透水磚的研究現狀及應用分析

石浩澤 孫曉飛 李海龍 趙康帥 史萍

摘要：本文在查閱大量文獻以及線下調研的基礎上，對透水磚的性能比等方面進行了調查，展示了淄博市目前海綿工程項目推進現狀，并提出了一些在透水磚的應用過程中遇到的問題與建議，能夠為推進海綿城市工程的發展提供參考。

關鍵詞：透水材料;陶瓷透水磚;城市發展;海綿工程

在城市化建設的過程中，隨著海綿城市工程被越來越多地區加以應用，透水材料顯著的特點和優勢也被越來越多的人加以肯定。在充分發揮城市綠地、道路、水利循環系統等對雨水的吸收、存儲、緩釋作用的基礎上，能夠有效實現自然存儲、自然滲透、自然凈化等功能，有效節約水資源、緩解城市旱澇等問題。而在海綿城市建設中，透水磚這類透水材料發揮了極其重要的作用，通過調查發現水泥等硬質路面嚴重影響了雨水滲透，使得城市給排水工程嚴重負荷。本文在對透水磚的各項性能進行對比研究分析的基礎上，結合淄博市海綿城市工程的推進，總結透水磚的性能優勢，為海綿城市的應用建設及發展提供了意見及建議。

一、透水磚的發展與研究進程

由于城市化建設的發展與海綿城市工程的推廣，透水磚成為全世界研究的課題。隨著全世界透水磚的需求量大大提高，如何提高透水磚性能成為研究者最為關注的方面。從十九世紀中期開始許多西方國家在城市建設中就開始使用透水材料鋪設路面，到十九世紀八十年代，日本啟動“雨水滲透”計劃，從理論研究到應用開發，從方法設計到施工工藝，從技術規范到法律法規，研發了多種透水材料及陶瓷透水磚。在十九世紀末，日本在東京進行了49.5萬平方米的透水性材料道路鋪設，并且證明了透水性材料路面可以充分代替普通傳統路面[1]。十多年前，德國南部的弗萊堡提出生態城市建設規劃，徹底拆除除公路外所有硬化地面，取而代之的是各種形式的透水地面，使弗萊堡地下水位逐漸回升，植被慢慢能夠脫離人工灌溉。

國內對于透水磚的研究起步晚于其他國家，尤其是對透水磚的性能研究方面嚴重缺乏相關理論和數據，導致透水磚在中國的應用無法得到更好的推廣。根據相關資料得知，我國從1995年到2005年期間進行對混凝土透水磚的投入生產工作，在這10年的時間內，我國每年的平均混凝土透水磚使用量都在1萬平方米以內[2]。佛山市樂華陶瓷有限公司在1999年開始引進日本INAX公司的技術生產優先于我國其他企業生產陶瓷透水磚，但生產的規模較小且產量很低[3]。隨著我國經濟的不斷發展，水泥路等硬化路面逐漸顯現出不足之處，人們才慢慢意識到城市道路鋪設材料的選擇很重要。

二、透水磚的性能及應用實例

（一）透水磚性能比

于透水磚而言，按材料組成的不同分為混凝土透水磚、陶瓷透水磚、玻璃透水磚、赤泥透水磚、污泥透水磚等。經過調查對這五類透水磚的透水性能等方面進行調查、比較、分析后，能夠得出以下結論：赤泥透水磚、混凝土透水磚、陶瓷透水磚的抗壓強度都比較高，其中最高的為赤泥透水磚;混凝土透水磚透水系數高于赤泥透水磚與陶瓷透水磚;陶瓷透水磚的抗折強度略高于混凝土透水磚和赤泥透水磚。但赤泥具有強堿性與放射性，若使用不好會對人類的身體健康產生危害。因此，在工程建設中對于透水磚的選擇要依照當地氣候條件及產品產地、工藝要求、使用地區等因素進行綜合性的分析，最終選定合適及合理的透水磚，這樣既可以提高工程質量，最大化的發揮透水磚的性能作用，又能降低工程的成本投入，為工程及城市帶來更高的經濟效益與卓越的使用效果。

