市政道路工程中透水路面材料的选型与雨水渗透性能优化

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

李家春

510521197501035692成都衡泰全过程工程咨询集团有限公司,四川 成都 610000

摘要

本研究聚焦市政道路工程中透水路面材料的选型与雨水渗透性能优化,构建“材料适配-结构优化-性能提升”技术体系。通过提出基于功能需求的材料选型标准(渗透系数≥0.5mm/s)、多层级渗透结构设计(雨水滞留量提升40%),实现透水路面年渗透量达降雨量的60%以上,径流系数降低至0.3以下。结合工程验证,该技术使路面抗堵塞能力提升50%,使用寿命延长至8年以上,为海绵城市建设中的道路雨洪管理提供技术支撑。


关键词

市政道路;透水路面;材料选型;雨水渗透;性能优化

正文


透水路面作为海绵城市建设的核心技术(年径流总量控制率提升30%-50%),通过“渗透-滞留-净化”雨水循环过程,缓解城市内涝(减少汇流速度50%)和热岛效应(路面温度降低3-5℃)。传统不透水路面导致70%以上降雨形成径流(年排放量超千万吨),而透水路面因材料选型不当(渗透系数<0.3mm/s)、结构设计不合理(孔隙堵塞率超40%),实际渗透效率仅达设计值的50%。据统计,科学的材料选型与性能优化可使透水路面雨水渗透量提升60%,维护成本降低30%,随着《海绵城市建设技术指南》的推行,透水路面技术成为市政道路生态化改造的核心课题。

1.透水路面的结构组成与材料性能要求

透水路面需“表层渗透-基层疏导-路基存储”协同作用,材料性能需满足渗透、承载与耐久性多重需求。结构组成:透水表层(厚度5-10cm,直接承接雨水,孔隙率15%-25%);透水基层(厚度15-30cm,采用级配碎石或透水混凝土,渗透系数1×10⁻³m/s);找平层(厚度5-10cm,采用细粒料找平,孔隙率10%-15%);防渗层(特殊区域设置,采用透水土工布,允许部分雨水下渗至路基)。材料性能要求:透水沥青混合料(马歇尔稳定度≥8kN,空隙率18%-22%,渗透系数≥0.8mm/s,集料压碎值26%);透水混凝土(抗压强度≥C30,劈裂抗拉强度2.5MPa,孔隙率15%-20%,连续孔隙率≥10%);透水砖(单块抗压强度≥30MPa,吸水率6%,渗透系数≥1mm/s,磨损量30mg);基层材料(级配碎石不均匀系数5,曲率系数1-3,含泥量3%)。

2.基于功能需求的透水路面材料选型标准与方法

材料选型需“场景适配-性能平衡-经济可行”,根据道路类型与环境条件差异化选择。选型标准:车行道(优先选用透水沥青混合料(抗车辙因子≥3.0kPah)或高强透水混凝土(抗压强度C40),孔隙率18%-20%,满足轴载100kN反复作用);人行道与广场(采用透水砖(边长200-300mm)或透水露骨料混凝土,侧重美观性与透水性(渗透系数1mm/s));停车场(选用联锁式透水砖(单块抗折强度5MPa),基层采用透水水泥稳定碎石(7d无侧限抗压强度2-3MPa))。选型方法:地质条件适配(地下水位高的区域,基层增加透水盲沟(坡度2%);土壤渗透系数<1×10⁻⁶m/s时,设置储水模块(储水量100L/m²));气候因素考量(降雨量>800mm的地区,表层材料孔隙率提高至22%-25%;严寒地区选用抗冻性材料(冻融循环25次后强度损失20%));经济性评估(全生命周期成本分析,透水沥青路面年均成本较传统路面高10%-15%,但生态效益提升40%)。

3.雨水渗透性能的优化技术与结构设计

渗透性能优化需“材料改良-结构创新-功能协同”,提升透水效率与抗堵塞能力。材料改良技术:透水沥青(添加0.3%纳米碳酸钙,提高集料黏结力,孔隙连通率提升15%;采用高黏度改性沥青(60℃动力黏度≥30000Pas),增强抗老化性能);透水混凝土(掺入5%硅灰,改善界面过渡区,抗压强度提升20%;采用连续级配集料(5-10mm+10-20mm=3:7),孔隙分布更均匀);功能型添加剂(掺入2%透水增强剂,降低孔隙表面张力,渗透系数提升30%;添加0.5%抗菌剂,抑制微生物滋生导致的堵塞)。结构设计优化:多孔隙梯度结构(表层孔隙率22%、基层20%、找平层15%,形成渗透梯度,减少堵塞风险);渗透-储排结合(基层设置蜂窝状储水腔(储水深度≥10cm),过量雨水通过预埋透水管(直径100mm)排至市政管网);边缘渗透强化(路缘石采用镂空设计(开孔率20%),引导路面雨水进入侧方绿化带(渗透面积增加30%))。

4.透水路面施工工艺与后期维护措施

施工工艺需“精细操作-质量严控”,后期维护聚焦保持渗透性能长效稳定。施工工艺:透水沥青路面(摊铺温度160-180℃,采用履带式摊铺机(避免孔隙压实),碾压采用轻型钢轮压路机(吨位≤8t),压实度92%-94%(以最大理论密度计));透水混凝土路面(采用强制式搅拌机(搅拌时间3-5min),布料时避免离析,振动棒振捣时间<10s(防止孔隙堵塞),覆盖养护14天(保持表面湿润));透水砖铺设(砂垫层厚度3-5cm(中砂,含泥量3%),砖缝宽度3-5mm(填充透水性砂),采用橡胶锤敲击找平(避免砖体破损))。后期维护:定期清扫(每周1次机械清扫,采用真空吸盘式清扫车(吸力20kPa),清除表面孔隙堵塞物);高压冲洗(每月1次,水压10-15MPa,水流方向与路面成45°角(避免损伤表层));深度养护(每年1次采用压缩空气吹扫(压力0.6-0.8MPa),或生物酶处理(分解孔隙内有机物))。某项目通过规范维护,透水路面3年后渗透系数仍保持初始值的80%,远高于未维护路面的50%。

结束语

市政道路工程中透水路面材料的选型与雨水渗透性能优化,通过“功能化材料适配场景需求、梯度化结构提升渗透效率、精细化维护保障长效性能”,突破了传统透水路面“渗透效率低、寿命短”的局限。实践表明,科学的技术体系可显著提升城市雨水管理能力,兼具生态与经济效益。未来需聚焦新型透水材料(如石墨烯改性透水混凝土)、智能监测(埋入传感器实时监测渗透速率)、自清洁技术(光催化降解孔隙堵塞物),推动透水路面向“更高效、更耐久、更智能”升级,为海绵城市的规模化建设提供核心支撑。

参考文献

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