透水砖在城市中的应用

透水砖在城市中的应用

1透水砖的背景和特点1.1透水路面有利于城市景观环境的发展在长期城市化的过程中，大型不透水土地的铺设取代了传统的森林、绿地和农田，形成了“城市沙漠”，导致了巨大的不透水面积显著增加。城市雨水不能顺利回归自然，导致大量的地下水补充和洪峰流量显著增加。许多城市一遇暴雨,其路面雨水无法快速渗漏,只能通过排水设施排水,当排水设施不畅时,很容易造成城市内涝。同时,地面硬化弱化了城市环境的呼吸功能(即生命功能),造成热岛效应(燥热)、扬尘和噪音加剧,恶化了城市小气候,降低了城市的舒适度,且硬化地面是“死亡性地面”,会影响地面的生态系统和树木生长。相反,透水路面平衡了城市生态系统,滞洪蓄雨、涵养甘霖、透水透气、降尘减噪,增加城市居住的舒适度。因此,为了缓解因路面不透水带来的不良后果,各国开始提倡透水性铺装并进行了广泛的研究与应用,透水砖作为其中的一种透水性铺装材料应运而生。1.2透水砖的环保作用透水砖具有很多其它砖所不具有的特性,首先要特别关注其良好的渗水性及保湿性。由于其具有很高的孔隙率,特别是连通孔,其上的降水可以通过本身与地下铺垫层相通的渗水路径渗入下部土壤,对于地下水资源的补充具有重要的作用;另外,透水砖能通过自身性能接近天然草坪和土壤地面的生态优势,减轻城市硬化地面对大自然的破坏程度,可以提高土壤的透水、透气性,改善地面植物的生长环境,调整生态平衡,同时透水砖及下部土壤中丰富的微生物可以针对雨水中的有机杂质进行生物净化,可以保证渗透雨水的清洁要求,使地下动植物及微生物的生存空间得到有效保护,体现了自然生物环境可持续发展的要求,很好地体现“与环境共生”的可持续发展理念;最后,透水砖的多孔性,可以保证大地与大气之间水气和热能的交换,能够减小城市的热岛效应。透水砖除了以上特点及环保作用外,由于现阶段研制的透水砖主要以工业固体废物为原料,装饰效果特别好,所以它的使用必然会代替其他类似建筑材料,这就节约了其他工业原材料的使用,为节约资源作出了贡献。另外,透水砖使用的工业废料都经过高温焙烧,它的烧制过程除燃料本身放出的气体外,很少产生有害气体,这就减轻了废气对环境的污染;透水砖由于其孔隙率高,蜂窝状结构能够吸收噪音,透水砖的使用可防止噪音污染,为人们创造了安静舒适的生活和交通环境。2日本透水砖的生产20世纪90年代以来,国际上流行使用诸如透水沥青路面、透水性混凝土路面、透水性地砖等透水路面材料覆盖城市地面,以缓解城市热岛效应、减少噪声、防止水灾和保护水资源。在国外,日本是最早开始研制透水性铺装材料的国家。日本为解决“因抽取地下水而引起地基下沉”等问题,于80年代初期推行“雨水渗透计划”,采取了“雨水的地下还原对策”,先后开发应用了透水性沥青混凝土铺装和透水性水泥混凝土铺装材料,日本透水性铺装材料主要应用于公园广场、停车场、运动场及城市道路。1996年初,仅东京都就铺设透水性铺装材料495000m2。据统计,东京透水性铺装材料市区雨水流出率由51.8%降低到5.4%。日本INAX陶瓷透水砖于20世纪80年代投放市场,有严格的企业标准(主要技术指标见表1),产生了良好的经济社会效益。针对城市不透水地面对地下水资源的负面影响,德国提出了一项要把城市80%的地面改为透水地面的计划。德国新建小区(无论是工业、商业、居住区)之前均要设计雨洪利用项目,若无雨洪利用措施,政府将征收雨洪排水设施费和雨洪排放费。在国内,透水砖的生产起步较晚,虽从2000年以来在陕西、河南、山东、河北等地相继出现了一些生产陶瓷透水砖的企业,但生产规模均较小,多数没有连续生产。对于生产出的透水砖制品性能也没有国家标准衡量,仅有2005年7月通过审议的行业标准JC/T945—2005《透水砖》。其中,该行业标准要求透水砖的抗压强度>30MPa及衡量透水性能的透水系数>1.0×10-2cm/s。在透水砖的应用上,近年我国有所加强。据了解,全国许多城市在道路改建中都开始使用透水砖,如北京、厦门、石家庄、太原等。目前,国内对于透水砖的技术研究成熟度低,研究重点主要集中在性能方面,但对透水系数及强度关系,特别是结构、施工工艺等方面的研究探讨较少。现有不少国内学者与科研机构采用以固体工业废料、生活垃圾和建筑垃圾为主要原料进行透水砖的研制,如北京科技大学周佳等人在不使用水泥和天然骨料的情况下,使用碱激发工业废渣胶凝材料,与一定粒径的钢渣颗粒拌和,制备出了无水泥钢渣路面透水砖,该透水砖28d抗压强度可达30MPa,抗折强度达5.8MPa,透水系数达1.65cm/s,制品性能达到了现行行业标准要求。