透水瀝青在海綿城市中的作用

(重慶交通大學(xué) 重慶 400074)

近些年來，我國乃至全球氣候變化出乎尋常，國內(nèi)多個城市出現(xiàn)嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，頻頻發(fā)生旱澇等氣候自然災(zāi)害，對社會建設(shè)和穩(wěn)定造成了巨大的影響。對于城市管理而言，百姓的生活亦受到了巨大的沖擊，尤其是在城市交通和環(huán)境資源方面影響甚大。城市頻發(fā)積澇災(zāi)害，嚴(yán)重影響城市發(fā)展，另一方面，也將導(dǎo)致自然資源的減少，同時對環(huán)境造成一定的污染，對生態(tài)造成一定的退化等影響。這些災(zāi)害的發(fā)生，除了全球氣候異常導(dǎo)致的原因之外，另外則是與我國各大城市的建設(shè)主要以混凝土或普通瀝青作為城市地面硬化材料有著很大的關(guān)系。現(xiàn)在的地面硬化所用的材料，主要是以不透水性的混凝土或瀝青材料為主，一旦城市區(qū)域發(fā)生大面積或者是超出城市排水能力范圍的降雨的時候，城市路面就會根據(jù)降雨量和排水能力的強(qiáng)弱發(fā)生不同程度的積水現(xiàn)象。由于城市地面被不同程度的硬化，城市地面的植被覆蓋率遭到不同程度的破壞而降低了土地原本所具有的吸水能力、儲水能力以及排水能力，而我國現(xiàn)在的城市排水設(shè)施規(guī)劃的不充分，城市建設(shè)的速度大大超過了地下排水管網(wǎng)的建設(shè)，對于遭受暴雨侵襲的城市而言，洪澇則成為了嚴(yán)重的自然災(zāi)害。加之工業(yè)和生活垃圾的不規(guī)范排放，一旦遭遇洪澇，污染則會隨著流動的洪水污染環(huán)境。在這樣的一個大背景下，“海綿城市”則成為了建設(shè)城市的新興理念，集“滲、滯、蓄、凈、用、排”于一身的海綿城市成為了眾多工程研究對象的一員，在海面城市的研究中，透水瀝青路面又是研究者們最為青睞的。

一、路面透水瀝青材料

(一)路面透水瀝青材料的選擇。我國現(xiàn)在所使用的路面材料大多是混合多種材料，使其具有特定結(jié)構(gòu)以達(dá)到預(yù)想效果而生產(chǎn)出來的路面材料，在海面城市建設(shè)中要求的透水瀝青路面必須具備高強(qiáng)度、高硬度以及高透水率等特點(diǎn)。我國在公路及城市道路的建設(shè)中，所使用的普通瀝青路面的瀝青的孔隙率大約為3%～5%,而在透水路面中所使用的透水瀝青孔隙率大約為20%，從孔隙率方面就可以明顯辨別出普通路面瀝青和透水路面瀝青的區(qū)別。透水瀝青所用的原材料大致可以劃分成四類：粗集料、細(xì)集料、填料以及高粘度的改性瀝青。根據(jù)國內(nèi)的材料使用標(biāo)準(zhǔn)，各種材料必須具備相應(yīng)的性質(zhì)，比如粗集料需要滿足高溫壓碎值、石斛壓碎值、吸水率等國家規(guī)定；細(xì)集料必須具備比天然砂更好的粘合性能，以便提高透水瀝青在使用過程中的穩(wěn)定性；填料則是非常重要的材料，用于透水瀝青具有的大孔隙率，所以在海綿城市中對填料的要求極高，以致于達(dá)到要求的孔隙率；瀝青的使用則是采用經(jīng)過特殊工藝制作完成的具有高粘度的改性瀝青，以對集料起到足夠的約束力。

(二)探索不同配合比下的透水瀝青路面的性質(zhì)。對于路面材料，不同的配合比具有不同的性質(zhì)，在這樣的情況下，探索出一種合適的配合比具有重要的意義。對不同地區(qū)，不同自然環(huán)境中的城市而言，需要不同結(jié)構(gòu)、性質(zhì)有所差異的路面透水材料。在進(jìn)行配合比設(shè)計的時候，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷匦翁攸c(diǎn)，設(shè)計不同的配合比系數(shù)，不斷驗證不同配合比下各種材料的性質(zhì)，根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù)的對比，得出最佳實驗配合比。在配合比的實驗中，最主要的是要考慮透水性質(zhì)和公路路用性質(zhì)之間的關(guān)系。

二、透水瀝青路面的類型

(一)透水瀝青路面I型。此類型路面又稱作表層排水式。將路面表層作為透水功能層，在瀝青表面層下設(shè)置封層，以阻斷雨水向更下層流動，在路面表層范圍內(nèi)，允許雨水豎向和橫向流動，起到排除路面雨水的功能。

