透水砖发展状况及其推广建议

透水砖发展状况及其推广建议内容摘要：

SCIENCE & TECHNOLOGY 砖 研究与探讨 界 科技纵横 瓦世 2011.3 201 透水砖发展状况及其推广建议 饶玲丽 1 ，曹建新 2，郝増韬 2 （贵州交通职业技术学院建筑工程系，贵州 贵阳 550008） 摘要：本文介绍了透水砖的特点、分类，国内外发展状况。介绍了现今推广中存在的问题及改进的建议与思考。 关键词：透水砖 特点 分类 发展状况 推广 1　透水砖产生背景及特点 1.1　产生背景 在长期城市化发展过程中，大规模的不透水地 面铺装取代了原有的森林、绿地和田野，形成了“城 市荒漠”，造成不透水面积大大增加，使得城市雨水 不能顺利地回归自然，造成了地下水补充涵养大量 减少，洪峰流量大大增加。许多城市一遇暴雨， 其路 面雨水无法快速渗漏，只能通过排水设施排水，当 排水设施不畅时，很容易造成城市内涝。同时，地 面硬化弱化了城市环境的呼吸功能（即生命功能）， 造成热岛效应（燥热）、扬尘和噪音加剧，恶化了城市 小气候，降低了城市的舒适度，且硬化地面是“死亡 性地面”， 会影响地面的生态系统和树木生长。相反， 透水路面平衡了城市生态系统，滞洪蓄雨、涵养甘 霖、透水透气、降尘减噪，增加城市居住的舒适度。 因此，为了缓解因路面不透水带来的不良后 果，各国开始提倡透水性铺装并进行了广泛的研究 与应用，透水砖作为其中的一种透水性铺装材料应 运而生。 1.2　透水砖特点及环保作用 透水砖具有很多其它砖所不具有的特性，首先 要特别关注其良好的渗水性及保湿性。由于其具有 很高的孔隙率，特别是连通孔，其上的降水可以通 过本身与地下铺垫层相通的渗水路径渗入下部土 壤，对于地下水资源的补充具有重要的作用；另外， 透水砖能通过自身性能接近天然草坪和土壤地面 的生态优势，减轻城市硬化地面对大自然的破坏程 度，可以提高土壤的透水、透气性，改善地面植物的 生长环境， 调整生态平衡 [1]， 同时透水砖及下部土壤 中丰富的微生物可以针对雨水中的有机杂质进行 生物净化，可以保证渗透雨水的清洁要求，使地下 动植物及微生物的生存空间得到有效保护，体现了 自然生物环境可持续发展的要求，很好地体现“与 环境共生”的可持续发展理念；最后，透水砖的多孔 性，可以保证大地与大气之间水气和热能的交换， 能够减小城市的热岛效应。 透水砖除了以上特点及环保作用外，由于现阶 段研制的透水砖主要以工业固体废物为原料，装饰 效果特别好，所以它的使用必然会代替其他类似建 筑材料，这就节约了其他工业原材料的使用，为节 约资源作出了贡献。另外，透水砖使用的工业废料 都经过高温焙烧，它的烧制过程除燃料本身放出的 气体外，很少产生有害气体，这就减轻了废气对环 境的污染；透水砖由于其孔隙率高， 蜂窝状结构能 够吸收噪音，透水砖的使用可防止噪音污染，为人 们创造了安静舒适的生活和交通环境。 2　国内外透水砖的发展状况及水平 20 世纪 90 年代以来，国际上流行使用诸如透 水沥青路面、透水性混凝土路面、透水性地砖等透 水路面材料覆盖城市地面，以缓解城市热岛效应、 减少噪声、防止水灾和保护水资源。在国外，日本 是最早开始研制透水性铺装材料的国家 [19]。日本 为解决“因抽取地下水而引起地基下沉”等问题， 于 80 年代初期推行“雨水渗透计划”，采取了“雨水的 地下还原对策”， 先后开发应用了透水性沥青混凝土 铺装和透水性水泥混凝土铺装材料，日本透水性铺 装材料主要应用于公园广场、停车场、运动场及城 市道路。