同时,国内还有学者采用粉煤灰为主要原料制备透水砖,如陕西科技大学陈平教授于2001年以陶瓷废料、废玻璃、锯末和粉煤灰为主要原料研制出了绿色环保型渗水砖,其透水系数为3.2×10-4cm/s,抗折强度为18.4MPa,抗压强度为19.7MPa;还有湖南大学的万隆教授等人采用粉煤灰与黏土为主要原料,所制备的透水砖其透水系数为0.4×10-2cm/s,抗拉强度16.4MPa。3透水砖的来源目前,在市面上见到的透水砖从材质和生产工艺上可分为两大类。一类是以固体工业废料、生活垃圾和建筑垃圾为主要原料,通过粉碎、成形、高温烧制而成的具有透水砖性能,符合透水砖标准的建筑装饰材料,我们把它叫做陶瓷透水砖;另一类是以无机非金属材料为主要原料,利用有机或无机粘结剂通过成形、固化而成的具有透水砖性能、符合透水砖标准的建筑装饰材料。由于它无需烧成,所以我们称其为非陶瓷透水砖。非陶瓷透水砖根据其胶凝材料不同,又分为水泥型透水砖及树脂型透水砖。其中,水泥型透水砖是以硅酸盐水泥为胶凝材料、采用单一粒径的骨料,不用或少用细骨料等配制而成。树脂型路面透水砖是以高分子树脂为胶凝材料,采用单一粒径的骨料等配制而成。一般也采用压力成型,形成满足特定强度要求,同时具有一定连通孔隙的混凝土制品。如果从产品本身的性能和使用功能上又可将透水砖分为砖体本身透水的透水砖和砖体本身不透水或本身只能渗水或微弱透水的透水砖。本身不透水的透水砖有陶瓷的,也有非陶瓷的。本身不透水的透水砖其透水功能是靠铺贴或拼凑组合时的砖与砖之间的接缝来实现的。4公共银行的扩建4.1透水砖的制作一般而言,透水砖的价格比普通水泥或者混凝土路面砖要高出1/3,由于透水砖造价较高、性价比不当,用户一般不愿意采用。限制了其在一些欠发达地区及一些基础设施建设投资项目较少的城市应用。4.2施工技术的求透水砖由于其性能和功能特点,要求路基处理得特别平整,而且要对不同材料不同层进行铺贴处理。对不同地区、不同地质条件、不同环境又有不同要求,这就对施工技术有严格要求。现今对于铺装透水砖的路面设计与施工技术规程还在制定中,施工中常存在很大的技术水平差异,而且没有具体的负责部门监管施工、维护等,另外,要使透水砖达到理想的透水效果,还需在铺装中采用具有透水性、集水性的路基,其造价是普通地基的4倍,一定程度上也限制了透水砖的推广。而且,路面基层处理不好,后期易出现塌陷,造成透水砖后期维护量大,影响了社会对透水砖的推广认可度。4.3透水砖的施工透水砖受到价位的影响,一些施工方只在厂家买少量透水砖走形式,由于没有政府部门监管透水砖的使用和铺装问题,施工中大量使用的砖则是“以次充好”。4.4路面维修量由于透水砖的自身承载力较小,很多地方路面被轧得坑坑洼洼,还引发了一些塌陷,维修量大。故现今透水砖更多应用于人行道、广场等,对于车行道还不能成功采用。4.5透水砖的推广难度透水砖的研发和推广应用对节约宝贵的水资源、缓解水资源的供需矛盾有十分重要的意义,但是透水砖在路面上使用一年后,由于外界污水混合污物大量渗入,堵塞了孔道,其透水率降低1/3,成为阻碍透水砖推广应用的瓶颈。5正确使用透水砖，加强透水砖推广的建议和思考5.1透水系数的测定现今对于透水砖透水功能的检验主要是在实验室内,按JC/T945—2005透水砖行业标准采用无气蒸馏水测定其透水系数,建议今后应同时采用自来水、不同浓度的泥浆水等测定其透水系数,观察不同介质、溶液在透水砖中的渗透性能。同时,加强在实际环境中透水砖应用的跟踪,选择不同的使用环境进行,以判定在真实使用环境条件下透水砖能否使用,透水功能能否充分发挥并持久保持。观察透水砖透水功能随使用环境与使用时间变化的情况,以便正确规范透水砖适用的环境条件与应用地域。5.2透水铺装法传统的雨水回收系统是将刚性路面或地面做成一定坡度,下雨时雨水沿斜坡经集水口流入地下排水管,回收雨水。用透水砖铺设的透水地面,则是下雨时,将雨水通过透水砖厚度方向,流入路基,再由路基中铺设的透水管或透水设施将雨水回收。因此,有必要对两种雨水回收系统的投入、产出及雨水回收效果进行全面、客观的调查、分析与经济评估,以便为市政建设选择雨水回收系统方案提供科学依据,也为透水砖的推广使用及其取得的社会经济效益提供客观评价。5.3透水砖的施工透水砖路面的设计及铺装施工技术直接影响了透水砖的透水、回收雨水的效果及使用年限。建议尽快制定并完善透水砖路面设计、施工技术规程及后期维护措施,解决如路基结构、路基和垫层集水性能、人行道和车行道透水砖的强度等问题,成立相关部门监管透水砖的使用和铺装问题,加强施工项目管理,提高施工作业的规范化。5.4透水砖的耐久性针对透水砖性能的改进,应主要集中在其透水性及抗压强度的协调上,现在透水砖生产中抗压强度普遍较低,限制了其应用,也导致后期维修费用增加。另外,透水砖长期处于大自然环境中,其耐久性也是我们应进一步关注的问题。如:北方地区要考虑冰冻