透水磚在城市中的應(yīng)用

透水磚在城市中的應(yīng)用

1透水磚的背景和特點1.1透水路面有利于城市景觀環(huán)境的發(fā)展在長期城市化的過程中，大型不透水土地的鋪設(shè)取代了傳統(tǒng)的森林、綠地和農(nóng)田，形成了“城市沙漠”，導(dǎo)致了巨大的不透水面積顯著增加。城市雨水不能順利回歸自然，導(dǎo)致大量的地下水補充和洪峰流量顯著增加。許多城市一遇暴雨,其路面雨水無法快速滲漏,只能通過排水設(shè)施排水,當(dāng)排水設(shè)施不暢時,很容易造成城市內(nèi)澇。同時,地面硬化弱化了城市環(huán)境的呼吸功能(即生命功能),造成熱島效應(yīng)(燥熱)、揚塵和噪音加劇,惡化了城市小氣候,降低了城市的舒適度,且硬化地面是“死亡性地面”,會影響地面的生態(tài)系統(tǒng)和樹木生長。相反,透水路面平衡了城市生態(tài)系統(tǒng),滯洪蓄雨、涵養(yǎng)甘霖、透水透氣、降塵減噪,增加城市居住的舒適度。因此,為了緩解因路面不透水帶來的不良后果,各國開始提倡透水性鋪裝并進(jìn)行了廣泛的研究與應(yīng)用,透水磚作為其中的一種透水性鋪裝材料應(yīng)運而生。1.2透水磚的環(huán)保作用透水磚具有很多其它磚所不具有的特性,首先要特別關(guān)注其良好的滲水性及保濕性。由于其具有很高的孔隙率,特別是連通孔,其上的降水可以通過本身與地下鋪墊層相通的滲水路徑滲入下部土壤,對于地下水資源的補充具有重要的作用;另外,透水磚能通過自身性能接近天然草坪和土壤地面的生態(tài)優(yōu)勢,減輕城市硬化地面對大自然的破壞程度,可以提高土壤的透水、透氣性,改善地面植物的生長環(huán)境,調(diào)整生態(tài)平衡,同時透水磚及下部土壤中豐富的微生物可以針對雨水中的有機雜質(zhì)進(jìn)行生物凈化,可以保證滲透雨水的清潔要求,使地下動植物及微生物的生存空間得到有效保護(hù),體現(xiàn)了自然生物環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求,很好地體現(xiàn)“與環(huán)境共生”的可持續(xù)發(fā)展理念;最后,透水磚的多孔性,可以保證大地與大氣之間水氣和熱能的交換,能夠減小城市的熱島效應(yīng)。透水磚除了以上特點及環(huán)保作用外,由于現(xiàn)階段研制的透水磚主要以工業(yè)固體廢物為原料,裝飾效果特別好,所以它的使用必然會代替其他類似建筑材料,這就節(jié)約了其他工業(yè)原材料的使用,為節(jié)約資源作出了貢獻(xiàn)。另外,透水磚使用的工業(yè)廢料都經(jīng)過高溫焙燒,它的燒制過程除燃料本身放出的氣體外,很少產(chǎn)生有害氣體,這就減輕了廢氣對環(huán)境的污染;透水磚由于其孔隙率高,蜂窩狀結(jié)構(gòu)能夠吸收噪音,透水磚的使用可防止噪音污染,為人們創(chuàng)造了安靜舒適的生活和交通環(huán)境。2日本透水磚的生產(chǎn)20世紀(jì)90年代以來,國際上流行使用諸如透水瀝青路面、透水性混凝土路面、透水性地磚等透水路面材料覆蓋城市地面,以緩解城市熱島效應(yīng)、減少噪聲、防止水災(zāi)和保護(hù)水資源。在國外,日本是最早開始研制透水性鋪裝材料的國家。日本為解決“因抽取地下水而引起地基下沉”等問題,于80年代初期推行“雨水滲透計劃”,采取了“雨水的地下還原對策”,先后開發(fā)應(yīng)用了透水性瀝青混凝土鋪裝和透水性水泥混凝土鋪裝材料,日本透水性鋪裝材料主要應(yīng)用于公園廣場、停車場、運動場及城市道路。1996年初,僅東京都就鋪設(shè)透水性鋪裝材料495000m2。據(jù)統(tǒng)計,東京透水性鋪裝材料市區(qū)雨水流出率由51.8%降低到5.4%。日本INAX陶瓷透水磚于20世紀(jì)80年代投放市場,有嚴(yán)格的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(主要技術(shù)指標(biāo)見表1),產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟社會效益。