透水鋪裝材料及其在城市中的應用

張肖云

近年來，為了方便市民出行，降低空氣污染指數，改善環境質量，我國大部分城市都在根據國家要求加大城市建設力度，其中對于城市道路和廣場等景觀的建設尤為突出[1]。目前，部分城市在對城市道路、廣場等進行建設的過程中不斷對地面進行硬化鋪裝，但鋪裝的硬化材料不透水。雖然通過對地面的硬化鋪裝可以給市民出行帶來方便，改善環境空氣質量，但隱藏的弊端也逐漸顯露，主要體現在非透水性硬化后的道路導致降雨不能下滲，城市生態缺水問題日益嚴重，造成部分城市植物嚴重缺水，加重了城市的“熱島效應”[2]。

近年來，透水鋪裝材料逐漸得到人們的重視，該類型材料具有排水滲水功能，可以在排水過程中收集雨水，在滲透的同時補充地下水源，改善城市植物供水。此外，存雨水功能還可以緩解雨季城市澇災狀況，改善城市的生態環境。本文重點探討的是透水鋪裝材料及其在城市中的應用。

1 透水鋪裝材料的類型

1.1 面層材料的類型

1.1.1 透水磚

透水磚通常也被人們稱為滲水磚，標準的透水磚孔隙率在20%～25%，透水率在20 cm/s 左右。目前，工廠生產的透水磚大多數是方形塊狀（圖1），方便在地面鋪裝時進行拼接。目前，常用的透水磚根據生產工藝和材料又可以分為混凝土透水磚、陶瓷透水磚和植草磚。其中，混凝土透水磚是將河沙、水泥等通過加入有機或無機粘結劑粘結到一起經固化而成，其內部擁有大量連通的孔隙，具有較高的連通性，降水可以通過連通的孔隙進行下滲。

圖1 透水磚

陶瓷透水磚一般是將工業廢棄物、建筑垃圾以及廢玻璃等材料通過破碎、篩分后進行合理的顆粒級配，然后添加結合劑并經成型、烘干和高溫燒結制備得到[3]。該透水材料具有強度高、耐風化、抗低溫、透水性好等優點，常用于鋪裝人行道。植草磚具有較高的抗壓強度，可以經受住行人和車輛的輾壓，能夠對植草起到一定的保護作用，廣泛應用于車位等的透水鋪裝。

1.1.2 透水混凝土

透水混凝土作為常用的透水鋪裝材料應用較為廣泛，與透水磚相比，其鋪裝流程更簡潔。在鋪裝透水混凝土時往往是現場配置材料進行澆灌式鋪裝，在鋪裝過程中加入化學添加劑、骨料等使透水混凝土快速凝固。透水混凝土面層材料的孔隙率通常為10%～30%，透水性強，具有強度高、表面平整、重量輕等優點。透水混凝土路面如圖2 所示。在面對溫差變化較大的情況時，透水混凝土具有的空隙結構可以通過自身的伸縮來有效避免材料產生裂紋，防止由于溫度變化造成的斷裂。

圖2 透水混凝土路面

1.1.3 透水瀝青

除了透水磚和透水混凝土外，透水瀝青也是一種常用的透水鋪裝材料，其是將改性后的瀝青和消石灰、纖維等混合到一起制備而成，其透水性與透水磚相比略有遜色，屬于半透水類型材料。透水瀝青作為面層材料在鋪裝過程中采用澆灌式鋪裝，鋪裝道路的方式和普通瀝青鋪路一樣，只是采用透水瀝青代替普通瀝青。透水瀝青的內部孔隙結構不僅能使雨水快速滲透，避免產生積水，降低路面濕滑度，提高雨天行車的安全性，還可以有效吸收路面汽車行駛產生的噪音，減輕噪音對周邊居民產生的影響。透水瀝青路面如圖3 所示。

圖3 透水瀝青路面

1.2 基層材料的類型

透水鋪裝的基層材料對透水性能也有重要的影響。在選用基層材料時不僅要考慮透水性能，還需要關注材料的強度，其強度要滿足車輛或行人通行的要求。此外，還需要確保材料在高溫或嚴寒等惡劣天氣下不發生斷裂。透水鋪裝基層材料中最常用的是級配碎石，在鋪裝工程中通常選用6 ～24 mm 的級配碎石。這種尺寸的級配碎石的空隙率通常在45%，能夠滿足透水鋪裝基層材料在使用過程中的滲水要求，保障相應的抗壓強度，滿足正常的基本使用需求。

1.3 墊層材料的類型

透水鋪裝墊層的主要作用是防止在滲水過程中土基顆粒反滲入基層，提升透水鋪裝材料的整體性能。通過添加墊層結構不僅可以避免基層下面的土壤被水沖走，還有緩沖壓力的作用，避免基層直接受到壓力。在鋪裝過程中，通常選用礫石或者勃土作為透水鋪裝墊層材料。當選用勃土作為透水鋪裝的墊層材料時，要考慮勃土中的含砂量，通常要求含砂量不能小于62.5%，這樣才能滿足墊層材料的滲透性、承載力和凍脹程度[4]。除以上材料外，還可以用粗砂、中砂或透水織物等作為墊層材料。

