透水性材料在海綿城市建設(shè)中應(yīng)用

柴同志

(武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430023)

1 透水性材料的概述

滲透性材料是指鋪裝材料的表面可以吸收水，并且在這個過程中讓水分子從表層滲入，并向下滲入基層中。根據(jù)其功能及適用場合，滲透性材料主要可分為四種：陶瓷透水磚、透水性混凝土材料、自然型透水材料和新型透水材料。在本文中，我們主要討論陶瓷透水磚、透水性混凝土材料的發(fā)展歷史以及在城市道路和建筑中的使用，包括在這個過程中所遇到的問題和思考。

1.1 透水磚的形成

滲水性材料最早是由荷蘭人發(fā)明的，他們?yōu)榱私鉀Q沿海建路中遇到的地面下陷、路面干涸開裂的問題，發(fā)明了最初的透水性材料——透水磚。且為了更好地解決這類問題，荷蘭在透水磚的工藝上進(jìn)行不斷改進(jìn)，最終形成了一種長寬高分別為20 cm,10 cm,5 cm的小型路面用磚。在道路的具體建設(shè)時(shí)，工人會刻意的讓磚與磚之間應(yīng)保持0.2 cm的間隙。這種組合設(shè)計(jì)使得雨水能夠穿透磚塊，盡可能的避免由于路面下方缺水引起的沉降過程。

1.2 透水性混凝土在國內(nèi)的實(shí)踐情況

透水混凝土的使用方法在西方一些國家已經(jīng)成為一種習(xí)慣，其最早被用于路面街道，但隨著透水材料的優(yōu)點(diǎn)被更多人得知，其使用的范圍也被擴(kuò)展到諸如能夠調(diào)節(jié)城市小氣候的停車場、廣場、生態(tài)公園、步行街等場所。直至現(xiàn)在，透水混凝土也在一些市政道路廣場中大放光彩。

2000年，清華大學(xué)在就透水材料的透水性和抗壓性等方面的研究取得突破。在透水混凝土的原材料中加入硅粉，制備出新型的透水混凝土。雖然從總體看來我國在透水混凝土的研究中取得了一些突破，但我國對透水性水泥混凝土基礎(chǔ)材料的科學(xué)研究起步相對較晚，所以該體系的建設(shè)至今還沒有完全成熟。雖然透水性混凝土材料和其他相關(guān)材料在國內(nèi)的一些項(xiàng)目中得到了運(yùn)用，可仍需要大量的技術(shù)來支持相關(guān)科學(xué)研究。

2 海綿城市的概念

海綿城市在國內(nèi)屬于較為新興的一種城市建設(shè)理念，其提出的初衷是提升城市排水系統(tǒng)的效率，以及在日常生活中考慮把雨水為人所用，利用自然的力量和資源，建設(shè)出具有自然屬性的現(xiàn)代化都市。2013年習(xí)近平總書記也對這一概念進(jìn)行了明確指示，更加快了國內(nèi)有關(guān)設(shè)施的建設(shè)。

2.1 我國海綿城市的提出以及發(fā)展歷程

我國海綿城市項(xiàng)目進(jìn)展相對其他發(fā)達(dá)國家較晚。2013年之前，只有個別的區(qū)域?qū)嵭辛嘶A(chǔ)版的海綿城市項(xiàng)目，在這之前海綿城市的概念還未普及，人們沒有意識到海綿城市對日常城市管理所帶來的方便和實(shí)惠。

在習(xí)近平總書記的號召之下，國家財(cái)政部、住建部、水利部等多部門共同發(fā)力，牽頭建設(shè)了一系列的海綿城市相關(guān)項(xiàng)目。從那時(shí)起，海綿城市的規(guī)劃和建設(shè)就開始全國范圍內(nèi)進(jìn)行。截至目前，中央部委牽頭已完成兩批海綿城市試點(diǎn)城市的建設(shè)，積累了大量的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)國家住建部要求，2020年前，全國城市建成區(qū)完成海綿城市建設(shè)面積不小于20%，2030年時(shí)該建設(shè)比例不小于80%。

