春陽，王勇山．中心城區(qū)不透水表面與城市熱島效應關系研究[J].測繪與空間地理信息，2014，37(4)：69-72．

[56]孟憲磊.不透水面、植被、水體與城市熱島關系的多尺度研究[D].上海：華東師范大學，2010．

[57]胡江，姚勇，何燕玲，等.透水混凝土整體路面減緩熱島效應試驗研究[J].綠色建筑，2017，9(1)：69-72．

[58]PARK H-S．Features of the heat island in seoul and its surrounding cities[J]．Atmospheric Environment，1986，20(10)：1859-1866．

[59]楊文娟，顧海榮，單永體．路面溫度對城市熱島的影響[J]．公路交通科技，2008,25(3)：147-152．

[60]王從鋒，劉德富.高透水混凝土路面消減城市熱島效應計算分析[J].混凝土，2010(9)：108-110．

[61]李源淵，李艷春，孫建勇.瀝青路面對城市熱島效應的影響分析[J].天津建設科技，2009，19(4)：36-38．

[62]孫永康，劉寒曉，張艷，等.不同鋪裝材料地面停車場的熱效應[J].水土保持通報，2014，34(1)：144-148．

[63]MANGANI G，BERLONI A，BELLUCCI F，et al．Evaluation of the pollutant content in road runoff first flush waters[J]．Water，Air，and Soil Pollution，2005，160(1)：213-228．

[64] PARK S B，TIA M．An experimental study on the water-purification properties of porous concrete[J].Cement and Concrete Research，2004，34(2)：177-184．

[65]PARK S B，LEE B J，LEE J，etal．A studyon the seawaterpurification characteristics of water-permeable concreteusing recycled aggregate[J]．Resources，Conservation and Recycling，2010，54(10)：658-665．

[66]YONG C F，DELETIC A，F(xiàn)LETCHER T D.Theclogging behaviour and treatmentefficiency ofa range ofporous pavements[C].11th International Conference on Urban Drainage.Edinburgh,2008：1-10.

U416.2

B

1009-7716（2017）12-0019-07

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.007

2017-08-17

浙江省住房和城鄉(xiāng)建設廳建設科研項目（2015K99）

余靜茹（1992-），女，浙江建德人，工學碩士，研究方向為透水鋪裝材料。