2 透水鋪裝材料在城市建設中的作用

2.1 改善城市內澇，防止水土流失

由于透水鋪裝材料能夠有效下滲降水，對城市道路等進行透水鋪裝可以減少城市出現大面積雨水淤積的情況，改善大雨后產生的內澇現象[5]。此外，運用透水鋪裝材料對防止水土流失也有一定的效果。例如，河道護坡表面鋪裝透水鋪裝材料，可以防止水土流失，使河道周圍的植物獲得充足的水分。應用最典型的例子是陜西省西安市的護城河生態改造項目，通過在河岸兩側的護坡使用透水鋪裝材料，可以保護河道兩側的泥沙，保障河岸兩側的花草樹木健康生長[6]。

2.2 降低城市光污染和地表溫度

近年來，城市光污染問題日益突出，其作為一種新型的污染逐漸引起了人們的重視[7]。透水鋪裝材料擁有多孔型結構，能夠對光線進行漫反射，可以改善城市的光污染。此外，透水鋪裝材料由于具有良好的透氣性能，降水過后能夠使路面下層的土壤通過鋪裝材料的縫隙吸收大量的地面熱氣，進而改善空氣及水分的循環狀況，可以明顯降低城市地面的溫度，在一定程度上緩解城市的“熱島效應”[8]。

2.3 減少城市噪音

隨著我國私家車的數量不斷增加，公路上行駛的車輛也變得越來越密集，除了產生尾氣污染外還會產生嚴重的噪聲污染，對公路周邊居民及企事業單位的生產、生活產生一定的干擾。為了應對噪聲污染，除常規的設置聲屏障、控制車速和加強鳴笛管理外，優化路面結構也有一定的作用。與普通的混凝土硬質路面不同，用透水材料鋪裝而成的路面具有多孔結構，能夠起到吸聲、消聲的效果，減少城市道路噪音。

2.4 創造經濟效益

城市建設中運用透水鋪裝材料也可以獲得良好的經濟價值。透水鋪裝材料在排水滲水的同時還能起到蓄水功能，對改善城市的生態用水具有很好的作用。相關研究顯示，建設1 000 萬m2的透水鋪裝道路，假如每年城市地區的雨水量為600 mm，該透水鋪裝道路可以積累600 萬m3的地下水[9]。這些地下水對于改善城市景觀具有很好的效果，可以在一定程度上減少城市景觀用水量，節省城市綠化用水支出，創造出一定的經濟效益。

2.5 美化城市環境

目前，市場的透水鋪裝材料形式多樣且色彩種類也較多，在城市景觀施工中可以根據當地的文化背景或地域特色來選擇不同形式或色彩的透水鋪裝材料。由此創設出的形式獨特、色彩斑斕的城市景觀，改變傳統城市景觀的格局，給人們帶來不一樣的視覺體驗，讓城市景觀更加美麗[10]。

2.6 其他作用

透水鋪裝材料除具有上述作用外還可以起到防滑及防污染的作用。由于透水鋪裝材料具有較大的空隙率和硬度，使其具有良好的抗滑性。此外，透水鋪裝材料具有一定的吸附能力，可以將空氣中的污染物吸附到自身的空隙中，起到凈化城市空氣的效果。此外，透水鋪裝材料還可以對流經空隙的雨水起到阻滯和凈化作用，可以降低降水的污染物濃度。

3 城市透水鋪裝存在的問題

3.1 成本較高

透水鋪裝材料的成本比傳統材料高，造成市場價格較高，推廣難度大。此外，部分企業為了降低成本，以假亂真、以次充好，導致透水鋪裝材料的質量參差不齊，降低了人們對透水鋪裝材料的認可度[11]。

3.2 透水性能逐漸下降

由于透水材料靠內部孔隙進行透水，但其面層空隙易被灰塵、泥土及油污等堵塞，隨著使用年限的延長其透水性能將逐漸下降，而目前國內對透水鋪裝的維護保養欠缺，也縮短了透水鋪裝的使用年限[12]。此外，對于部分具有彩色的透水材料隨著使用年限的增加其顏色會逐漸淡化。

3.3 透水鋪裝施工不規范

透水鋪裝施工不規范主要表現在盲目采用透水鋪裝，未根據實際用途采用基層類型，未根據需要判斷是否需要連接市政排水管網。總之，當前透水性鋪裝的施工質量不容樂觀，很多透水鋪裝的實際效果并不理想。

4 結語

近年來，透水鋪裝材料逐漸得到人們的認可和重視，其在城市建設中的應用也日益廣泛。該類材料較常規非透水鋪裝材料具改善城市內澇、防止水土流失、減少城市光污染、降低地表溫度、減少城市噪音及美化城市環境等優點。為了進一步改善城市透水鋪裝的實際效果，在提高透水鋪裝材料品質的同時，施工單位也應該加強對透水鋪裝特殊要求的掌握。此外，國家也應盡早制定關于透水性鋪裝施工的驗收規范。