（二）性能優化

隨著目前中國經濟的快速發展，生態環保的理念也更加的深入人心，生態環保材料得到了推廣和應用。其優點有：（1）透水透氣性好。（2）強度高。（3）生態環保性能好。

雨水滲透到地面也減小了管道的壓力，更為關鍵的是減小了對河流湖泊的污染，緩解了城市的熱島效應。陶瓷透水磚有很強的保水性以及抗凍性[4]，還可以吸收噪聲以及減少路面熱污染，改善城市景觀。在實際應用中，更可以結合工程實際，實現對成本的有效控制。

（三）透水磚在淄博市的應用

由于近些年淄博經濟快速發展，極大程度上帶動了新城區的建設，但是隨著硬質地面的增加，透水面積占比相應減小，使得大多數城區排水能力有限，遭遇強降雨時極易積水成災，而淄博的主要降水時期集中在夏季，但由于給排水設施不完善，農業用水和城市用水較大，同時缺乏雨水集蓄設施，導致雨水直接排往河中，利用效率大大降低。淄博市將《海綿城市專項規劃》發布后，建設海綿新城區成為民眾積極討論的話題。

在海綿城區建設大熱潮的推動下，淄博市對海綿城市的發展也非常關注，在建設的過程中利用透水磚鋪裝道路和花園之間建造植物緩沖帶，不僅能夠留存雨水，也能夠保障公園建設的綠化面積，給居民帶來更加舒適的體驗[5]。近幾年來，淄博市把工程建設的重心轉移到了海綿公園等工程上，先后建成文昌湖旅游度假區、孝婦河濕地公園等大型海綿公園。在海綿公園中采用陶瓷透水磚鋪磚地面能夠保證雨后路面不會產生積水且不會青苔生長，且透水磚凹凸不平的磚面也可以起到防滑作用，保證了居民出行游玩安全。

三、透水磚應用問題分析

自我國引進透水磚以來，介于其良好的特性和各個地區的降水情況，透水磚在各個地區都得到了很好的發展和廣泛的應用，在國內的市場也逐漸擴展開來。透水磚的良好發展不僅僅解決了城市的部分環保問題，隨之而來的配套設施也活躍在各個地區的市場中。如何正確的鋪裝和養護透水磚成了人們該思考的問題。地質的不同直接影響到透水磚的鋪裝和養護方法，由于其強度特性，并不能像硬質路面一樣進行鋪裝，否則，很容易發生破碎而且使用過程中的磨損情況也會加大。因此，下文就透水磚的應用過程中出現的問題進行了分析。

（一）鋪裝維護分析

許多透水磚路面鋪設完工后短期內會發生破損情況，嚴重影響城市道路美觀，并且容易絆倒過路行人發生危險。所以首先要注重施工工藝，透水磚鋪在裝時需保持基底平整，雜物需要清理干凈，碎石需要壓實，并且在鋪設碎石層時要觀察是否達到10cm厚度，并且使用無紡布鋪設進行防潮處理，鋪磚時必須使用橡皮錘敲擊避免鐵錘敲擊造成磚體損壞。在鋪裝前一定要看天氣預報確保晴天避免剛鋪設好的透水磚淋雨。在鋪裝固定好后一定要注意透水磚之間的誤差，誤差在3-5cm之間屬于正常狀態，鋪設的方向一定要水平且鋪設完成后不能在上方隨意走動以免影響鋪裝效果。

透水磚在使用過程中，透水磚的透水系數會隨著時間的推移而下降，這是由于路面灰塵、沙礫，骨料下沉等造成透水磚孔隙堵塞，導致施工幾年后透水能力僅剩1/10。而且透水磚氣孔堵塞后很難復原，所以為保持初期透水性能需要定期進行維護。透水磚最有效的維護方法為高壓水槍沖洗，但沖洗會造成灰縫砂被沖走所以沖洗過后需再次填充灰縫砂。若在施工過程中沾上灰漿則需用水沖掉，若灰漿硬化則需要先使用低濃度鹽酸沖洗。當透水磚表面沾有口香糖時則需要使用小竹片刮掉或凍結后清除。