1996 年初，仅东京都就铺设透水性铺装材 料 495000m2。据统计，东京透水性铺装材料市区雨 水流出率由 51.8% 降低到 5.4%[2]。 日本 INAX 陶瓷透水砖于 20 世纪 80 年代投放 市场，有严格的企业标准 [3]（主要技术指标见表 1）， 31 界 砖 瓦世 研究与探讨 2011.3 产生了良好的经济社会效益。 表 1　日本 INAX 公司陶瓷透水砖技术指标 [3] 抗折强度 /MPa 渗透系数 /（cm/s） 摩擦系数 C.S.R 值 耐磨性 /mm 保水性 /（g/cm3） >2.94 >1.0×10-2 >0.46 ＜ 0.1 >0.6 针对城市不透水地面对地下水资源的负面影 响，德国提出了一项要把城市 80% 的地面改为透水 地面的计划。德国新建小区（无论是工业、商业、居 住区）之前均要设计雨洪利用项目，若无雨洪利用 措施，政府将征收雨洪排水设施费和雨洪排放费。 在国内，透水砖的生产起步较晚，虽从 2000 年 以来在陕西、河南、山东、河北等地相继出现了一些 生产陶瓷透水砖的企业，但生产规模均较小，多数 没有连续生产。对于生产出的透水砖制品性能也 没有国家标准衡量，仅有 2005 年 7 月通过审议的行 业标准 JC/T 945— 2005《透水砖》。其中，该行业标 准要求透水砖的抗压强度＞ 30MPa 及衡量透水性能 的透水系数＞ 1.0×10-2cm/s。 在透水砖的应用上， 近 年我国有所加强。据了解，全国许多城市在道路改 建中都开始使用透水砖，如北京、厦门、石家庄、太 原等。 目前，国内对于透水砖的技术研究成熟度低， 研究重点主要集中在性能方面，但对透水系数及强 度关系，特别是结构、施工工艺等方面的研究探讨 较少。现有不少国内学者与科研机构采用以固体 工业废料、生活垃圾和建筑垃圾为主要原料进行透 水砖的研制，如北京科技大学周佳等人在不使用 水泥和天然骨料的情况下，使用碱激发工业废渣胶 凝材料，与一定粒径的钢渣颗粒拌和，制备出了无 水泥钢渣路面透水砖，该透水砖 28d 抗压强度可达 30MPa， 抗折强度达 5.8MPa， 透水系数达 1.65cm/s[4]， 制品性能达到了现行行业标准要求。同时，国内还 有学者采用粉煤灰为主要原料制备透水砖，如陕 西科技大学陈平教授于 2001 年以陶瓷废料、废玻 璃、锯末和粉煤灰为主要原料研制出了绿色环保型 渗水砖，其透水系数为 3.2×10-4cm/s，抗折强度为 18.4MPa，抗压强度为 19.7MPa[5]；还有湖南大学的 万隆教授等人采用粉煤灰与黏土为主要原料，所制 备的透水砖其透水系数为 0.4×10-2cm/s，抗拉强度 16.4MPa[6]。 3　透水砖分类 目前，在市面上见到的透水砖从材质和生产工 32 科技纵横 SCIENCE & TECHNOLOGY 艺上可分为两大类。一类是以固体工业废料、生活 垃圾和建筑垃圾为主要原料，通过粉碎、成形、高温 烧制而成的具有透水砖性能，符合透水砖标准的建 筑装饰材料，我们把它叫做陶瓷透水砖；另一类是 以无机非金属材料为主要原料，利用有机或无机粘 结剂通过成形、固化而成的具有透水砖性能、符合 透水砖标准的建筑装饰材料。由于它无需烧成，所 以我们称其为非陶瓷透水砖。非陶瓷透水砖根据 其胶凝材料不同，又分为水泥型透水砖及树脂型透 水砖。其中，水泥型透水砖是以硅酸盐水泥为胶凝 材料、采用单一粒径的骨料，不用或少用细骨料等 配制而成。树脂型路面透水砖是以高分子树脂为 胶凝材料，采用单一粒径的骨料等配制而成。一般 也采用压力成型，形成满足特定强度要求，同时具 有一定连通孔隙的混凝土制品。 