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摘要：建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要途径。透水铺装材料在地面径流排水、吸热降噪、控制水体污染等诸多方面应用广泛，并且种类繁多。在综合对比分析透水混凝土、PPM、混凝土陶粒板 硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板等透水铺装材料透水性能、过滤性能、吸音降噪性能和经济性的基础上，提出海绵城市透水铺装材料的实用性和适用性。
关键词：海绵城市；透水铺装；经济适用；应用研究随着环保意识的加强，我国更加注重生态环境协调发展。2013年中央提出了建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”[1]。海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，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[2]。目前，主要使用的透水铺装分为两大类，一类是现浇整体铺筑，比如透水混凝土、透水沥青混凝土、聚合物混合料大孔隙透水铺装(PPM)等；一类是预制件铺装，比如混凝土陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、聚合物砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板等[3]。在综合对比分析各类透水铺装材料使用特点和经济性能的基础上，提出海绵城市透水铺装材料的实用性和适用性，为工程应用提供一定的参考价值。
一、透水铺装类型
(一)整体现浇铺筑
整体现浇铺筑施工速度快、造价较低、选择范围广，能够与周围环境形成有机的统一和协调，其中彩色透水混凝土、透水沥青混凝土、聚合物混合料大孔隙透水铺装(PPM)在人行道和广场的铺筑中应用较为广泛。
(二)预制件铺筑
预制件铺装有混凝土陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、聚合物砂基陶粒板 硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板等。混凝土类陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板和陶瓷类透水铺装均采用大孔隙透水结构，透水速率快，但无过滤功能。聚合物砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板具有微孔渗滤功能，路用性能较好。
依托项目：国家山区公路工程技术研究中心开放基金
(GSGZJ-2016-02)。
重庆市渝北区科技计划项目：微孔功能性新材料用于道面铺装及建筑装饰关键技术研发与产业化(2017(农社)7)。
二、透水铺装的性能分析
(一)透水性能
透水性能是海绵城市建设中对路面铺装要求的重要指标之一。采用恒定水头方法测量多孔隙材料透水系数，本试验仪器采用课题组根据规范要求自制的透水仪，通过测算单位时间内通过试件的水量来计算透水系数[4]。
式中：K15—标准温度时试样的透水系数，cm/s；H—水位差，cm；L—试样的厚度，cm；Q—时间秒内的渗出水量，mL；A—试件的上表面积，cm2；t—时间，s；—水在测试温度(T℃)时与15℃时的动力粘滞系数比。
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图4透水时效性对比图
分别对透水混凝土、聚合物混合料大孔隙透水铺装(PPM)、混凝土陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板进行透水性试验，结果如下。从图4中我们可以看出：各类透水铺装产品的透水性随着使用年限的增加而逐渐减弱。透水混凝土、PPM、混凝土陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板由于结构本身属于大孔隙透水，在铺陶粒板 硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板3个月内透水效果较好；面层因对水体杂质污染物没有过滤作用使其进入孔隙内部造成孔隙堵塞，随着使用年限的延长逐渐失去了透水效果或者透水性能大大减弱。砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板因面层的致密结构使得杂质污染物无法进入结构内部，从而维持较高的透水时效性，使用3年后透水系数在2×10-2cm/s左右。
(二)过滤性能
城市路面雨水径流污染十分严重，水中有机污染物、SS、COD、BOD5、浓度高于典型生活污水的污染物浓度[5]。因此，海绵城市建设中对道路铺装提出“滞”的要求。收集户外道路中的雨水，依次将透水混凝土、PPM、混凝土陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板 硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板放入滤水装置内进行过滤试验，测定滤液经透水试样过滤前后SS平均浓度，并计算去除率u，试验结果如下[6]：
式中：-过滤前原水中SS浓度；-过滤后水中SS浓度。
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科技视野
科学咨询/科技管理2019年第07期(总第626期)
由上表可知：砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板对滤液中的SS去除率高达76%，过滤性能较好；PPM和陶瓷陶粒板 硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板对SS去除率相当，为40%左右，过滤性能一般；透水混凝土和混凝土陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板对SS去除率最低，对杂质污染物的过滤效果最差。
(三)吸音降噪性能
声音的频率越高，空气质点的振动速度越快，声波传入透水材料后，空气与孔壁的摩擦和热交换作用也越快[7]。对孔隙率、铺装厚度、含水率相同的透水混凝土、PPM、混凝土陶粒板 硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板进行不同频率的吸声试验，试验结果分析如下：
由上图可以看出：透水铺装材料对频率为500～900Hz噪音吸声效果最好。其中透水混凝土和PPM的吸声系数都在0.5以下，而砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的吸声系数高达0.9，吸音降噪效果最好，陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板次之。
三、透水铺装的经济性分析
透水铺装材料的研究，主要集中在如何解决孔隙大小与透水性、透水时效性、强度耐久性、造价等相矛盾的问题，但大孔隙具有易堵塞、透水年限短、无过滤功能，不满足“自然净化”的生态功能，易造成海绵城市建设配套系统失效[8]。高分子聚合物可以明显提高铺装材料的强度、耐磨、冻融等物理力学性能[9]。因此，将高分子聚合物作为胶凝剂或外掺剂来研究透水铺装是一个发展趋势。大孔隙生态透水铺装明显存在固有的缺陷，而砂质微孔渗滤铺装结构具有多功能属性，能够克服大孔隙类生态透水铺装的系列缺陷，如图6～7所示。
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根据市场销售价格、有效透水年限、规范年限内翻新情况、规范年限内摊销价格等方面对透水混凝土、PPM、混凝土陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板进行综合比较，如下表所示[10]。
大孔隙透水铺装材料虽然造价较低，但在规范规定使用年限内翻新次数较多，不能满足海绵城市对透水铺陶粒板 硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的要求。砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板等微孔渗滤结构，尽管存在生产质量控制难、采用进口设备成本高和产品价格高问题，但综合比较其应用效果，明显优于大孔隙类透水铺装产品。
四、结论
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建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要途径。通过对透水混凝土、PPM、混凝土陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板透水性能、过滤性能和吸音降噪性能的对比分析可知：透水混凝土、PPM、混凝土陶粒板 硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板、陶瓷陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板等大孔隙透水铺装材料透水时效性较短，过滤性能、吸音降噪性能和经济性较差，不能满足海绵城市建设对路面透水材料铺装的要求；砂基陶粒板硅酸钙板清水板水泥纤维板GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板等有机产品在透水性、过滤性、吸音降噪等性能上具有较大优势，综合比较其应用效果，明显优于大孔隙类透水铺装产品，能够满足海绵城市建设的要求。