透水铺装在城市道路中的应用研究

刘海江

(保定市张石高速公路筹建处)

随着经济快速发展和社会进步，汽车拥有量与日俱增，城市积水问题的日益严重及人们对城市生态系统的重视，生活在大都市中的人们越来越依赖于城市道路交通。透水性道路以其良好的透水性能受到国内外道路工程和材料工程领域的广泛关注。我国透水铺面也已经在多个工程中有过尝试性的应用，如盐通高速公路、杭州体育场路等。由于透水性路面内部空隙率很大，表面粗糙，具有雨天抗滑、减少水膜滑溜、提高雨季夜晚行车标线的识别能力和降低行车噪音等特点，受到越来越多道路工作者的重视。

1 透水路面工作原理

透水路面将渗入路面内部的水分通过侧向流动，把雨水透过结构层后排出路面，排入道路边缘设置排水设施，利用自然和人工营造集流面把雨水径流收集到特定场所，然后充分结合地形优势，对水资源进行高效利用。此外，透水性路面在雨水渗透过程中同时起到过滤净化作用，节省污水处理成本，节约甚至取消地下水管线;含水降温，起到调温、调湿、减尘的作用。如图1所示。

图1 透水性路面工作原理

2 透水性路面的功能及特点

(1)排水性:排水性路面的空隙率＞18％，雨水可以透过面层，通过排水设施迅速排出路表，减少路面积水;同时消除行车溅起的水雾，改善能见度，提高路面行车安全性。

(2)抗滑性:排水性路面孔隙率较大，使得路面具有粗糙的宏观纹理，从而提高摩擦性能，使汽车在高速行驶时有较高的抗滑能力，提高车辆行驶的安全性，大大的降低交通事故率。

(3)降噪性:排水性路面的面层具有大量互相连通的孔隙，轮胎与路面接触时表面花纹槽的空气通过孔隙传播，声能转化为热能被不断削弱，减小了空气压缩爆破产生的噪声。另外，排水性路面的表面宏观构造产生漫反射效应，也可以显著降低行车噪声，同时排水性路面还可以吸收相当一部分的车辆发动机噪声。

(4)降温性:排水性路面具有降低路面温度的功能。其路面中面层的降温值比普通密级配沥青路面或SMA路面高6～8℃。这是因为地表风可以通过排水性路面的孔隙将中面层的热量带走，所以可以降低中面层的温度。

(5)水的循环利用性:借助排水性路面的排水特性，可以达到水的循环利用效果，从而模拟与恢复自然的水生态系统。雨水透过排水面层后由导流管引入集水井，经初级过滤后，可以进行再次利用。

透水性路面在路用性能等方面均可满足使用要求，可广泛应用于城市道路、快速路及高速公路;而在强度要求不是太高和交通负荷不是太大的区域可以铺设透水性路面，包括人行道、步行街、公园内道路及公共广场等。

3 道路透水路面铺面材料分类

3.1 透水沥青混合料

透水沥青混合料常用于路表磨耗层，兼具磨耗与排水功能，加之所用集料级配为空隙率较高的开级配，故常称开级配磨耗层沥青混合料(OGFC)。透水沥青混合料所用粗集料为单一粒级且用量较大，而细集料与矿粉填料用量很少，从而形成骨架-空隙结构，空隙率可大于20％。透水沥青混合料的设计以经验设计为主，其排水、降噪等功能发挥的关键在于空隙率，故设计的首要工作在于确定目标空隙率，据日本经验，目标空隙率一般为17％～20％;然后，根据以往工程经验确定适中、偏粗、偏细的3条级配曲线，据此计算沥青用量，成型试件后进行马歇尔试验，验证空隙率并调整级配。透水沥青混合料最佳沥青用量的确定以功能性检验为主，选择既保证目标空隙率又具有较高耐久性的最大容许沥青膜厚度来确定沥青用量，以谢伦堡析漏试验中沥青混合料不致流淌的沥青用量作为上限，以肯塔堡飞散试验粒料不致松散、脱落、飞散时的沥青用量作为下限，综合确定透水沥青混合料的最佳沥青用量。