如果从产品本身的性能和使用功能上又可将 透水砖分为砖体本身透水的透水砖和砖体本身不 透水或本身只能渗水或微弱透水的透水砖。本身 不透水的透水砖有陶瓷的，也有非陶瓷的。本身不 透水的透水砖其透水功能是靠铺贴或拼凑组合时 的砖与砖之间的接缝来实现的。 4　透水砖市场推广中存在的问题 4.1　价格问题 一般而言，透水砖的价格比普通水泥或者混凝 土路面砖要高出 1/3，由于透水砖造价较高、性价比 不当，用户一般不愿意采用。限制了其在一些欠发 达地区及一些基础设施建设投资项目较少的城市 应用。 4.2　施工技术及路面设计问题 透水砖由于其性能和功能特点，要求路基处理 得特别平整，而且要对不同材料不同层进行铺贴处 理。对不同地区、不同地质条件、 不同环境又有不同 要求，这就对施工技术有严格要求。现今对于铺装 透水砖的路面设计与施工技术规程还在制定中，施 工中常存在很大的技术水平差异，而且没有具体的 负责部门监管施工、维护等，另外，要使透水砖达到 理想的透水效果，还需在铺装中采用具有透水性、 集水性的路基，其造价是普通地基的 4 倍，一定程 度上也限制了透水砖的推广。而且，路面基层处理 不好，后期易出现塌陷，造成透水砖后期维护量大， 影响了社会对透水砖的推广认可度。 4.3　透水砖市场管理问题 透水砖受到价位的影响，一些施工方只在厂家 SCIENCE & TECHNOLOGY 砖 研究与探讨 买少量透水砖走形式，由于没有政府部门监管透水 砖的使用和铺装问题，施工中大量使用的砖则是 “以次充好”。 4.4　透水砖强度问题 由于透水砖的自身承载力较小，很多地方路面 被轧得坑坑洼洼，还引发了一些塌陷，维修量大。故 现今透水砖更多应用于人行道、广场等，对于车行 道还不能成功采用。 4.5　透水砖透水性能降低问题 透水砖的研发和推广应用对节约宝贵的水资 源、缓解水资源的供需矛盾有十分重要的意义，但 是透水砖在路面上使用一年后，由于外界污水混合 污物大量渗入，堵塞了孔道，其透水率降低 1/3，成 为阻碍透水砖推广应用的瓶颈。 5　正确使用透水砖、加强透水砖推广的改进建议 及思考 5.1　加强对透水砖透水功能检验 现今对于透水砖透水功能的检验主要是在实 验室内，按 JC/T 945—2005 透水砖行业标准采用无 气蒸馏水测定其透水系数，建议今后应同时采用自 来水、不同浓度的泥浆水等测定其透水系数，观察 不同介质、溶液在透水砖中的渗透性能。 同时，加强在实际环境中透水砖应用的跟踪， 选择不同的使用环境进行，以判定在真实使用环境 条件下透水砖能否使用，透水功能能否充分发挥并 持久保持。观察透水砖透水功能随使用环境与使 用时间变化的情况，以便正确规范透水砖适用的环 境条件与应用地域。 5.2　对配套的雨水回收系统进行调查、 分析与经济 评估 传统的雨水回收系统是将刚性路面或地面做 成一定坡度，下雨时雨水沿斜坡经集水口流入地下 排水管，回收雨水。用透水砖铺设的透水地面，则 是下雨时，将雨水通过透水砖厚度方向，流入路基， 再由路基中铺设的透水管或透水设施将雨水回收。 因此，有必要对两种雨水回收系统的投入、产出及 雨水回收效果进行全面、客观的调查、分析与经济 评估，以便为市政建设选择雨水回收系统方案提供 科学依据，也为透水砖的推广使用及其取得的社会 界 科技纵横 瓦世 2011.3 201 经济效益提供客观评价。 5.3　规范透水砖路面设计与施工技术规程， 加强管 理 透水砖路面的设计及铺装施工技术直接影响 了透水砖的透水、回收雨水的效果及使用年限