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透水铺装技术的发展现状结构设计与施工技术

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透水铺装技术的发展现状结构设计与施工技术

发布日期:2018-05-14 作者: 点击:

透水铺装是海绵城市建设中的一种重要技术手段,能够实现水资源的健康循环,有效改善生态环境。

  

  文中概述了透水铺装技术的发展过程,介绍了其类型、结构和性能,尤其是预制砖、水泥混凝土和沥青混合料三类透水铺装的技术效果,并探讨了当前存在的主要问题,对加强透水铺装的工程应用和推广具有重要的意义。

  

  近年来,国内城市的“热岛效应”、遭遇强暴雨时引发的内涝、地下水资源枯竭等问题,严重影响了城市生态建设和可持续发展。

  

  开展“海绵城市”的建设,是解决上述问题的一个重要战略措施。

  

  海绵城市建设是一个集规划、设计、施工和运营管理的系统性工程,其实施过程中一个重要的技术手段是采用透水铺装。

  

  透水铺装采用大空隙结构层或排水渗透设施使雨水能够通过铺装结构就地下渗,消除地表径流,还原地下水,并可吸收地面扬尘及噪音,有效改善城市生态环境[1]。

  

  文中从透水铺装的一般结构及其对雨水径流污染净化等作用的角度,对透水铺装技术的发展现状进行介绍。

  

  1透水铺装的发展最早在1852年,英国开发出不含细骨料的混凝土。

  

  1950年,英国将多孔沥青路面应用于机场跑道[2]。

  

  美国从20世纪60年代就开始研究设计透水性混凝土。

  

  荷兰在1972年开始研究排水沥青混合料。

  

  此外,美国、日本、德国等国家也对多孔沥青路面有研究和应用[2]。

  

  1986年,英国开始研究透水性铺面的径流抑制及污染防治。

  

  我国于1993年开始对透水性混凝土进行研究,并于1995年研制成功[3]。

  

  目前,仅仅是澳大利亚以及欧美的一些比较重视城市生态环境发展的发达国家在透水铺装研究中有着较大的成功。

  

  国内对透水铺装的研究起步较晚,但也有了一定的进展。

  

  2透水铺装的类型、结构及性能透水铺装的透水效果主要取决于面层的渗透性,也包括下垫层的铺装材料和形式。

  

  目前,透水铺装包括透水性地砖铺装、透水性混凝土铺装和透水性沥青混合料铺装。

  

  透水铺装路面一般由四个部分构成见图1,分别是:土基、基层、找平层及面层。

  

  面层根据不同要求选择透水性的预制砖、水泥混凝土或沥青混合料。

  

  找平层是为了稳定透水性透气性较好的砖而放置的一层石灰砂浆或粗砂。

  

  基层一般使用稳定性和强度较好的天然砂砾材料或者级配碎石和无砂的混凝土的组合。

  

  一般还会根据需要在基层中设置集水管道。

  

开元棋牌APP  2。1透水性地砖铺装透水性地砖主要分为两类,一类是以无机非金属材料为主要原料,经成形及固化等工艺制成的透水砖;另一类是以废弃工业料、建筑垃圾等为主要原料,通过粉碎、筛留、成形和高温烧制而成的陶瓷透水砖。

  

  透水砖的骨料嵌挤形成骨架,骨料周围包裹一层均匀的水泥浆薄膜,通过硬化的水泥浆薄层胶结而成多孔结构,内部形成大量的连通孔隙。

  

  陶瓷透水砖是合理级配的原料在高压、高温下瓷化成型,且经过造孔工艺形成连续的开口孔隙。

  

  研究人员对透水砖的技术性能进行了研究。

  

  张艳娟等用粉煤灰和硅灰配合代替水泥,设计的透水砖孔隙率为15.8%~20.2%,透水系数达到1.18~1.60mm/s,平均抗压强度都超过了30MPa[4]。

  

  MXie等以水厂污泥、粉煤灰和普通砂为主要原料,研究污泥掺量、烧结温度和成型压力对透水73低温建筑技术2016年第7期(总第217期)砖性能的影响,制品抗压强度达36。53MPa,透水系数为1。08mm/s[5]。

  

  常用透水性地砖的技术指标通常应符合表1要求。

  

  表1常用透水砖技术指标技术性能孔隙率/%抗压强度/MPa抗折强度/MPa透水系数/mm·s-1劈裂抗拉强度/MPa要求15~20≥30≥3.0≥1.0≥3.02.2透水性混凝土铺装透水性混凝土属于全透水类型,是将水泥、特殊添加剂、骨料和水以一定配比混合而成,有很好的透水性、保水性和通气性。

  

开元棋牌APP  透水性混凝土路面是直接进行摊铺、压实而成的连通多孔结构路面。

  

  透水性混凝土以单粒级粗骨料为骨架,水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面,作为骨料颗粒之间的胶结层。

  

  研究人员对透水性混凝土的技术性能进行了研究。

  

  陈汉昌配制出具有良好力学性能和透水性能的透水水泥混凝土,抗压强度达到30MPa,抗折强度达到4MPa,透水系数不低于1。0mm/s[6]。

  

  王瑞燕等研究了集料级配、集浆体积比和水胶比等因素对透水混凝土性能及透水性能的影响[7]。

  

  试验中,透水混凝土的孔隙率为13.3%,透水系数为3.62mm/s,抗折强度为5.4MPa,抗压强度为27.6MPa。

  