針對城市不透水地面對地下水資源的負(fù)面影響,德國提出了一項要把城市80%的地面改為透水地面的計劃。德國新建小區(qū)(無論是工業(yè)、商業(yè)、居住區(qū))之前均要設(shè)計雨洪利用項目,若無雨洪利用措施,政府將征收雨洪排水設(shè)施費和雨洪排放費。在國內(nèi),透水磚的生產(chǎn)起步較晚,雖從2000年以來在陜西、河南、山東、河北等地相繼出現(xiàn)了一些生產(chǎn)陶瓷透水磚的企業(yè),但生產(chǎn)規(guī)模均較小,多數(shù)沒有連續(xù)生產(chǎn)。對于生產(chǎn)出的透水磚制品性能也沒有國家標(biāo)準(zhǔn)衡量,僅有2005年7月通過審議的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T945—2005《透水磚》。其中,該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求透水磚的抗壓強度>30MPa及衡量透水性能的透水系數(shù)>1.0×10-2cm/s。在透水磚的應(yīng)用上,近年我國有所加強。據(jù)了解,全國許多城市在道路改建中都開始使用透水磚,如北京、廈門、石家莊、太原等。目前,國內(nèi)對于透水磚的技術(shù)研究成熟度低,研究重點主要集中在性能方面,但對透水系數(shù)及強度關(guān)系,特別是結(jié)構(gòu)、施工工藝等方面的研究探討較少?，F(xiàn)有不少國內(nèi)學(xué)者與科研機構(gòu)采用以固體工業(yè)廢料、生活垃圾和建筑垃圾為主要原料進(jìn)行透水磚的研制,如北京科技大學(xué)周佳等人在不使用水泥和天然骨料的情況下,使用堿激發(fā)工業(yè)廢渣膠凝材料,與一定粒徑的鋼渣顆粒拌和,制備出了無水泥鋼渣路面透水磚,該透水磚28d抗壓強度可達(dá)30MPa,抗折強度達(dá)5.8MPa,透水系數(shù)達(dá)1.65cm/s,制品性能達(dá)到了現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時,國內(nèi)還有學(xué)者采用粉煤灰為主要原料制備透水磚,如陜西科技大學(xué)陳平教授于2001年以陶瓷廢料、廢玻璃、鋸末和粉煤灰為主要原料研制出了綠色環(huán)保型滲水磚,其透水系數(shù)為3.2×10-4cm/s,抗折強度為18.4MPa,抗壓強度為19.7MPa;還有湖南大學(xué)的萬隆教授等人采用粉煤灰與黏土為主要原料,所制備的透水磚其透水系數(shù)為0.4×10-2cm/s,抗拉強度16.4MPa。3透水磚的來源目前,在市面上見到的透水磚從材質(zhì)和生產(chǎn)工藝上可分為兩大類。一類是以固體工業(yè)廢料、生活垃圾和建筑垃圾為主要原料,通過粉碎、成形、高溫?zé)贫傻木哂型杆u性能,符合透水磚標(biāo)準(zhǔn)的建筑裝飾材料,我們把它叫做陶瓷透水磚;另一類是以無機非金屬材料為主要原料,利用有機或無機粘結(jié)劑通過成形、固化而成的具有透水磚性能、符合透水磚標(biāo)準(zhǔn)的建筑裝飾材料。由于它無需燒成,所以我們稱其為非陶瓷透水磚。非陶瓷透水磚根據(jù)其膠凝材料不同,又分為水泥型透水磚及樹脂型透水磚。其中,水泥型透水磚是以硅酸鹽水泥為膠凝材料、采用單一粒徑的骨料,不用或少用細(xì)骨料等配制而成。樹脂型路面透水磚是以高分子樹脂為膠凝材料,采用單一粒徑的骨料等配制而成。一般也采用壓力成型,形成滿足特定強度要求,同時具有一定連通孔隙的混凝土制品。如果從產(chǎn)品本身的性能和使用功能上又可將透水磚分為磚體本身透水的透水磚和磚體本身不透水或本身只能滲水或微弱透水的透水磚。本身不透水的透水磚有陶瓷的,也有非陶瓷的。本身不透水的透水磚其透水功能是靠鋪貼或拼湊組合時的磚與磚之間的接縫來實現(xiàn)的。4公共銀行的擴建4.1透水磚的制作一般而言,透水磚的價格比普通水泥或者混凝土路面磚要高出1/3,由于透水磚造價較高、性價比不當(dāng),用戶一般不愿意采用。限制了其在一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)及一些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資項目較少的城市應(yīng)用。