生态意义下的城市街道铺装材料研究

柳少华

（上海市建工设计研究总院有限公司，上海市 200235）

1 综述

1.1 研究目的与意义

在人类建造城市与丰富生活空间的同时，生态环境也随着被彻底改变，大面积的城市广场与道路取代了原本的耕地，草坪，甚至是河流。一方面这些变化，使得原有平衡被打破，间接导致了城市日益严重的雨季内涝、地下水水资源缺乏等问题。普通硬质铺装不具有透水性、渗透性等能力。虽然可以通过增加排水口与排水管道减缓，但能力有限，当遭遇较长时间降雨时，部分地区会出现严重的内涝，长时间影响交通，造成经济损失。同时，这些无法渗透雨水的铺装也阻断了城市地下水接受地表水，减小了地下河径流，打破了整体承载平衡被，最终导致城市路面坍塌，引发一系列的安全问题。

另一方面，城市的广场与道路铺装也在不断经受自然环境与人类活动的考验。多数城市广场与道路对铺装的设计要求或实际翻新时间都在10 a以上，经历如此长时间的风吹日晒与人来车往，传统的铺装材料常受到风化与使用影响，失去颜色、图案、表层，甚至是发生碎裂，加重了城市扬尘与热岛效应。

1.2 研究内容及研究方法

本文根据生态铺装的构造性能，将有利于生态的铺地分为软地面、柔地面、硬地面等种类，比较与研究不同种类材料的透水性能，以及降低热岛效应、防止地面起尘与净化空气等方面的生态功能及意义。

2 城市街道铺装材料概论

2.1 铺装的定义与分类

城市街道铺装，指城市街道的车行道、人行道、路牙，以及各种休憩活动等场地的地面铺装。

城市街道铺装的分类可以有很多种，根据面层材料的做法不同，可以分为：

（1）整体路面：常见于通行车辆或部分人流相对集中的出行场所，铺装地面用水泥混凝土或沥青混凝土进行统铺。其外观单一，缺乏变化，但平整性，耐压性，耐磨性较好。

（2）天然块料：包括天然开采的石块料、木块料，常见于商业办公外道路或沿河道人行道。每一方块料本身具有独一无二的细腻纹理，富有诗意。

（3）人工加工或合成砖：包括人工合成铺装，如烧结砖。这类铺装特点是坚固，平稳，便于行走，图案的纹样与色彩丰富，适用于公园步行路，或通行轻型车的地段。

（4）碎料铺装：用各种碎石、瓦片、卵石等碎拼，主要用于庭院和各种游憩、散布的小路，经济、美丽、富有装饰性。

（5）其他简易路面：由煤屑、三合土等组成的路面，多用于临时性或过渡性路面。

按面层铺装方式可分为带图案的铺装、嵌草砖铺装和碎料铺装三种。

按照强度分类，可分为如下三类：

高级铺装：适用于交通量大且多重型车辆通行的道路，常用于城市车行道路路面；简易铺装：适用于交通量小，几乎无大型车辆通过的道路，常用于次级出入口路面；轻型铺装：用于铺装机动车交通量小的道路，以及人行道、广场等地面。

常用材料有砖、石、水泥、混凝土砌块、混凝土压模、沥青结合料等。还有其色泽、质地、纹样等等。

2.2 城市街道铺装材料的相关要素

路面铺装是道路施工中相对后期的工作，铺装设计能够充分地体现出道路的尺度与线形特点，并加以突出与强调。在道路施工中，如果因为客观条件限制，在道路的尺度与构形上有某些缺陷，通过铺装进行改善也是最直接，且最有效的办法。在进行铺装设计时，要考虑道路的使用情况，合理选择铺装材料和施工工艺，做到实用性与装饰性的有效结合。

3 生态与城市街道铺装的关系

在城市街道中，无论是广场、步行道、车行道或者是各种绿地景观，地面是一个至关重要的景观设计要素。它不仅承担着交通行走的道路功能，同时还会对环境起着非常重要的生态意义。地面铺装作为城市下垫面的重要组成部分，与其上的大气层间存在着水分、热量及其他物质交换与平衡，同时下垫面又是空气运动的界面。因而，下垫面的性质直接影响着市区气温、太阳辐射、空气湿度、风等气象要素，对城市局部气候的形成起着重要的作用[1]。

但随着经济的发展和现代化建设进程加快，许多城镇已经逐步被钢筋混凝土房屋、大型基础设施、各种不透水的铺装和道路所覆盖。

根据美国芝加哥、洛杉矶等几个大城市统计：“市内住宅、工厂及公共建筑占全市总面积的50%，人工铺设的道路约占全市总面积的22.7%，它们合占全市总面积的72.7%。北京不透水地面比例约为77%，上海不透水面积更是高达80%以上，世界上的主要城市不透水面积大都在80%以上[2]。”