  常用透水性混凝土的技术指标通常应符合表2要求。

  

开元棋牌APP  表2常用透水性混凝土技术指标技术性能孔隙率/%抗压强度/MPa抗折强度/MPa透水系数/mm/s弯拉强度/MPa要求10~25≥20≥3。0≥1。0≥2。52。3透水性沥青混合料铺装透水性沥青属于半透水类型,其路面结构形式与普通沥青路面相同,只在道路表面层采用透水沥青。

  

  该铺装需在底面层两侧设置碎石排水暗沟,使渗水通过路面底面层横向流入两侧的暗沟中。

  

  透水沥青路面是以大空隙率混合料为路面结构层,允许路表水进入路面或路基的沥青路面结构。

  

  透水沥青路面面层材料一般采用多孔沥青混合料,这是一种典型的骨架-空隙结构,粗集料用量大,约占集料总质量的85%,集料之间的接触面积减少了约25%,接触点的应力高。

  

  研究人员对透水性沥青混合料的技术性能进行了研究。

  

  钱振东等设计的透水性彩色沥青混合料空隙率为19.8%,透水量为1480mL/15s,动稳定度为4682次/mm,马歇尔稳定度为5.34kN[8]。

  

  徐世法等通过在ROGFC中添加0.3%的木质素纤维,改善了ROGFC的抗水损害性能和低温性能[9]。

  

  所得再生沥青混合料的空隙率为19。5%,冻融劈裂强度比为80。6%,马歇尔稳定度和动稳定度分别达到7。52kN和12300次/mm。

  

  常用透水性沥青混合料的技术指标通常应符合表3要求。

  

  表3常用透水性沥青混合料技术指标技术性能空隙率/%动稳定度/次·mm-1马歇尔稳定度/kN渗透系数/mL·15s-1冻融劈裂强度比/%要求18~25≥3500≥5800≥853透水铺装的作用3。1减少地表径流并补充地下水透水路面可以加快雨水入渗、减缓雨水汇流,从而减少城市降雨径流总量,使洪水过程线由峰高坡陡变为峰低坡缓,有效防止城市内涝[10]。

  

  城市中大部分的雨水只能通过城市排水管线排出,从而造成城市地下水漏斗、地面沉降和地下水污染。

  

  透水路面使地下水得到及时补充,有效改善城市地下水环境。

  

  3.2净化雨水径流地表雨水径流包含大量污染物,会对自然水体造成污染。

  

  文献[11]的研究结果表明,透水混凝土铺装对径流污染物去除率达到80%以上。

  

  许多城市的雨水PH值较低,会溶解较多的金属元素,且一般的基层材料对金属元素的去除率较低。

  

  透水性路面对径流雨水中金属元素Cu、Pb、Zn、FCa的去除率分别为20%~99%,74%~99%,73%~99%,98~99%[12]。

  

  研究人员正开发一些吸附性能良好的基层材料来提高透水铺装地面对金属元素的去除效果,例如使用硝酸铁浸泡过的石英砂[13]。

  

  试验结果表明,透水铺装地面能够稳定吸附金属元素[14]。

  

  路面径流携带了大量有机污染物质,包括油脂类物质、COD和多环芳烃等[15]。

  

  透水铺装地面能够有效去除有机污染物,雨水径流中除了大部分有机物被过滤和吸附,还有部分将被微生物降解[16]。

  

  研究人员通过油污等有机物在降解过程中,系统内氧气含量的下降,二氧化碳含量的升高以及水中的CH2、CH3基团的减少来确定降解的程度。

  

  试验表明,透水砖路面经过4年时间仍滞留了98%以上的油污[17]。

  

  83周利睿等:透水铺装技术的发展现状3.3缓解热岛效应并吸声降噪透水铺装路面内部是连续的毛细管路,毛细管内的水在高温下不断蒸发吸收大量热,从而起到降温作用,缓解城市热岛效应。

  

开元棋牌APP  另外,透水铺装路面的多空结构有明显的吸声降噪效果。

  

  部分声波能进入材料内部引起孔隙内空气分子振动,在空气运动粘滞阻力和摩擦力的作用下转变为热能,从而减弱。

  

  4透水铺装存在的问题(1)对透水铺装的养护技术还不成熟,主要以高压冲水清洗为主。

  

  在透水性铺装中,面层的孔隙率较大,灰尘和沙土等异物易在表层堆积且聚集在孔隙里,将会影响透水能力,有的甚至完全堵塞而失去透水能力。

  

  (2)与常规道路相比,透水路面表层的大量孔隙使得路面的强度降低。

  

  低强度影响了透水路面的适用范围,使其仅应用于人形道、园林道路及停车场等路面。

  

  增强透水性材料强度的关键是增加胶结点的数量和面积,这也是未来一段时间的研究重点。

  

  5结语城市的快速发展使得城市的生态环境受到严重影响,内涝、热岛效应、噪音污染等都是人们要面对的问题。

  

  为改善城市生态环境,国内逐步开展“海绵城市”建设,透水性路面材料的研究是目前的重点。

  

  但是,透水性路面还存在些许问题,如易堵塞、耐久性差等,这也是研究人员以后需要重点关注的地方。

  

  透水铺装的有利于改善城市生态环境,所以透水铺装有很大的发展前景。


本文网址:http://www.wlwjc.com/news/469.html

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