4.2施工技術(shù)的求透水磚由于其性能和功能特點,要求路基處理得特別平整,而且要對不同材料不同層進(jìn)行鋪貼處理。對不同地區(qū)、不同地質(zhì)條件、不同環(huán)境又有不同要求,這就對施工技術(shù)有嚴(yán)格要求?，F(xiàn)今對于鋪裝透水磚的路面設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程還在制定中,施工中常存在很大的技術(shù)水平差異,而且沒有具體的負(fù)責(zé)部門監(jiān)管施工、維護(hù)等,另外,要使透水磚達(dá)到理想的透水效果,還需在鋪裝中采用具有透水性、集水性的路基,其造價是普通地基的4倍,一定程度上也限制了透水磚的推廣。而且,路面基層處理不好,后期易出現(xiàn)塌陷,造成透水磚后期維護(hù)量大,影響了社會對透水磚的推廣認(rèn)可度。4.3透水磚的施工透水磚受到價位的影響,一些施工方只在廠家買少量透水磚走形式,由于沒有政府部門監(jiān)管透水磚的使用和鋪裝問題,施工中大量使用的磚則是“以次充好”。4.4路面維修量由于透水磚的自身承載力較小,很多地方路面被軋得坑坑洼洼,還引發(fā)了一些塌陷,維修量大。故現(xiàn)今透水磚更多應(yīng)用于人行道、廣場等,對于車行道還不能成功采用。4.5透水磚的推廣難度透水磚的研發(fā)和推廣應(yīng)用對節(jié)約寶貴的水資源、緩解水資源的供需矛盾有十分重要的意義,但是透水磚在路面上使用一年后,由于外界污水混合污物大量滲入,堵塞了孔道,其透水率降低1/3,成為阻礙透水磚推廣應(yīng)用的瓶頸。5正確使用透水磚，加強透水磚推廣的建議和思考5.1透水系數(shù)的測定現(xiàn)今對于透水磚透水功能的檢驗主要是在實驗室內(nèi),按JC/T945—2005透水磚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采用無氣蒸餾水測定其透水系數(shù),建議今后應(yīng)同時采用自來水、不同濃度的泥漿水等測定其透水系數(shù),觀察不同介質(zhì)、溶液在透水磚中的滲透性能。同時,加強在實際環(huán)境中透水磚應(yīng)用的跟蹤,選擇不同的使用環(huán)境進(jìn)行,以判定在真實使用環(huán)境條件下透水磚能否使用,透水功能能否充分發(fā)揮并持久保持。觀察透水磚透水功能隨使用環(huán)境與使用時間變化的情況,以便正確規(guī)范透水磚適用的環(huán)境條件與應(yīng)用地域。5.2透水鋪裝法傳統(tǒng)的雨水回收系統(tǒng)是將剛性路面或地面做成一定坡度,下雨時雨水沿斜坡經(jīng)集水口流入地下排水管,回收雨水。用透水磚鋪設(shè)的透水地面,則是下雨時,將雨水通過透水磚厚度方向,流入路基,再由路基中鋪設(shè)的透水管或透水設(shè)施將雨水回收。因此,有必要對兩種雨水回收系統(tǒng)的投入、產(chǎn)出及雨水回收效果進(jìn)行全面、客觀的調(diào)查、分析與經(jīng)濟評估,以便為市政建設(shè)選擇雨水回收系統(tǒng)方案提供科學(xué)依據(jù),也為透水磚的推廣使用及其取得的社會經(jīng)濟效益提供客觀評價。5.3透水磚的施工透水磚路面的設(shè)計及鋪裝施工技術(shù)直接影響了透水磚的透水、回收雨水的效果及使用年限。建議盡快制定并完善透水磚路面設(shè)計、施工技術(shù)規(guī)程及后期維護(hù)措施,解決如路基結(jié)構(gòu)、路基和墊層集水性能、人行道和車行道透水磚的強度等問題,成立相關(guān)部門監(jiān)管透水磚的使用和鋪裝問題,加強施工項目管理,提高施工作業(yè)的規(guī)范化。5.4透水磚的耐久性針對透水磚性能的改進(jìn),應(yīng)主要集中在其透水性及抗壓強度的協(xié)調(diào)上,現(xiàn)在透水磚生產(chǎn)中抗壓強度普遍較低,限制了其應(yīng)用,也導(dǎo)致后期維修費用增加。另外,透水磚長期處于大自然環(huán)境中,其耐久性也是我們應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注的問題。如:北方地區(qū)要考慮冰凍