这些不透水的生硬路面给城市的生态环境带来了许多负面影响。城市街道、生态环境、铺装三方面是相互联结、相互渗透和影响的，“就像一个链条连接着三者，而设计最终的目的都是为人而服务的”。

因此，研究探讨科学合理的地面铺装设计对生态环境的改善无疑是非常重要的[3]。综合一些已有研究的观点，城市铺装环境涉及到的生态问题主要反映在以下四点：

（1）城市小气候的影响，包括声、光、热等方面；（2）水的利用及循环；（3）铺装的路用性能；（4）自然界中人、植物、微生物之间的共生关系。

4 生态铺装详述

4.1 生态铺装的分类与性能

现代铺装设计不仅在分隔组织空间等方面发挥着积极的作用，同时，随着生态建设的倡导，铺装的生态性功能也逐渐被应用于现代化城市的建设中。建成具有生态意义的铺装可以从多方面进行构筑，如：采用渗水性铺面材料作面层；利用具有透水性的材料作铺装的构造或垫层、结合层；选择热辐射较小的铺面材料，表面光滑、耐磨、不吸尘的铺面材料等方法铺设成具有生态意义的铺装[4]。

4.1.1.1 草坪

景观中最为常见的软地面是草坪。它适用于城市公共空间中的众多场所。其对于城市公共空间的生态功能的涉及主要体现在以下几个方面：

（1）生态保护功能。可以根据不同的绿化目的和要求，加种适宜的植物品种。

（2）净化空气。通过植物叶面积和降低风速的功能，把道路上的粉尘、烟尘等截留在绿带之中和绿带附近。

（3）吸收有害气体。植物叶片的吸收能力很大，当被植物吸收后，便形成亚硫酸及亚硫酸盐，然后随着植物叶片的衰老凋落，它所吸收的硫也一同落到地上[5]。

4.1.1.2 砾石

材料价格较低，规格与颜色种类多，并且在施工角度上砾石的铺设工作简单，适宜在现场使用。它本身具有一定的吸水性能，符合粗粒料的透水性能标准（见图1）。

CT组患者接受超声检查，采用西门子64排双源CT仪器，患者保持平卧位，探头频率3.5～10.0MHz，膝关节患处涂抹耦合剂，常规方法检测，观察比对膝关节双侧上方。

4.1.1.3 环氧胶结砾石

由砾石与环氧树脂组成的材料中间存在一定的孔隙，具有一定的透水作用。常用于亲近自然的街道休闲空间（见图2）。

4.1.1.4 植草垫

植草垫常用于停车场铺地，在提高绿化面积的同时，具有良好的耐踏压性能，比自然草坪耐久性高。

图1 小粒径砾石之实景

图2 环氧胶结砾石之实景

4.1.2 柔地面

这里所说的柔性是相对于地面的底基层而言。用砂和石填料做地面的基层会改善底基层的柔性，而混凝土基底是和混凝土路面同样的坚硬。一般习惯上，要根据每个特定设计问题的限制因素决定用柔性路面还是用硬性路面。如底土良好可能表明可用较为经济的柔性路面；而如底土较弱则表明可能以用硬性构造为宜。一些其它工程需要考虑的因素包括：预期承载频繁度和荷载量，还有路面的设计寿命、材料造价、维护费用也是考虑其构造形成的因素[6]。

4.1.2.1 卵石

常用于街道树池的铺面用料，可以做成很好看的护树铺面，阻碍人们和车辆靠近，以免伤害树根。

同时，在生态公园的小径中也常用散置的卵石，能够中和环境中的野趣与硬质铺地的人工痕迹。

4.1.2.2 花岗岩

在城市道路中，花岗岩十分常见，其材料自身坚硬密实，易于加工成不同规格，有很好的质感。并且，对于环境的各种不利影响，有着突出耐久性与很好的承重能力。因此常被用于活动广场、人行街道、交通量不大的路面上，如隐形消防通道与高档停车场等（见图3）。

4.1.3 硬地面

图3 花岗岩铺装之实景

随着人们对景观空间效果关注度的提高，颜色多彩，图案丰富的预制装饰型混凝土板和砖铺面十分常见。

4.1.3.1 透水性混凝土

透水性混凝土作为一种新的环保型、生态型的道路材料，由混凝土、粉煤灰、水渣等工业废料加工成的。它有利于地表水的渗入，提高地表的透气、透水性，具有调节城市地表温度和湿度、减轻市政排水设施负担等优点[7]。

