再生骨料在创建海绵城市中的应用

娄永忠，邓文华

（惠州学院建筑与土木工程学院，广东惠州 516007）

再生骨料在创建海绵城市中的应用

娄永忠，邓文华

（惠州学院建筑与土木工程学院，广东惠州 516007）

海绵城市是应对我国快速城镇化过程中出现的严重水环境问题而提出的一种新理念.本文通过对海绵城市开发技术的梳理，研究了再生骨料及其制品在建设海绵城市作为海绵体的现状、特性及其可实现的功能，以期为海绵城市建设提供借鉴.

海绵城市；再生骨料；透水性能；蓄水能力

1 引言

城市化是我国社会发展的一个重要阶段.我国城市化的一个典型特征便是以水泥面层、混凝土面层、沥青面层等硬质化面层替代原有的有较好透水性和蓄水能力的自然土质面层，其结果是城市不透水面积在不断扩大.城市不透水面积的增加使得雨水渗流路径和时间增加，当城市排水管网规划设计不当或部分堵塞失效、过载的情况下，强降雨发生时，雨水来不及快速排出和下渗，就容易导致城市内涝的发生.

据统计，世界上的主要城市不透水面积大都在50%以上【1】，我国北京、上海等大城市的平均不透水面积高达72%【2】.我国快速的城市化不仅改变了城市原有的自然生态环境，而且破坏了原有的自然水文循环机制，提高了城市内涝的发生频次，给我国城市发展带来了严重的危机与挑战.部分国内学者认为，建立完善的排涝体系，积极推进海绵城市试点工作是解决我国内涝问题的关键【3-5】.海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用.

2 再生骨料海绵体的研究与应用

2.1 海绵城市建设的技术方针

住房与城乡建设部于2014年10月出台了《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》，提出了海绵城市遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针，并建议了一些低影响开发技术的不同形式，如透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、渗透塘、渗井、湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、调节塘、植草沟、渗渠、植被缓冲带等.建设方针中的“渗”是减少屋面、路面和地面的硬质铺装，充分采用渗透和绿地技术，从源头减少径流；“滞”是通过植草沟、滞留带等工程措施，降低雨水汇集速度，延缓洪峰出现时间，降低排水强度，缓解降雨时的排水压力.“净”是通过人工湿地、生态滤池等措施过滤和降解汇流雨水中的污染物，达到净化水体、控制水源污染、保护城市水环境的目的.

无论哪种技术形式，都离不开海绵体发挥渗水、滞水、蓄水、净化的功能.传统意义上的海绵体包括：市政公共区域绿化广场、居住区景观营造中的透水景观铺装、可透水道路、可透水停车场、绿地、公园水系等，城市雨水就是通过这些“海绵体”下渗、滞蓄、净化、回用，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排.其中蓄水层起到了关键性的作用，传统的蓄水层通常采用天然砂石骨料，目前，我国的天然砂石资源面临枯竭，机制砂石的生产又需要开山炸石，导致环境破坏；而与此同时，我国城市建设中每年会产生约15×108t的建筑垃圾无处堆放，污染环境【6】.因而，在当前节能减排和环境保护的趋势下，利用再生骨料推动海绵城市的建设将实现一举两得.

2.2 再生骨料海绵体的研究现状和来源

2010年9月26日国家正式发布了《混凝土用再生粗骨料》【7】和《混凝土和砂浆用再生细骨料》【8】规范，并于2011年8月1日开始实施.国内学者对废弃混凝土再生粗骨料也开展了比较系统的研究，北京建筑工程学院、东南大学、华中科技大学已对废弃混凝土再生骨料进行了技术研发，同济大学对废弃混凝土骨料用于道路工程也进行了研究.

