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海绵城市都需要哪些建筑材料(1)

在城镇化的大背景下,我国每年有一千多万人进城,新建成的建筑相当于世界建筑总量的一半若继续采用传统开发模式,城市地表径流量就会大幅度增加,引发洪涝集水,河流水系生态恶化、水污染加剧等问题,因此需要引进海绵城市的减少模式。海绵城市是指采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施,充分发挥建筑、道路、绿地和水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。要实现上诉愿景,海绵城市建设的设施及材料选型非常关键,但国内海绵城市建设刚刚起步,几乎没有人进行过此方面的探索。本文对海绵城市设施及材料选型进行探讨,推荐不同条件下的优化组合,为相关研究垫底基础。
 1、设施材料概况
 海绵城市___低影响开发(LID)技术按主要功能一般可分为渗透、储存、调节、传输、截污净化等几类。通过各类技术的组合应用,可实现径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等目标。实践中,应结合不同区域水文地质、水资源等特点及技术经济分析,按照因地制宜和经济高效的原则选择低影响开发技术及其组合系统。各类低影响开发技术又包含若干不同形式的低影响开发设施,主要有透水设施、初期雨水弃流设施、调蓄设施、过滤装置、下沉式绿地、生物滞留设施、渗管/渠等,本文对部分设施的材料性能进行分析比较。
 1.1透水设施
 透水产品具有多孔自透水功能,其技术性能指标符合《透水路面砖和透水路面板》(GT/T25993)标准要求。
 1.1.1透水沥青混凝土
 透水沥青混合料,实质上是一种主要由单一粒径碎石组成的,有相对较大孔隙率的间断级配沥青混合料。这种结构的特点是粗颗粒集料彼此紧密相连,细集料较少,混合料的空隙率较大(通常大于20%)。透水沥青混凝土强度较高,可使用于非重载的机动车道。采用透水铺装路面对,为避免雨水侵入路基,影响道路强度,在路面结构的基层和中下面层采用非透水性材料,在上面层采用透水沥青混凝土,雨水进入透水沥青混凝土面层采用透水沥青混凝土,雨水进入透水沥青混凝土面层结构的内部,从不透水顶面沿横坡排至盲沟或路测分隔带中,若与人行道相接时,在基层埋设排水管,纵向收集雨水,每隔一段距离排至雨水检查井内。其结构示意见图1. 

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 1.1.2透水水泥混凝土
 透水水泥混凝土是指材质为沙、水泥、水、再添加一定比例的透水剂而制成的混凝土制品。与普通砖相比,混凝土透水砖具有透水性、保水性、防滑功能、降噪功能。与树脂透水砖、陶瓷透水砖、缝隙透水砖等其他材料透水砖相比,混凝土透水砖生产成本低、制作流程简单、易操作、广泛用于非机动车道、人行道、广场和荷载较小的道路中。
 1.1.3生态砂基透水砖
 生态砂基透水砖是通过“破坏水的表面张力”的透水原理,有效解决传统透水材料通过孔隙透水易被灰尘堵塞及“透水与强度”、“透水与保水”相矛盾的技术难题,常温下免烧结成型,以沙漠中风积沙为原料生产出的一种新型生态环保材料。其水渗透原理和成型方法被建设部科技司评审为国内首创,并成功运用于“鸟巢”,水立方、上海世博会中国馆,中南海办公区,国庆六十周年长安街改造等国家重点工程。生态砂基透水砖经过发展和改良,种类也逐渐增多,如硅砂滤水砖/石/岩、陶瓷硅砂透水砖等。硅砂滤水砖,硅砂滤水石及硅砂滤水岩强度等级见表1.


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 由于强度等级不同,硅砂滤水砖适用于人行道,广场、甬道等非机动车道路面铺装,硅砂滤水石、硅砂滤水岩适用于慢行车道,停车场等路面铺装。硅砂滤水砖主要有以下优点,以风积沙为原料,免烧结成型,节能环保,化害为利,不易被灰尘堵塞,透水的同时具有过滤净化水的功能,接通地气,下雨不湿鞋,下雪不结冰,可再生循环利用。
 陶瓷硅砂透水砖据欧透水、透气、防滑、减躁等诸多特点。可广泛铺设与人行道、广场、公园及住宅区等。降雨时,雨水可迅速渗入地下,涵养地下水,减轻城市热岛效应,良好的抗冻融性可承受北方地区的冻融环境。陶瓷硅砂透水砖外表美观,制作工艺特殊,其透水机理是通过破坏水的表面张力,提高雨水的渗透力,透过微空隙透水,解决了传统透水材料依靠大孔隙透水而被灰尘堵塞和透水系数衰减大的难题。
 1.2弃流过滤装置
 1.2.1电动弃流装置
 电动弃流装置可调节弃流量大小(1~5mm)。弃流分流器平时处于开启状态。降雨时,雨量传感器在降雨量达到控制值时,将指令传至控制箱,关闭弃流器,弃流状态结束,开始收集雨水,待达到设定的装置状态后,装置复位。
 电动弃流装置的自动控制设计,能对前期污染的雨水实况控制排放,在暴雨时实现完全分流,功能齐全,节省人力。缺点是过多使用电子元件,耗电、损坏和维修频率较高。电动弃流装置适用于别墅、住宅小区屋面、商务楼等屋面雨水的弃流、过滤等需精确控制弃流量的区域。
 1.2.2浮球阀式弃流装置
 在弃流装置内设有浮球阀,随着水位的升高,浮球阀逐渐关闭,当收集到一定雨量后,浮球阀完全关闭,弃流后的雨水沿旁通管流至雨水收集管道。浮球阀式弃流装置可用于道路雨水收集,分散控制。
 1.3调蓄设施
 1.3.1钢筋混凝土蓄水池可用作雨水回用为主要目的的场合,水体滞留不超过5d。钢筋混凝土蓄水池综合造价800~1500元/m³。但钢筋混凝土蓄水池施工工艺复杂,工序多(支模、绑钢筋、浇筑、养护等),同时对施工场地的条件要求较高。钢筋混凝土蓄水池自重大,易产生不均匀沉降。一旦破坏,修复加固较困难,不易清理,有二次污染的风险。混凝土水池为一次性使用,寿命结束后会产生大量建筑垃圾。
 1.3.2 pp模块
 PP模块是由可循环使用的嵌段共聚丙烯(PPB)经一次注塑成型的单元长方体,能通过各种方式组装成一个结构整体,其功能用于储存雨水。在以下渗,补充地下水位为目的时优先考虑PP模块。
 PP模块组装效率高,施工安装方便,仅为传统水池施工周期的1/3,可长时间储水。抗压能力强,空隙率达95%以上。但由于结构复杂,PP模块清洗较不方便,维护困难。
 1.3.3硅砂蓄水池
 硅砂蓄水池由硅砂透水砌块与硅砂滤水砌块组合成“蜂窝状”的净水储水池,以径流控制为主要目的时推荐采用。收集后的雨水汇入净水蓄水池中进行储存保鲜,储存保鲜系统是通过模拟地下水地层中储存的结构原理储水,底部铺设的透气防渗砂具有透气不透水的功能,能够接通地气,实现水体与底层间的离子交换,起到对水质的保鲜作用

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