4.1.3.2 透水性沥青

透水性沥青的特色是多孔表面层由一种“无级配”的粒料构成，粒料内部的大颗粒之间的空隙将雨水渗透到下层土壤。在城市道路中，透水沥青具有良好的摩擦力，同时材料本身能够降噪，并减少城市眩光（见图4）。

图4 透水性沥青之实景

现今道路中使用较为广泛的是透水性沥青与沥青马蹄脂碎石混合料，它是一种由改性沥青、矿粉、纤维稳定剂组成的结合料填充于间断级配的粗集料骨架中所形成的沥青混合料[8]。

在使用功能上，具有较强的抗车辙能力和抗滑能力较高的抗永久变形能力和透水能力，并且使路面不易积水，能降低路面的噪音及反光[9]。

4.1.4 木铺面

木质材料是一种常用的天然材料，其自身具有吸热、吸声的性能，但耐久度与抗压性不佳，需要通过后期处理与维护进行改善。

4.1.5 其他材料铺面

4.1.5.1 透水性高分子混合物铺装

作为一种透水性铺装，面层是由无着色环氧树脂及聚氨酷树脂等高分子材料为胶合剂与细砂粒混合，用金属抹子铺设透水性面层的做法；垫层使用碎石和透水性沥青混凝土铺设。因为它们之间留有孔隙，不仅不会积水，并且当人们在其上行走时，还能体验到一种自然砂砾的柔软感觉[10]。

4.1.5.2 丙烯酸类树脂铺装

以分散颗粒状的液体为原材料再掺入一些硅砂及颜色等添加剂，作为彩色铺装使用，并以透水性沥青混凝土为基层[10]。

4.2 生态铺装材料的来源及生产控制

（1）建设材料在考虑满足景观的美观、功能、与耐用性的同时，尽量采用自然材料，减少人为加工，或对生态环境有利的材料。

（2）减少风景园林材料的污染排放。《建设工程安全生产管理条例》规定施工单位应遵守有关环境保护法律、法规，防止或者减少粉尘、废气、废水、固体废物、噪声、振动和施工照明对人和环境的危害和污染[11]。

2014年，北京市住房和城乡建设委员会公布的《北京市推广、限制、禁止使用的建筑材料目录》，对于生产过程毁坏耕地、污染环境的黏土砖，破坏耕地和植被的黏土和页岩陶粒及以黏土和页岩陶粒为原料的建材制品，以及可能危害人体健康的以角闪石石棉（即蓝石棉）为原料的石棉瓦等一批能耗高、安全性能低的建筑材料，明确列入禁止使用范围。同时，积极推广泡沫混凝土、再生骨料、透水砖等一批能耗低、无污染，有利于提升城市建筑品质、节约资源、保护地下水质的建筑材料[12]、[13]。

5 结语

因此，在城市的铺装设计中，要结合生态的理念，考虑铺装材料的特性，根据场所的实地环境、气候、温湿度选择有利于生态设计的原材料和适宜的构造技术手段。

好的城市环境不应局限于对景观视觉效果好坏的评价上，而更应该同时考虑对环境的影响，考虑物理的降温降噪降尘效果及生态的透水效果，为人们提供舒适的户外环境。这才是人们将来发展的道路。

[1]刘平.城市道路平面交叉口景观设计研究[D].福建：福建农林大学,2010.

[2]苗展堂.微循环理念下的城市雨水生态系统规划方法研究[D].天津：天津大学，2013.

[3]陈家明.城市公共开放空间中生态意义的铺装环境设计研究[D].西安：西安建筑科技大学，2007.

[4]徐瑞萍,郑宝俊.公园和风景区道路铺装技术的探讨[J].科协论坛（下半月）,2009,12（2）：110.

[5]申勇.城市道路绿地景观设计研究[D].湖南：中南林业科技大学，2006.

[6]陈家明.城市公共开放空间中生态意义的铺地环境设计研究[D].西安：西安建筑科技大学,2007.

[7]姚武.绿色混凝土[M].北京：化学工业出版社，2005.

[8]袁红.SMA路面施工质量控制[J].筑路机械与施工机械化,2001,6（6）：37-39.

[9]陈钰皓.广东城市森林公园服务设施生态设计探索[D].广东：华南理工大学硕士论文，2009.

[10]陈家明.城市公共开放空间中生态意义的铺地环境设计研究[D].西安：西安建筑科技大学,2007.

[11]393-2003，建设工程安全生产管理条例[S].

[12]86-2014，北京市推广、限制、禁止使用的建筑材料[S].

[13]董丽，王向荣.低干预·低消耗·低维护·低排放---低成本风景园林的设计策略研究[J].中国园林,2013,12（5）：61-65.