2008年，宁杭高速公路全长20.9 km的路段采用了透水混凝土路面，为目前国内最大的排水沥青路面铺装工程.2010年世博园内的人行广场、道路大量采用透水性铺装，通过渗透设施下渗、净化雨水.［9］

再生骨料是由废弃的混凝土经机械破碎得到，骨料本身黏附有较多的黏土、粉尘，还夹杂有沥青等杂质，在使用前，先经人工筛分，去除大颗粒和沥青杂质，然后用水冲洗，去除黏土和粉尘，再进一步筛分得到不同粒径的骨料，所得粒径为5～40 mm的骨料为再生粗骨料，粒径0.5～5 mm的骨料为再生细骨料.

城市化进程中，旧城改造、基础设施建设项目中都会产生的大量建筑垃圾，例如砖石、废弃混凝土块等，可以通过资源化的处置，变成可以继续使用的建材产品，运用到新的建设项目中，实现建筑垃圾资源化.例如：再生骨料可用于道路修建工程中的路面基层及底基层；或者作为原材料用于生产再生透水砖、再生护坡砖、再生空心砌块、保温砌块等.

2.3 再生骨料海绵体的吸水性

无论是透水砖还是透水混凝土，都是在材料内部形成联通的孔隙，使水分迅速通过，一般要求内部空隙率需要达到20%～30%才能满足透水要求.

根据国内学者研究，天然骨料的1 h和24 h吸水率无变化，均为0.1%；而再生砖骨料的1 h吸水率约为14%，24 h吸水率约为15%.吸水能力是天然骨料的140～150倍，说明再生砖骨料具有吸水率高、蓄水性好的优点；再生砖骨料表面粗糙，比表面积大，因此，再生砖骨料的蓄水系数优于天然骨料.再生砖骨料既能够充分吸水，又能有效保水，具有良好的蓄水涵养能力，作为蓄水层材料极为适合.将其作为蓄水层材料应用于海绵城市建设中，具有巨大的优势和潜力.【10】

2.4 再生骨料海绵体的应用实例

海绵城市建设中应用较为广泛的是再生景观透水砖，它是以再生骨料、水泥等为主要原料，加入适量的外加剂、颜料、加水搅拌后压制成型，经自然养护或蒸汽养护而成的具有较强透水性能的铺地砖.

其次是以再生骨料为基础进行的各种铺装、垫层的使用，包括市政公共区域绿化广场及居住区景观营造中的透水景观铺装；市政公共区域绿化广场、公园内可透水道路、居住区可透水道路；可透水停车场；公共区域绿化广场；公园内的绿地；公园水系；各级市政道路等.再生骨料海绵体透水性强的特点在上述应用实例中得到充分发挥.

2.5 再生骨料透水铺装的典型结构

（1）市政工程中，透水铺装的典型结构主要包含透水面层、透水找平层、透水基层、透水底基层和土基，如下图1所示.

图1 透水铺装的典型结构示意图

这其中，透水基层可以用再生骨料来进行填筑，透水面层部分可以用再生透水砖来进行铺设；中间的找平层就也可以用再生细骨料配置的砂浆.

（2）在市政公共区域绿化广场、公园内可透水道路、居住区可透水道路铺设中，典型结构如下图2、图3所示.

图2 步行道典型结构示意图

图3 车行道典型结构示意图

这其中，透水路基层就可以用建筑垃圾资源化再生骨料来进行填筑.

（3）再生骨料生产的植草砖铺设在可透水停车场中，典型结构如下图所示.

图4 停车场植草砖铺装典型结构示意图

3 再生骨料海绵体的功能

3.1 吸纳地表径流

再生骨料自身具有的较大孔隙率和渗透性，降雨产生的地表径流将通过再生骨料海绵体下渗到路基或土壤中，能大大降低由于降雨所产生的积水、内涝问题，减轻了城市管网的排水压力.

3.2 过滤地表径流

硬化路面的地表径流包含着大气悬浮物、杂质和有害物，若通过道路排水管道直接排入受纳水体引起公共水域的污染.据初步估计，城市雨水径流污染占水体污染负荷的比例在10%—20%【11】，再生骨料过滤层能将地表径流过滤、渗入到土壤和基层中，发挥过滤净化的功能.