(二)透水瀝青路面II型。此類型又被成為半透排水式。在降雨量較大的地方，采用I型排水達(dá)不到足夠的排水能力，此時將采用II型結(jié)構(gòu)對路面進(jìn)行排水。II型結(jié)構(gòu)采用的是允許路表水進(jìn)入結(jié)構(gòu)層中的基層或者是墊層，在此結(jié)構(gòu)層中對雨水進(jìn)行橫向排水，隨即排入路側(cè)排水設(shè)施，通過此方法起到透水瀝青路面的排水工能。

(三)透水瀝青路面III型。透水瀝青路面III型，即為全透水式排水。該種類型的透水瀝青路面，允許路表水靜茹路面后透過面層，滲入路基。該種形式的透水瀝青路面，整個結(jié)構(gòu)都參與在透水功能中，具有良好的透水功能，并且可以很好的補(bǔ)充地下水，收集水資源。但是這類型的路面，由于雨水進(jìn)入路基，對公路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性具有嚴(yán)重的影響。

三、透水瀝青的功能

(一)透水瀝青減少水滑程度。公路路面設(shè)置中最基本的是要保證路面的排水功能，在幾乎所有的路面設(shè)計中都會根據(jù)地形等條件設(shè)置一定的橫坡度或者是縱坡度對路面起到排水效果。雨水降到路面，首先會將路表宏觀空隙填充完全，隨著雨水的增加，路面的積水增加，此時會在路表形成一層一定厚度的水膜，對行車造成一定的威脅。而采用多孔隙的透水瀝青路面，其孔隙率高達(dá)15%～20%，和普通路面瀝青相比，可以容許更多的雨水通過透水瀝青路面結(jié)構(gòu)中連通的孔隙迅速排走。保證道路表面無積水或者是少積水，增加雨天時公路的行車安全性。

(二)透水瀝青減少水霧。由于透水瀝青具有的擴(kuò)孔隙的特點(diǎn)，雨天可以迅速排走路表積水，降低了路表形成水膜的幾率，這樣一來，汽車在雨天行駛時，由于路面水膜的減少，行車中產(chǎn)生的水霧得以降低。

(三)透水瀝青緩解城市積水。采用透水瀝青鋪裝路面，在雨水天氣，由于透水瀝青具有的高孔隙率，大量雨水可通過這些孔隙迅速排到路表下方，然后與土地接觸，滲入土地，一方面可以緩解城市洪水侵襲，一方面可以補(bǔ)充地下含水層中的水量。既緩解了城市內(nèi)澇，又保護(hù)了生態(tài)資源。

四、透水瀝青存在的問題

(一)易剪切破壞。透水瀝青路面的優(yōu)點(diǎn)是多孔隙，這有利于雨水的散，也正是因為這樣的原因，為了滿足透水瀝青路面具有的高孔隙率，與傳統(tǒng)的瀝青路面相比較，它在強(qiáng)度、剛度、抗剪切能力方面較差，在車輛荷載的反復(fù)作用下，容易出現(xiàn)剪切破壞，在透水瀝青路面的使用過程中，應(yīng)該對通行的車輛進(jìn)行控制。

(二)易堵塞。同樣的，由于孔隙率較大，透水瀝青路面隨著使用時間的增加，孔隙將會被塵土、雨水中夾雜的物質(zhì)、路面破壞的顆粒物質(zhì)不斷填充，孔隙率將會不斷減少，透水能力逐漸降低。透水瀝青路面建成后，為了保持透水路面的透水能力，養(yǎng)護(hù)部門不得不增加道路的清洗次數(shù)，采用高壓水槍將阻塞孔隙的物質(zhì)沖洗干凈，已達(dá)到路面性能，這必將造成高額的使用成本。

(三)產(chǎn)生水損壞。透水瀝青路面通過高孔隙率不斷將路面雨水排流到路面一下，在行駛車輛的動荷載作用下，空隙中的水會產(chǎn)生一定的動水壓力，是的瀝青的粘附作用逐漸降低，在寒冷的冬季，凍融現(xiàn)象將會嚴(yán)重影響路面結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。

五、結(jié)論

在海綿城市的建設(shè)中，相對于傳統(tǒng)的瀝青路面，透水瀝青路面存具有更多的優(yōu)越性。透水瀝青路面作為海綿城市建設(shè)中的一項核心技術(shù)，被大家廣泛關(guān)注和研究，根據(jù)國外關(guān)于透水瀝青路面的使用，對于國內(nèi)的相關(guān)研究有著根本的幫助。研究透水瀝青，建設(shè)海綿城市，是一項可以顯著解決我國淡水資源，降低城市洪澇災(zāi)害，減少江河污染等問題的新興工程。在透水瀝青路面的使用過程中，也應(yīng)當(dāng)注重透水瀝青路面的清潔防護(hù)，保持透水瀝青路面孔隙率，保證透水瀝青的功能。