3.2 透水水泥混凝土

透水水泥混凝土属大孔混凝土，它采用单一粒级的粗集料，同时严格控制水泥浆用量，使其恰好包裹粗集料表面、但不致流淌填充其间空隙，这样便在粗集料颗粒间形成可透水的较大空隙。透水水泥混凝土通常不加砂，但也可加入少量砂以增加强度。在原材料具体用量设计时则依靠经验-粗集料用量通常在混凝土原材料总量的20％以内;水泥用量受粗集料粒径的影响，粗集料粒径较小时比表面积大，需包裹其表面的水泥较多，通常1m3透水混凝土的水泥用量为300～400kg。透水水泥混凝土单位用水量的确定主要不是控制水灰比，而是通过混凝土试拌确定出使水泥浆恰好包裹粗集料表面，而不致流淌时的用水量。

3.3 透水路面砖

目前我国透水路面砖品种较为繁杂，常见的有混凝土透水路面砖、自然砂透水路面砖、陶瓷透水路面砖等，其设计、生产方法不尽相同。混凝土透水路面砖和自然砂透水路面砖是将粒径相近的砂、石颗粒用无机胶凝材料或有机粘结剂搅拌混合后压制成型，形成带有通道孔的砖坯，再经养护而成;陶瓷透水路面砖是将粒径相近的陶瓷碎粒经配料压制成型，并预留通道孔，烧结而成。多用于城市广场道路、公园道路以及园林绿化等工程中。

4 各类铺面材料的病害与维护、维修

4.1 各类铺面材料的共同病害

在使用过程中，接触透水性路面的水多为大气降雨、道路冲洗用水甚至是各种污水。雨水在下落过程中会带有空气浮尘、道路冲洗用水会带有地表泥砂等杂质，故通过透水性路面的水并非洁净水，而是含有泥土、砂粒等的泥浆，它们会在透水性铺面材料的通道孔中或透水面层与基层的界面上产生泥砂吸附与沉淀现象，随着时间的延长，透水通道孔发生阻塞，导致透水性路面透水效果的逐渐下降甚至是完全丧失。由此可见，无论是对于透水沥青混合料还是透水水泥混凝土，由于透水通道孔阻塞而导致路面透水能力下降是其共同病害。笔者认为，这一病害在我国北方经常遭遇沙尘暴的地区将更加严重，故当地在建设透水性路面时应考虑到这一问题，加强日常维护工作。

4.2 各类铺面材料病害的维护与维修

透水性路面不仅需具备承担相应交通荷载的能力、也应长期保持良好的透水功能，结构强度、透水功能的下降，均应视为透水路面性能的下降，但目前国内透水路面工程存在“重建设、轻养护”的不良现象。相对于强度而言，透水路面的功能性下降问题更易发生，不仅影响到透水路面的实际使用效果，更关系到透水性路面在工程中的长远推广应用。

对于透水沥青混合料、透水水泥混凝土铺面常见的孔隙阻塞问题，国外一般利用高压清洗车进行维护，该车可在高压清洗的同时进行吸尘清洁，目前国内在设备受限的情况下亦可采用简便的高压水柱冲洗法进行清洁，以恢复透水路面的透水性能。

5 结语

作为城市公共开放空间中的重要组成部分，透水路面越来越受到人们的重视。透水性路面在路用性能等方面均可满足使用要求，可广泛应用于城市道路、快速路及高速公路;而在强度要求不是太高和交通负荷不是太大的区域可以铺设透水性路面，包括人行道、步行街、公园内道路及公共广场等。尽管在迅速发展和推广的过程中产生了诸多问题，但是整体进步明显加快，无论从形式格局、材料运用以及结构处理上都在不断创新中。

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