淺談透水混凝土在海綿城市建設中的重要性

葉欣　崔偉康　張佳文　朱曉雯　吳淑偉　蔣元海

摘 要：文章通過對透水混凝土性能的介紹，有針對性地提出透水混凝土在建設海綿城市中的應用推廣和及其存在問題，解讀透水混凝土如何支撐建設海綿城市的綠色構想。

關鍵詞：透水混凝土；海綿城市

改革開放以來，伴隨著高樓大廈的拔地而起、新型城鎮化建設的穩步推進，隨之而來的不僅有國民經濟突飛猛長，還有因排水不通暢，讓城市生態平衡失調成為社會新問題。我國降水受季風影響大，尤其在東南部沿海地區，降雨強度大、梅雨期長、極易出現暴雨洪水。其屋頂的設計無論是商業樓盤還是居民建筑，基本不配備雨水處理系統，且大多采用大坡度泄水的款式。由此一來，大量的降水匯聚到街道、人行道、停車場等地勢低洼處。激增的雨水被硬質路面阻礙，無法補給地下水，在城市道路上形成地表徑流，導致積水、內澇、黑臭、富營養化問題嚴峻。就目前各大城市地下管網布局來看，雖耗費了大量建材資金和人力處理排水，但依然無法應對降雨的彈性變化，深陷“暴雨必澇”和“看海”的怪圈。僅靠傳統的工程依賴性治水思路將給排水分開治理，也只是揚湯止沸，不能從源頭解決問題的辦法顯然如飲鴆止渴，只會帶來無法估量的后遺癥，讓城市生態系統不堪重負。如何切實有效地推進低影響開發建設模式，平衡人與自然的和諧關系對發展“綠色經濟”至關重要，這也正是建設海綿城市的必要。

1 透水的混凝土的性質和生態效益

1.1 透水混凝土的性質

透水混凝土是由水、膠結材料（水泥或瀝青）、粗骨料、減水劑、礦物質摻和料、專用添加劑等原材料拌合而成，用體積法和填充理論思路進行配合比設計得到骨架—孔隙的多孔堆聚結構，詳細計算思路可參考ACI522R-10標準。目前，按照 GB/T 50081 —2002標準進行抗壓強度測試，實驗表明其強度可達到25MPa 以上。其中確定最佳水膠比是如何在透水系數和抗壓強度之間找到一個平衡點的關鍵，也是決定透水混凝土性能（強度、耐久性、其他物理性質）優劣的重要環節。

1.2 透水混凝土的生態效益

透水混凝土是一種環境友好型材料，用它替代傳統城市建設中的非透水地面能帶來以下優點：（1）強大的原地透水功能，一舉三得。不僅能及時排走路面積水，補給局部范圍內的地下水資源，穩定地下水壓力，從而達到防止地面沉降的目的。還能避免輪胎側滑、雨水潑濺，減少安全隱患。同時兼具緩解城市地下管網的泄水壓力。對改善臨街商鋪、住宅的生活環境不可或缺。（2）透水混凝土也可在顏色上做足文章。結合建筑美學，可將無機耐候顏料按要求兌水后與混凝土充分攪拌，制成顏色各異的彩色透水混凝土，與周圍景觀相得益彰，使其具有設計感、適用性和觀賞功能，是個功能復合體。（3）相比于傳統不透水路面，在雨后天晴或夜晚時易發生反光、眩光、海市蜃樓的現象。其獨特的蜂窩狀結構和大量的開放式孔隙不易發生漫反射，使行人、司機的通行安全和舒適度更有保障。同時兼具吸聲降噪、吸附塵埃、吸濕調溫作用，能有效傳遞熱量，緩解城市“熱島效應”。

