透水砖在城市市政道路工程中的应用
城市道路是市民通行的主要交通网络,同时也是城市排水的主要依托。道路废弃物和汽车尾气排放物污染严重,常随着降雨包含于地表降雨中,是城市地表水和地下水的主要污染源。如果道路雨水直接排放,不仅会造成降雨资源浪费和环境污染,而且会造成由于城市路面的过度硬化和雨污管网建设滞后导致的城市内涝,严重影响了群众出行和生命财产安全。因此,很有必要改变城市市政道路建设的思路,逐渐重视“海绵城市”理念的应用。随着住建部于2014年10月发布《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》,“海绵城市”的理念逐渐深入人心。当前“海绵城市”建设的主要内容是低影响开发(LID)雨水系统的构建,在这其中透水铺装因其良好性能和突出优势在市政道路中应用越来越多,成为海绵城市建设中的重要组成部分。
透水砖起源于荷兰,自上世纪90年代进入国内,已在城市小区和道路铺装中应用多年,积累了丰富的实践经验。透水砖在减缓地表径流、涵养水源、调节城市微气候、缓解热岛效应、控制水体污染、降低噪音等方面具有显著的生态效益,其优良的生态性能让多余的雨水从城市灾害变为城市资源。同时,由于透水砖覆盖土面,能够美化路面、抑制扬尘、保护环境。因此,透水砖的使用会给现代化城市带来巨大的生态效益和经济效益。
1透水砖的分类透水砖具有通水、保水特性,根据其本身的透水性能可分为透水、微透水、不透水三类。透水砖的透水功能是依靠砖体表面分布大量的连通孔隙实现的,不透水和微透水砖是通过在砖体铺装过程中相邻砖体间留有一定缝隙达成透水作用的。根据合成方式不同透水砖可分为陶瓷类和非陶瓷类。陶瓷透水砖多以固体建筑废料、生活垃圾、市政垃圾等为主要原料,通过粉碎、合理的级配、成型、烘干、高温烧制而成,具有透水性好、抗压强度高、耐久性能好、抗冻防滑性好、环境友好及资源节约等优点。其中,高透水性环保陶瓷透水砖具有较高的抗折、抗压强度,既满足国标要求,又具有高透水性能、高防滑性能及保水性能,具有广阔的市场应用潜力。非陶瓷透水砖以无机非金属材料为原料,通过有机或无机粘结剂的粘结、成型、固化而成,无需烧结。
2透水砖特性分析
2.1透水砖的优点透水砖作为新型道路铺装材料,性能优越。相较于传统的硬质铺装材料,透水性材料可以有效减少雨水径流,缓解城市内涝,同时促进雨水渗透、储存和净化,具有显著的优点和广阔的应用前景。
(1)缓解城市地表径流。透水砖具有良好的透气、透水和保水性,雨水可以通过其内部连通孔隙渗透。在下雨天,路面积水可以通过透水砖快速渗透到地下,有利于雨水回收,减轻城市排水压力,防止地表水域污染。此外,在北方地区的下雪天还可以将融化的积雪及时渗入地下,避免气温低路面结冰,保障行人安全。
(2)调节地下水资源平衡。降雨时雨水通过透水砖渗入下部土层,补充浅层地下水,提高地下水位,有效地保护地下水资源。在大多数城市市区不透水的硬化地面占总面积的比例较大,铺装透水砖可以有效缓解不透水地面对于地下水资源的负面影响,维持地下水生态平衡。
(3)净化水质、减少污染。透水铺装一般具有透水面层、找平层、基层和底基层等多层次的内部结构,可通过结构层的吸附、过滤和截留等作用去除径流雨水中的污染物。有研究人员曾做过透水铺装试验,结果表明透水砖对悬浮物(SS)、总磷(TP)和Zn的平均去除率分别可达98.15%、97.33%和97.58%,表明透水铺装在城市降低污染、保护环境等方面具有巨大发展潜力。
(4)降低“城市热岛”效应。渗透铺装过去很多城市道路建设过程中,大量使用水泥、混凝土等建筑材料,在改善交通和美化城市的同时,也对城市气候和生态环境造成了影响。透水铺装指通过透水混凝土、透水砖铺装到市政道路上,能够让雨水快速渗透到地下,补充地下水源,增加土壤的湿度,缓解“城市热岛”效应,保护城市生态环境。
