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摘要：随着社会经济的发展，我国的道路工程建设有了很大进展，对水泥基的应用也越来越广泛。本文通过讨论影响水泥基透水路面制品透水性和保水性的主要因素，以及两种性能之间的相互矛盾关系，指出水泥基透水制品对透水系数要求过高，而对保水性未充分重视。水泥基透水制品不仅应具有足够的透水能力，还应有较高的保水能力，以满足海绵城市建设更高的要求。采用粒径尽可能小的单一粒级骨料制备水泥基透水路面制品，可以很好平衡透水性和保水性两种指标的要求。
关键词：透水路面制品；透水系数；保水率；孔隙率
引言
在城市实施透水性路面铺装可减轻市政排水系统负荷、净化雨水径流、补充城市地下水、缓解“热岛效应”，还可发挥吸声降噪、防滑、夜里防眩光等功效。铺设透水路面并确保其透水效果符合我国海绵城市建设的发展理念。按铺装形式和透水方式，透水路面分为现浇透水混凝土路面、透水路面制品铺装普通透水路面和透水路面制品铺装缝隙透水路面。本研究所指透水路面制品铺装缝隙透水路面是指由透水路面制品铺装而成、铺装缝隙宽度大于3mm且填充接缝材料的路面，简称缝隙透水路面。本文对缝隙透水路面初始透水性能开展了研究，采用多种堵塞材料对透水路面进行模拟堵塞，探索缝隙透水路面透水性能衰减规律及恢复措施，以期为缝隙透水路面长期服役后透水性能提供参考。
1透水铺装的研究与应用
透水铺装采用透水良好、孔隙率较高的材，在路面强度和耐久性得到保证的前提下，雨水顺利地进入铺装结构内部并下渗，从而实现雨水补给地下水、减小乃至于清除地表径流的目的。通过透水材料在各铺装结构层的应用，使雨水能够顺畅进入铺装结构，并及时下渗，这就是透水铺装设计思路。但是，铺装结构较高的空隙率导致透水铺装结构的承载力下降，导致其应用的范围限于人行道、广场、停车场等承载力要求较低的情况。透水铺装有以下几种形式：(1)采用透水性地砖等材料铺装,此类铺装材料的透水效果良好,还兼具景观性、生态性。(2)采用植草格、孔形砖等材料铺装,材料并不具备透水性,但是由于制作成品的样式是孔洞形,因此通常孔洞率可达40%以上,还可以用孔洞植草，尤其适合用于停车场等场合。(3)采用实心砖、石块等材料铺装,实心砖、石块间留有空隙,填充泥等自然材料，尤其适合用于公园等场合。(4)采用细碎石、鹅卵石等材料铺装,用大小一致的碎石、卵石散落地完成铺筑。该铺装方式特点是地面的透水性好,但是并不能提供长草的条件。(5)采用孔型砖以及碎石等材料铺装,在带孔的地砖的孔洞中间放入小卵石以及碎石完成铺装,铺装透水率明显高于全硬化铺装。依据铺装所在地的地质构造、土壤类型、地下工程情况,透水铺装分为两种类型：排水型铺装和透水型铺装。排水型铺装的铺装材料是透水的,但是垫层或基层是不透水层。这就意味着雨水通过透水铺装，不能继续下渗到基层，而是沿基层上方排到路体两侧,再排到雨水井，最终还是排到城市雨水管网，因此有学者将其称之为“半透水铺装”。排水型铺装主要适用于地下空间（如车库等）以上的地面。透水型铺装采用透水垫层或者粘结层,雨水可以渗入路基土,并储存于土壤的内部。但是，较一般铺装或排水型铺装，透水性铺装强度更低，适用于人行道和园林铺装等。由于实现雨水的就地解决,减轻了排水的压力,还可以补给地下水,值得推广，也是符合海绵城市建设理念的铺装方式。透水铺装因其多孔结构特性，不仅能够使雨水快速下渗还能够净化雨水，因此透水性铺装的环境效益显著。总体上，透水铺装的环境和社会效益突出，推广应用前景良好。
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2试验研究
2.1单一堵塞材料堵塞缝隙透水路面后透水性能变化规律