（二）資金問題分析

目前海綿工程具有半公益性，一般海綿城市的建設大部分資金需要政府財政撥款，而工程需要大量資金投入，如果短期內不能使建設的價值體現出來，一旦政府資金支持不足那么工程極易擱淺。所以在海綿城市建設初期需要充分利用PPP模式，向社會企業招商引資，合理化資金融入渠道，加大海綿城市的社會普及力度。并且國家也需要加大資金投入力度，加強政府補貼，積極鼓勵透水磚的技術研發，加強相關技術人才培養，借鑒西方發達國家海綿城市建設及發展模式，并加以吸收利用發展成為最適合我國的建設模式。

（三）監督管理分析

雖然海綿城市的發展主要針對于城市水循環問題，但在工程發展推進過程中同樣會涉及到城市發展的其他因素。包括水污染治理、城市道路交通運輸調整、環境污染問題改善等，具體涉及到的主管部門也有區別，這就導致了部門管理分散[6]。不同部門之間沒有統籌管理，過于注重自身效應的發揮，忽視相互之間配合則會導致政策落實不夠有力度。所以政府的宏觀調控顯得尤為重要。在海綿城市的建設中，政府需要切實發揮自身的監督與協調作用，要充分考慮到海綿城市工程建設中所涉及的客觀因素，實現不同個體的統一性，使不同部門之間充分協作與配合。與此同時政府也應落實問責機制，責任到主體、責任到人。當問題發生時，找出問題發生的根源，誰出問題誰負責，并對相應負責機構或負責人進行責任追究。

（四）政策問題分析

我國海綿城市建設起步較晚，在政策、技術等方面還不夠成熟，相關的設計規范依舊是一片空白，系統的評估體系還沒有建立，相關法律法規問題也在繼續完善過程中[7]。不同的地區有著不同的地域特征，海綿城市的發展與地域特征有著密切的關系，可以說不同的地域城市發展的計劃是完全不一樣的。尤其是對某些老舊社區的改造過程中也遇到了很多問題，因為小區中所居住的大部分為老年人，對海綿社區改造完全不了解，因而出現不支持、不配合甚至阻撓施工的現象。因此社區民眾的支持是非常重要的，社區居委會以及鄉鎮政府應當提前對社區居民進行海綿社區的宣傳，可以通過發放宣傳單和授課的方式使居民更加了解海綿社區。在海綿城市的發展中，政府的監管也是非常重要的，政府應當出臺相應的法律法規來解決城市發展中的某些問題，例如2016年發布的《海綿城市專項規劃編制暫行規定》等。同時應推進海綿城市建設規劃的制度化，堅決杜絕建設過程中隨意性、主觀性與短期性，建立健全規劃體系，注重規劃的持續性。還應增加監督渠道，積極聽取群眾的意見，將民主制度引入海綿城市的建設中來，爭取早日完成海綿城市的建設。

四、展望

隨著第一批、第二批海綿城市逐步進入運營期，包括透水磚在內的海綿裝備的維護成本高，維護效果差的問題顯現出來。如何使海綿裝備更好地運營成為目前發展海綿城市的關鍵之一。如針對鋪裝的運營問題，通過對磚型和鋪裝方式的調整，合理地采用結構縫隙透水輔助透水鋪裝實現海綿透水功能。

不同重現期的透水磚對徑流雨水中重金屬的去除功能不同。近年來，新的吸附材料不斷合成。若能夠應用到透水鋪裝結構層中從而實現其性能的優化，特別是對其性能的長期提高，這將成為非常值得關注的問題。

參考文獻：

[1]周超群，曾令可，程小蘇，王慧，劉曉紅.透水磚研究現狀及應用前景[J].中國陶瓷，2017（09）：6-10.

[2]唐亮.會“呼吸”的磚—透水磚的發展現狀和發展趨勢[J].住宅產業 ，2011（09）：48-49.

[3]曹瑋，歐清強.側、底面透水磚制造方法：中國，CN01127870.6[P]，2002-3-13.

[4]李爽.淺析生態環保陶瓷透水磚性能及應用[J].江西建材，2019（11）：14-15+17.

[5]趙麗梅.海綿城市改造工程的路面透水磚性能比選與應用研究[J].綠色環保建材，2020（07）：18-19.

[6]張盼耿，海綿城市研究現狀、存在的問題及對策研究[J].居舍，2019（34）：10.

[7]彭彰林，“海綿城市”理念及其若干建設問題研究[J].四川建筑，2017（01）：8-10+13.