海绵城市|砂基透水砖路面铺装的应用

海绵城市概念：

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。[1]下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

砂基透水砖，作为透水砖中的一种，因其综合性能好备受青睐。根据建筑工业行业标准《砂基透水砖》（JGT376-2012），是以硅砂为主要骨料或面层骨料，以有机粘结剂为主要粘结材料，经免烧结成型工艺后制成，具有透水功能的路面砖。此外，还包括一些主要性能：透水速率≥1.5 mL/(min·cm2)，透水时效≥10次，滤水率≥90%，防滑性BPN≥70，保水率≥0.06 g/cm3，磨坑深度≤35mm，以及较好的耐候性（外观无破坏，色差≥3级）。

砂基透水砖将天然高硅砂作为建筑材料，砂基透水路面可以使用砂基透水砖铺装而成，或是由砂基透水材料现浇而成，其应用非常广泛。

图2透水路面案例：(a)东原湖山樾 ；(b)中航小镇；(c)悦来会展城

砂基透水路面是一种经合金化的高分子粘结剂与精致石英砂混合压实的路面，具有高强度和高耐久性、表面多孔且细密，透水率高。被广泛应用在各大商场、公园等。如图2和3。在东原湖山樾，中航小镇、悦来会展城、成都上都阳光和龙湖时代天街等公园、商场、马路都铺装有砂基透水材料。其广泛的应用，不仅美化了城市，为人们带来便利，还有助于建设海绵城市，构建和谐可持续发展社会。

图3透水路面案例：成都上东阳光(a和c)；龙湖时代天街（b和d）

透水时效性长

传统透水混凝土依靠重力式透水，必然需要大量贯通孔径存在才能保证透水率，因此尘埃极易深入孔洞并堵塞全截面而造成无法清洗恢复；而砂基透水路面因其并不依靠重力式透水，内部孔径<1μm，尘埃无法进入透水结构内部，有效的解决了上述问题，如图2是砂基透水路面使用情况，一年后，虽然表面很脏，对其进行简单清洗，依然能焕然如新，保持良好的透水性能。

图4 项目情况测试：(a)一周后；(b)三个月后；(c)一年后清洗；(d)一年后

结构决定性能，性能决定用途，所以从砂基透水材料的结构和组成来看。砂基透水路面是利用高分子树脂（如图5(a)）作为粘合剂，均匀的包裹在沙粒的表面，利用树脂胶自身的特性，通过其自身的化学反应生成大量三维网状的亲水性基团，从而实现破坏水的表面张力，赋予其极强的排水、滤水功能。

图5(a)高分子树脂反应生成的三维网状基团；(b)砂基透水材料的透水性能测试

实践是用来检验真理，对砂基透水材料进行透水性测试，按照混凝土砖的检测方法，如图5(b)。自排滤水地面系统透水系数可达到5mm/s，是国家标准的10倍。而真实降雨的情况下，其透水效率会更高，因为其本身并不依靠孔隙透水，核心性能在于能够破坏水的表面张力，实现以分子膜铺展渗透基体。

滤水性能强 接近净水器标准

为了检测砂基透水材料对污水的净化作用及过滤孔径大小。通过对不同固含量，不同物质、不同粒径粉体过滤前后的粒度分布测量，判定材料过滤孔径的大小。如图6，试验中实现1.0 μm以内的过滤，接近于净水器的标准。

图6(a)黄黏土尘埃；(b)砂基透水材料对黄黏土浑浊液净化前后及纯净水的比较；(c)黄黏土的粒径分布

良好的装饰性

凝胶材料以其独特的性能，可以通过加各种颜料，按一定的比例配制出各种鲜艳色彩的砂基透水材料，完全达到彩色漆的水平，如图7，表明其具有较好的装饰性。

图7多彩的砂基透水材料

抗折抗压耐磨防滑

对砂基透水材料还进行关键物理性能测试，包括抗压、抗折和耐磨性能测试。如图8。通过测试，其结果都能优于标准，表明具有良好的物理性能，可用于路面的铺装。

图8砂基透水材料的的(a)抗压；(b)基层耐磨；(c)抗折；(d)面层耐磨

后期易维护

砂基滤水路面由于其表面较致密，绝大部分泥尘无法进入其内部孔隙。泥尘会板结于表面之上，可以利用高压水枪冲洗产生的反涌作用能方便的清洗。

砂基透水路面区别于普通水泥路面和沥青路面， 砂基本身具有耐酸、耐碱、耐溶剂的特性，因此对于不同的污染物可以采取不同的措施，以获得较好的清理效果。

由于底层透水混凝土是碱性的，因此不宜采用酸性过强的清洗剂，宜采用中性或碱性的清洗剂。对表面因水泥等碱性硬化物造成污染的，也可以采用盐酸清洗， 但清洗后需尽快冲洗表面干净，减少酸性在底层混凝土上的停留时间。

由于整个路面是透水结构，普通的水溶液清洁剂易透过表面直接流走，容易造成清浩剂浪费，因此宜购买市场上增稠过的清洁剂，或在水溶液、有机溶剂中加入增稠剂即可，这样可以将更多的清洁剂作用在受污染区域， 提高清洁效果和节省清洁材料。

目前常见的清理方法如下：

三、砂基透水路面铺装结构设计

对于透水路面的设计，必须满足以下要求：1，必须具备高透水性；2，必须具备优良的抗冻性；3，必须有艺术装饰效果；3，能降低噪音；5，整体稳定性好；6，安全性能好；7，能调节空气温湿度，缓解热岛效应。为此，预设的透水铺装路面，基本包括三层。如图9，包括土基、透水混凝土和透水面层。在雨天时，雨水能从透水面层和基层渗透进入土层中，积累起来。而到了晴天热天，太阳出来时，水分可以从土层穿过透水基层和面层，蒸发到空气中，并带走部分热量，缓解部分热岛效应。

图10透水铺装路面的预设结构

根据实际的需求，透水铺装路面往往复杂得多。根据不同的需求，对透水路面的铺装结构可分为三类，一类是人行路面——全透水结构路面，它由路床（素土夯实）、15 cm级配碎石层、10 cm C20透水混凝土和0.5～1cm高强饰面滤水层组成，此结构适用于人行道、非机动车道、景观硬地等；而湿陷性黄土、盐渍土、砂性土不应使用本结构。第二类是轻型荷载路面——半透水结构路面，是由路基（素土夯实，压实度>90%）、15 cm C15混凝土层、8 cm C20透水混凝土和0.5～1cm高强饰面滤水层组成，此结构适用于轻型荷载（不小于轴载4吨）的路面、停车场、广场等；且湿陷黄土、盐渍土、砂性土不应使用本结构。第三类是中型荷载路面——半透水结构路面，是由路基（素土夯实，压实度>90%）、15 cm水泥稳定碎石层、12 cm C20透水混凝土基层、8 cm C20透水混凝土和0.5～1cm高强饰面滤水层组成，此结构适用于轴载6吨以下城镇道路、停车场、广场、小区道路；且使用基层不透水结构时应设置排水措施。此三种设计铺装结构组合均应符合CJJ/T135-2009规范要求。

图10三种常见透水路面铺装结构：(a)人行路面——全透水结构路面；(b)轻型荷载路面——半透水结构路面；(c)中型荷载路面——半透水结构路面

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