3.3 美化生态环境

再生骨料的产品，例如植草砖等，可以有良好的透水性和透气性，保持土壤的湿度，有利于动植物生长所需的光、热、水及营养物质的补充与交换.对于保持地表生态环境、维护城市的生物多样性都起到积极的作用.

3.4 缓解城市热岛效应

再生骨料铺装的孔隙结构中储存的水分能够加强地上、地下的热量及水分交换，调节城市气候.与不透水铺装相比，透水性铺装的路面可降低路面温度约3到5摄氏度，从而有效缓解城市“热岛现象”和“干热现象”【12】.同时，再生骨料透水性铺装良好的吸音性有助于吸收车辆行驶时产生的噪声，降低城市噪音污染.

4 结论

（1）再生骨料及其相关衍生品可以在海绵城市建设中应用并普及，能消耗建筑垃圾，缓解建筑垃圾围城困局，带来积极的环境效益，有较好的应用前景.

（2）再生骨料及其衍生品符合绿色建材的特征，是具有“节能、减排、安全、便利和可循环”特点的建材产品.因此，完全符合海绵城市低影响开发的目标，是值得采用的海绵体，能成为构建城市良性水文循环的基础.

（3）再生骨料在海绵型城市建设中的推广应用，符合我国建筑废弃物资源化再利用的国策，可以更环保地打造可持续发展的生态文明社会.

［1］应君，张青萍.海绵城市理念下城市透水性铺装的应用研究［J］.现代城市研究，2016（7）：41-46.

［2］夏海山.城市建筑的生态转型与整体设计［M］.南京：东南大学出版社，2006：265.

［3］俞孔坚，李迪华，袁弘，等.“海绵城市”理论与实践［J］.城市规划，2015，39（6）：26-36.

［4］张旺，庞靖鹏.海绵城市建设应作为新时期城市治水的重要内容［J］.水利发展研究，2014（9）：5-7.

［5］鞠茂森.关于海绵城市建设理念、技术和政策问题的思考［J］.水利发展研究，2015（3）：7-10.

［6］陈家珑.我国建筑垃圾资源化利用现状与建议［J］.建设科技，2014（1）：9-12.

［7］中国国家标准化管理委员会.GB/T 25177-2010混凝土用再生粗骨料［S］.北京：中国标准出版社，2010.

［8］中国国家标准化管理委员会.GB/T 25176-2010混凝土和砂浆用再生细骨料［S］.北京：中国标准出版社，2010.

［9］张绿水，张青萍.上海世博园区雨水生态化处理技术分析［J］.南京林业大学学报：自然科学版，2011，35（4）：131-135.

［10］李显，张悦，陈家珑，等.海绵城市建设中再生骨料蓄水层蓄水能力的研究［J］.中国给水排水，2016，32（3）：86-88.

［11］李倩倩，李铁龙，刘大喜，等.天津市不同土地利用类型雨水径流污染特征［J］.环境污染与防治，2011（7）：22-26.

［12］刘连新，张伟勤.高原环境建筑材料［M］.北京：中国建材工业出版社，2010：110-112.

【责任编辑：吴跃新】

Application of Recycled Aggregate in Construction of Sponge City

LOU Yong-zhong，DENG Wen-hua
（School of Architecture and Civil Engineering，Huizhou University，Huizhou 516007，Guangdong China）

“Sponge city”is a new concept to solve serious problems of water environment in the process of rapid urbanization in China. Through the summarization on the technology policy of“sponge city”，recycled aggregate and its derivative’s research status are discussed and its characteristics and functions are researched.It can be reference for the construction of a“sponge city”.

sponge city；recycled aggregate；water permeability；water conservation capacity

TU984.11

A

1671-5934（2016）06-0096-03

2016-11-20

惠州市科技计划项目（2013B020015004）；惠州学院自然科学基金项目（2012YB19）

娄永忠（1979-），男，湖北孝感人，讲师，硕士，研究方向为绿色施工.