透水性材料在海绵城市建设中应用

柴同志

(武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023)

1 透水性材料的概述

渗透性材料是指铺装材料的表面可以吸收水，并且在这个过程中让水分子从表层渗入，并向下渗入基层中。根据其功能及适用场合，渗透性材料主要可分为四种：陶瓷透水砖、透水性混凝土材料、自然型透水材料和新型透水材料。在本文中，我们主要讨论陶瓷透水砖、透水性混凝土材料的发展历史以及在城市道路和建筑中的使用，包括在这个过程中所遇到的问题和思考。

1.1 透水砖的形成

渗水性材料最早是由荷兰人发明的，他们为了解决沿海建路中遇到的地面下陷、路面干涸开裂的问题，发明了最初的透水性材料——透水砖。且为了更好地解决这类问题，荷兰在透水砖的工艺上进行不断改进，最终形成了一种长宽高分别为20 cm,10 cm,5 cm的小型路面用砖。在道路的具体建设时，工人会刻意的让砖与砖之间应保持0.2 cm的间隙。这种组合设计使得雨水能够穿透砖块，尽可能的避免由于路面下方缺水引起的沉降过程。

1.2 透水性混凝土在国内的实践情况

透水混凝土的使用方法在西方一些国家已经成为一种习惯，其最早被用于路面街道，但随着透水材料的优点被更多人得知，其使用的范围也被扩展到诸如能够调节城市小气候的停车场、广场、生态公园、步行街等场所。直至现在，透水混凝土也在一些市政道路广场中大放光彩。

2000年，清华大学在就透水材料的透水性和抗压性等方面的研究取得突破。在透水混凝土的原材料中加入硅粉，制备出新型的透水混凝土。虽然从总体看来我国在透水混凝土的研究中取得了一些突破，但我国对透水性水泥混凝土基础材料的科学研究起步相对较晚，所以该体系的建设至今还没有完全成熟。虽然透水性混凝土材料和其他相关材料在国内的一些项目中得到了运用，可仍需要大量的技术来支持相关科学研究。

2 海绵城市的概念

海绵城市在国内属于较为新兴的一种城市建设理念，其提出的初衷是提升城市排水系统的效率，以及在日常生活中考虑把雨水为人所用，利用自然的力量和资源，建设出具有自然属性的现代化都市。2013年习近平总书记也对这一概念进行了明确指示，更加快了国内有关设施的建设。

2.1 我国海绵城市的提出以及发展历程

我国海绵城市项目进展相对其他发达国家较晚。2013年之前，只有个别的区域实行了基础版的海绵城市项目，在这之前海绵城市的概念还未普及，人们没有意识到海绵城市对日常城市管理所带来的方便和实惠。

在习近平总书记的号召之下，国家财政部、住建部、水利部等多部门共同发力，牵头建设了一系列的海绵城市相关项目。从那时起，海绵城市的规划和建设就开始全国范围内进行。截至目前，中央部委牵头已完成两批海绵城市试点城市的建设，积累了大量的建设经验。根据国家住建部要求，2020年前，全国城市建成区完成海绵城市建设面积不小于20%，2030年时该建设比例不小于80%。

2.2 海绵城市的意义

近年来，中国大城市面临大雨时的内涝问题日益突出，严重影响城市运行，对市民的日常生活造成了极大影响。而这些事件在造成损失的同时也引起了人们对于防止城市内涝以及相关设施建设的关注。除了人工干预(城市地下排水系统、城市防洪系统)外，我们还需要使用一种被动但有效的方式将内涝灾害消灭于无形之中。在行业旷日持久的讨论之中，海绵城市这一新颖概念提出，无疑给从业者以及城市建设决策者指明了方向。这一手段结合城市地下排水系统以及城市防洪系统，将城市的内涝可降到最低，缓解下雨天城市内涝的难题[2]。

海绵城市的目标实现有很多途径：一方面是利用雨水的下渗作用，其次是将雨水直接利用储存。通过以上两种方式，能够加强城市对淡水资源的利用效率，从而减少城市对给水的需求总量，有利于节约水资源。

3 透水性材料在海绵城市的使用现状

具有良好水渗透性的材料也是海绵城市的灵魂所在，其在城市内涝以及微气候调节等方面起着非常重要的作用。其良好的透水性使得城市面临内涝及热岛效应严重的状况之下，能够将主动干预以及被动防御紧密结合在一起，共同构建了缓解大城市面临的内涝及热岛难题。但值得注意的是，由于对透水性材料的深入研究还处于初期阶段，仍有一些地方需要改进，需要我们在不断的实践中进行完善。

3.1 透水性材料在海绵城市中的应用优势

海绵城市的建设和应用及其发挥出的优势不言而喻，2008年奥运会场馆就使用了透水性材料，真正意义上达成了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念。并且在实践过程中更多的材料生产者也在保证透水性材料经济实惠的同时倡导绿色环保。考虑材料美观对相关群体的吸引力，透水性材料开始真正的在城市设计中不断优化自身，注重材料特性与现实环境的相结合，在加快了材料发展速度的同时迎合了市场的需求，促进了整个产业的健康发展。

3.2 透水性材料在海绵城市应用中的不足

透水性材料良好的水渗透功能可以防止内涝并减轻城市热岛效应引起的连锁反应。科学合理地使用可以减少城市噪声，适当调整城市的小气候并防止内涝发生，以此提升城市宜居度。但是在海绵城市建设的实践过程中，透水材料的某些设计仍存在许多不足[3]。透水性砖的使用寿命比较短，并且大多数透水砖都是由标准的预制部件制成的。经过长期雨水侵蚀，碾压等原因，具有良好透水性的材料容易产生凹痕和裂缝，变得难以维护。因此使得透水砖维护工作所费的时间和精力大大增加。有研究表明，使用一年后，通常未经处理的透水材料的透水性将降低50%，由此可见，寻常的透水材料不适合大型路面。透水性好，抗压力强的透水材料由于成本高昂，也不适合大面积路面，因此在有的区域透水材料的使用就陷入了一种尴尬的局面。

4 结语

透水材料在海绵城市日常吸水，释水，存水等许多方面起着非常重要的作用。但是，我国渗水性材料研究起步相对较晚，材料的透水性仍在深入研究和优化中。渗水材料的性能，技术和美观程度的总体趋势虽然向好，但还需要一段较长的发展阶段。从业者也需要在这段时间内总结经验。而除了这些功能外，应更加注重材料的技术整合，加入自我预警，自我清洁等功能，以提升材料的实用性。整体来讲，实践中应保证透水性材料的功能性、实用性、美观性三者统一，使其达到最好的价值效果。