砌块产品在市政工程上的应用
北京现代化大都市建设进程在逐渐加快，新的形势对北京的基础设施建设提出了更高的要求，环保型、高质量、品位的建筑材料已成为都市建设的时尚。混凝土砌块产品以前基本上仅用做墙体材料，在建筑物方面使用较广泛，在市政道路工程上使用较少。在经过专家多次论证之后，河北钦芃新型建材有限公司投资引进先进的美国BESSER砌块生产线，生产高速公路使用的干硬性混凝土小构件。在2023年北京相继通车的128公里高速公路中，路面混凝土小构件全部采用本公司产品，供应总量158万块，既满足了重点工程大批量集中供应的需要，又大大提高了混凝土构件质量，得到社会各界好评，利用砌块设备生产干硬性混凝土小构件也广泛得到使用。
一、市政道路工程塑性混凝土小构件状况
以往市政道路工程，混凝土小构件多采用浇注成型的塑性混凝土，其主要缺陷有以下几点：
1.由于加工工艺和模具的变形等问题，使构件的外观尺寸偏差较大。
2.抗冻融能力差，在以往的市政道路工程中，由于采用的是塑性混凝土小构件，经过一两年后陆续产生酥裂、脱皮等现象，耐久性差。
3.外观光洁和抗渗性差，不利于环保，水不能渗漏，不能吸收汽车噪音。
二、公司概况及设备特点
河北钦芃新型建材有限公司前身为三河市坦萨新型建材有限公司，从事混凝土砌块生产行业近20年，2017年公司新址迁入河北省玉田工业园区，总投资1.1亿元，占地80亩，年设计生产能力50万立方米，可以满足200万平方米的建筑需求，交通条件便利，地理位置优越，有专业人员、管理人员30余人。选用美国BESSER全自动砌块生产线，主要有以下几个特点：
1.生产能力大。高速公路工程混凝土构件需求量大，供应时间集中，作坊式生产规模难以满足工程需求。玛莎设备日生产能力1.5万块，完全能够满足工程大批量需求。
2.先进的电子控制系统。生产设备的搅拌系统、成型系统，均由电子计算机来控制完成，搅拌系统的配料**，各种材料的误差微乎其微，保证了产品的质量。
3.产品几何尺寸准确。公司所有模具全部体系化定制，其加工精度高，产品几何尺寸准确。
4.产品成型压力大。此设备采用伺服式震动电机，震动和布料均匀，成型压力达600t，保证了产品的密实度，确保产品质量，强度大大提高。
三、公司的主要产品及特点
目前公司产品在市政道路工程使用中，主要有三大类。
第一类：路用无筋小构件，此类在市政道路工程中应用较多，主要产品包括各种路缘石、护砌工程中的上下坡脚、各类护砌砖、大方砖、六棱砖等路用产品。
第二大类：砌块产品中主要包括有挡土墙砌块、装饰性劈裂砌块及水工护坡生态砌块等。
第三大类：各种彩色步道砖，此产品种类多，大面积应用于人行步道及地面硬化。
另外公司市政产品还有装配式混凝土预制构件及检查井模块，均严格按照相关图集标准进行生产。
产品主要有以下几个特点：
1.产品几何尺寸标准**：由于采用体系化定制的模具，产品几何尺寸偏差小于2毫米。
2.强度高：由于搅拌系统布料**，成型压力大，同时采用蒸汽窑养生，所以产品强度高，值达C50 混凝土标准。
3.抗冻融能力强：采用抗冻融循环200次的配比，加之干硬性混凝土的特点，很好的解决了冻裂、脱皮现象，根治了以往塑性成型混凝土小构件中存在的问题。
4.防滑、降噪性能好：由于干硬性混凝土产品的特点，突出了“以人为本”的人文理念，产品表面摩擦性好，防滑性好，保证行人及交通安全。同时，由于表面粗糙，吸声性能好，对降低交通噪音污染有很好的效果。
5.产品渗透性好：产品具有一定的孔隙率，渗水性能好，将路面水渗入地下，保持水土不流失。空气干燥时，地下表面水通过缝隙蒸发至空气中，保证空气湿度，即干硬性混凝土产品具有“呼吸功能”。
6.便于地下设施的维护：作为各种道路的**产品，当须进行地下维护时，此产品可反复使用，避免“开拉锁”的现象发生。