分别用20~40目石英砂、40~80目石英砂、80~120目石英砂、200目以上高岭土作为堵塞材料对缝隙透水路面进行模拟堵塞。缝隙透水路面初始透水系数为5.2mm/s，透水路面被堵塞-清理循环10次后。采用20~40目石英砂作为堵塞材料时，透水路面透水系数恢复率几乎达到100%，即透水性能几乎没有降低，这是因为20~40目石英砂粒径较大，没有堵塞透水砖表面的孔隙或沉积在缝隙上部，清理时很容易被吸尘器吸出；而采用较细的40~80目石英砂时，透水系数恢复率缓慢降低至90%，此时，石英砂大多沉积在缝隙上部，较容易被清理；而采用非常细的80~120目石英砂时，极易沉积到缝隙底部，导致透水系数恢复率逐渐降低至75%，即堵塞材料粒径越小越容易堵塞透水路面。当采用200目以上高岭土时，由于高岭土粒径更小且具有一定黏性，遇水变成泥浆，极易下沉经过缝隙、垫层、并沉积在底部，而吸尘器清理只能吸出距离路面表层10~20mm位置的堵塞材料，压力水清洗时更容易把黏土冲到底层，随着黏土不断积聚，导致缝隙透水路面透水系数骤降，透水系数恢复率大幅度降低至50%。
2.2不同透水性测定方法的比较试验
采用实验室试块测定法、单环定水头测定法、单环变水头测定法及双环测定法在相同条件下分别测定新制与堵塞PC试件的透水系数，以实验室试块测定结果为参照，比较几种方法的准确性差异。单环定水头测定法以及双环测定法环内水头均稳定在5cm(1m水头相当于9.8kPa，下同)，而单环变水头测定法通过环内80cm的初始水头渗透完所需时间计算透水系数。每组试验工况重复测试至少3次，透水系数可通过单位面积单位时间透过的水量计算，取稳定状态多次测量平均值。
3水泥基透水路面制品保水率
拥有良好保水性的透水路面可以在完全润湿后储积水分，并在后期缓慢蒸发会使路面局部环境湿度增加。夏季透水路面保存的水分通过蒸发可一定程度上降低热岛效应，甚至由于局部空气中湿度的增加，还可缓解霾的产生或影响。吴兑研究了霾滴转变成雾滴时对空气湿度的影响，并认为透水路面制品所储存的水分越多，越利于抑制霾天气的形成。除此之外，提高水泥基透水路面制品保水能力，还有利于降低城市管网的排水能力，减少城市内涝。以50mm透水路面制品计算，假设保水率能达到0.25g/cm3，即保水体积为25%，则可蓄积接近每小时12.5mm的降雨量，即接近大雨的降雨量。因此，一定范围内，透水制品的保水能力越高，对城市排水管网的排水峰值削减也有一定作用。
结束语
综上所述，应用全透水路面进行海绵城市建设已成为当前社会关注热点，对建设社会主义生态文明具有重大意义。透水系数是透水路面制品最为重要的指标，但透水路面制品的保水性也较为重要。由于两者存在一定反比关系，水泥基透水路面制品在满足一定的透水系数的情况下，应尽可能提高保水性。按照通常水泥基透水路面制品的生产工艺和技术路线，生产中应尽可能采用粒径比较小的单一粒级骨料，以降低透水路面制品的孔隙直径。通过控制水泥基透水路面制品孔隙直径，在一定范围内，只要保持一定的孔隙率，透水系数不会明显降低，但随孔隙直径的降低，透水制品的保水性大幅提升，制品的强度显著增加，而且透水路面制品还具有明显的毛细管效应，在海绵城市建设中可发挥其“海绵”作用。
参考文献
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[2]姜德民,程海丽,高振林.透水性混凝土路面砖的研制[J].新型建筑材料,2003,16(3):18-20.
[3]李德忠,倪文,刘杰,等.铁尾矿制备高强高性能透水砖[J].新型建筑材料,2016,43(11):52-54.
论文作者:张学锋
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
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