2.2 海綿城市的意義

近年來，中國大城市面臨大雨時(shí)的內(nèi)澇問題日益突出，嚴(yán)重影響城市運(yùn)行，對市民的日常生活造成了極大影響。而這些事件在造成損失的同時(shí)也引起了人們對于防止城市內(nèi)澇以及相關(guān)設(shè)施建設(shè)的關(guān)注。除了人工干預(yù)(城市地下排水系統(tǒng)、城市防洪系統(tǒng))外，我們還需要使用一種被動但有效的方式將內(nèi)澇災(zāi)害消滅于無形之中。在行業(yè)曠日持久的討論之中，海綿城市這一新穎概念提出，無疑給從業(yè)者以及城市建設(shè)決策者指明了方向。這一手段結(jié)合城市地下排水系統(tǒng)以及城市防洪系統(tǒng)，將城市的內(nèi)澇可降到最低，緩解下雨天城市內(nèi)澇的難題[2]。

海綿城市的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有很多途徑：一方面是利用雨水的下滲作用，其次是將雨水直接利用儲存。通過以上兩種方式，能夠加強(qiáng)城市對淡水資源的利用效率，從而減少城市對給水的需求總量，有利于節(jié)約水資源。

3 透水性材料在海綿城市的使用現(xiàn)狀

具有良好水滲透性的材料也是海綿城市的靈魂所在，其在城市內(nèi)澇以及微氣候調(diào)節(jié)等方面起著非常重要的作用。其良好的透水性使得城市面臨內(nèi)澇及熱島效應(yīng)嚴(yán)重的狀況之下，能夠?qū)⒅鲃痈深A(yù)以及被動防御緊密結(jié)合在一起，共同構(gòu)建了緩解大城市面臨的內(nèi)澇及熱島難題。但值得注意的是，由于對透水性材料的深入研究還處于初期階段，仍有一些地方需要改進(jìn)，需要我們在不斷的實(shí)踐中進(jìn)行完善。

3.1 透水性材料在海綿城市中的應(yīng)用優(yōu)勢

海綿城市的建設(shè)和應(yīng)用及其發(fā)揮出的優(yōu)勢不言而喻，2008年奧運(yùn)會場館就使用了透水性材料，真正意義上達(dá)成了“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的理念。并且在實(shí)踐過程中更多的材料生產(chǎn)者也在保證透水性材料經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的同時(shí)倡導(dǎo)綠色環(huán)保。考慮材料美觀對相關(guān)群體的吸引力，透水性材料開始真正的在城市設(shè)計(jì)中不斷優(yōu)化自身，注重材料特性與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的相結(jié)合，在加快了材料發(fā)展速度的同時(shí)迎合了市場的需求，促進(jìn)了整個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

3.2 透水性材料在海綿城市應(yīng)用中的不足

透水性材料良好的水滲透功能可以防止內(nèi)澇并減輕城市熱島效應(yīng)引起的連鎖反應(yīng)?？茖W(xué)合理地使用可以減少城市噪聲，適當(dāng)調(diào)整城市的小氣候并防止內(nèi)澇發(fā)生，以此提升城市宜居度。但是在海綿城市建設(shè)的實(shí)踐過程中，透水材料的某些設(shè)計(jì)仍存在許多不足[3]。透水性磚的使用壽命比較短，并且大多數(shù)透水磚都是由標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制部件制成的。經(jīng)過長期雨水侵蝕，碾壓等原因，具有良好透水性的材料容易產(chǎn)生凹痕和裂縫，變得難以維護(hù)。因此使得透水磚維護(hù)工作所費(fèi)的時(shí)間和精力大大增加。有研究表明，使用一年后，通常未經(jīng)處理的透水材料的透水性將降低50%，由此可見，尋常的透水材料不適合大型路面。透水性好，抗壓力強(qiáng)的透水材料由于成本高昂，也不適合大面積路面，因此在有的區(qū)域透水材料的使用就陷入了一種尷尬的局面。

4 結(jié)語

透水材料在海綿城市日常吸水，釋水，存水等許多方面起著非常重要的作用。但是，我國滲水性材料研究起步相對較晚，材料的透水性仍在深入研究和優(yōu)化中。滲水材料的性能，技術(shù)和美觀程度的總體趨勢雖然向好，但還需要一段較長的發(fā)展階段。從業(yè)者也需要在這段時(shí)間內(nèi)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。而除了這些功能外，應(yīng)更加注重材料的技術(shù)整合，加入自我預(yù)警，自我清潔等功能，以提升材料的實(shí)用性。整體來講，實(shí)踐中應(yīng)保證透水性材料的功能性、實(shí)用性、美觀性三者統(tǒng)一，使其達(dá)到最好的價(jià)值效果。