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透水混凝土路面结构及类型

发布时间:2023-01-04 16:11:47浏览次数:

透水混凝土路面结构及类型   

透水混凝土路面结构及类型

1.1 透水混凝土的微孔结构   

透水混凝土的特点是采用单粒级粗骨料作为骨架,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,形成骨架--——具有孔隙结构的多孔混凝土材料,由于集料级配特殊,形成了蜂窝状结构,或称为米花糖结构[5]。由图1可以看出,透水混凝土是粗骨料颗粒间通过硬化的水泥浆薄层胶结而成的多孔堆聚结构,内部含有较多的孔隙,且多为直径超过1mm的大孔,因此具有良好的透水性。   

1.2 透水混凝土路面结构   将透水性混合料直接摊铺在路基上,经压实、养护等工艺构筑而成的路面即为透水混凝土路面。透水性混凝土路基应稳定、均质,以保证雨水能够顺利渗透。与传统的封闭性路基结构相比,透水性混凝土路基是开放式的。在我国,透水混凝土路面铺装主要用于园区道路、步行道、停车场、广场等,根据荷载大小以及土壤渗透性的不同,将透水混凝土路面分为3种:   

1)全透水结构人行道   当土基渗透系数>10-6m/s,且渗透面距离地下水位>1.0m,路面用于人行道时,可以采用全透水结构人行道。雨水沿面层、基层下渗,最后渗入路基中,全透水结构人行道典型示意图如图3a)所示。基层可采用级配砂砾、级配碎石及级配砾石,厚度不应小于150mm。例如南京白下区的光华路东段人行道在2008年的改造中,就采用了此种类型的透水混凝土路面结构。   

2)全透水结构其他道路   当路面用于非机动车道或者景观硬地等其他道路时,可以采用全透水结构道路。在级配砂砾、级配碎石及级配砾石基层上增设多孔隙水泥稳定碎石基层,结构如图3b)所示。一般多孔隙水泥稳定碎石基层厚度不小于200mm,级配砂砾、级配碎石及级配砾石基层厚度不应小于150mm。例如西安大明宫国家遗址公园御道广场采用的就是这种结构,透水混凝土面层厚120mm,基层采用300mm厚的级配碎石[6]。   

3)半透水结构路面   轴载4t以下的停车场、广场、小区道路,可采用半透水结构透水路面,土基上方常加设非透水型防渗土工布。雨水依次透过面层、基层后,沿不透水垫层的顶面排出路基之外,路基亦不受路面渗水的影响。半透水结构路面如图3c)所示。一般稳定土基层或石灰、粉煤灰稳定砂砾基层厚度不小于180mm。   

2、透水混凝土路面的效应   

2.1 削减地表径流   相对于不透水路面,透水混凝土路面可以增大雨水的入渗量,使城市地表径流系数减小,雨水汇流速度减慢,从而使城市降雨径流总量减少、径流洪峰延后,使洪水过程线从之前的峰高坡陡改变为峰低坡缓,对于防止城市内涝有着举足轻重的作用[7]。   

2.2 补充地下水并保障水质   地下水是城市供水水源的重要补充,而降雨又是地下水的重要来源,但是不透水路面却阻断了降雨下渗,使得大部分降雨通过城市排水管网排出,造成地下水得不到有效的补充,使地下水水位不断降低,形成了地质学上的“漏斗型”地下水位,进而引发地面下降,沿海地区还会导致海水倒灌。另外,地表径流过程中会携带大量污染物,其进入自然水体后,必定会加重自然水体的污染程度。而透水混凝土路面通过自身与地面下垫层相连通的渗水路径使径流渗入下部土壤,以维持地下水水位稳定,防止水位下降,从而避免了由于地下水位下降而引发的地面下降的问题。通过下渗,路面径流污染也可以得到削减,Tennis等[8]通过2项实验研究表明透水混凝土有很高的污染物去除率,弗吉尼亚州[9]的污染物去除率达到了82%,而马里兰州的污染物去除率高达95%。可见,透水混凝土路面对于补充地下水和保障水质起到了重要作用。   

2.3 改善生态环境   城市不透水路面铺装破坏了原有的自然生物环境,而透水混凝土路面铺装因具有良好的渗水性及保湿性,既兼顾了人类活动对于硬化地面的使用要求,又能通过自身性能接近天然草坪和土壤地面的生态优势,减轻了对大自然的破坏程度,使透水混凝土路面以下的动植物及微生物的生存环境得到有效的保护。   

2.4 改善城市热环境   透水混凝土路面由于具有与外部空气及下部透水垫层相连通的多孔构造,其地面下垫层土壤中丰富的毛细水通过自然蒸发和蒸腾作用能够使地表的温度降低[10],从而有效地缓解了“热岛效应”。   

2.5 吸声降噪   根据Hendrickx的研究,透水混凝土路面具有显著的吸声降噪作用。由于透水混凝土特有的多孔结构,当声波打在其表面时,声波引起小孔或间隙内的空气运动,紧靠孔壁表面的空气运动速度较慢,在摩擦力和空气运动粘滞阻力的作用下,一部分声能转变为热能,从而使声波衰减;此外,小孔中空气和孔壁的热交换引起的热损失,也能使声能衰减。