2 建設“海綿城市”的意義

海綿城市是一種城市雨水管理的理念，它的實質類似歐美一些國家的水敏感性城市設計（WSUD）、綠色雨水基礎設施（WG|）等理念，都是將雨洪管理理念與水資源可持續利用、生態環境、土地利用、城市建設及管理機制等緊密聯系起來的一種頂層的城市建設和雨水管理模式。2013年中國官方首次提出海面城市建設規劃（采用滲、滯、蓄等措施將70%的城市降雨就地消納和利用），2014年住建部引發了《海綿城市建設技術指南》。2015年我國開始海綿城市的試點工作。

我國的霧霾導致雨水中包裹著大量塵粒、鹽粒、煙粒，使雨水的純凈度降低，不能直接被二次利用到植被灌溉、補給地下水和居民生活用水，需通過凈化去污才能循環使用。而在傳統城市建設中寬馬路大廣場，大量地表過度硬化，用工程措施排除雨水破壞了城市生態系統原有的功能，導致逢雨必澇。而海綿城市則是將透水混凝土“快吸緩釋”的性能運用到雨水歸類、分流、凈化、蓄存上，使城市像海綿一樣對雨水進行滲透吸納，積蓄凈化，在需要時將續存的水排放并源化利用，可以緩解城市內澇、削減河道污染、節約水資源、改善城市的生態環境。

海綿城市這種生態利用雨水的管理理念是傳統排水系統的優化和加強，在城市生態問題日漸突出的當下，建設海綿城市迫在眉睫。

3 透水混凝土在海綿城市中應用的重要性及其問題

在海綿城市建設中，透水混凝土能發揮對雨水吸納、蓄滲和緩釋作用，有效緩解城市內澇和熱島效應，達到削減城市徑流污染負荷和節約水資源的作用。作為一種全新的概念和技術，國內外有關專家學者們進行孜孜不倦的研究和探索。它的出現改變了城市雨水徑流的循環模式，極大地增強了新城鎮化建設的可控性與協調性，給城市雨洪管理、污水防治工作帶來新思路，是建筑節能環保時代下，建筑創新領域必然的發展方向。但是在應用過程中，也存在著以下的問題：（1）由于其結構設計的需要，透水混凝土底層壓實度較低，具有多孔輕質的特點，是一種半脆性材料。雖然內部連通的大孔隙使透水混凝土鋪筑的路面具有很強的速排水、高滲透能力。但是目前在透水混凝土中常見的孔隙率大于18%，甚至可以超過20%，從而導致的問題是其耐腐蝕度、抗彎曲變形能力、抗車轍性能難以保證。還有若大量推廣應用到城市鄉道路上，由于道路車輛來往較多、周邊環境復雜，灰塵、砂石、污垢、油漬等雜質極易嵌入孔隙中，堵塞孔隙。（2）相較歐美等國家，它們有成熟而完善的法規制度和對透水混凝土研制的專項補助基金。但是由于我國起步晚，軟件設備、模擬實驗室等客觀因素制約了行業發展，缺少適合我國國情、可供分析研究的一手資料，所以表現遜色。（3）我國幅員廣闊、各地其降雨分布層次不齊、水文地質條件差別較大，已建的灰色基礎設施配置不合理給全面建設海綿城市帶來考驗。

4 結語

水資源短缺、城市內澇、水質惡化、熱島效應等詬病，已成為新型城市建設細胞中癌變的一部分，哪怕有陣痛，也必須摘除。這是一個相當漫長的過程，需要花費更多的時間、精力和資金，一蹴而就的想法是不現實的。對于透水混凝土的應用推廣工作，我國目前還在試點階段。任何新型事物都需要實踐者和領跑者，基于“十三五”規劃期間，我國將生態文明建設作為經濟社會發展的要義，如何解決城市生態問題，是擺在我國專家學者和科技工作者面前的第一要務。而透水混凝土的良好性能成為實現海綿城市理念的決定性因素，因此在海綿城市建設中具有極廣闊的研究空間。

參考文獻

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基金項目：文章為嘉興學院重點SRT項目，項目編號：851715047。

作者簡介：葉欣（1994- ），女，浙江杭州人，本科；蔣元海，教授，研究方向：建筑材料。endprint