透水砖铺地结构设计

透水砖铺地结构 中国人居环境学会 2007-10-6 0:34:13 从我国的工程实践出发，刚性结构地面铺装主要是指以混凝土、贫混凝土和灰土为基层 的混凝土砖或石材铺装地面，其设计基础是以非透水性刚性材料提高地基的地耐力，而铺设在 其上的地面砖主要起到装饰作用并在一定程度上加强地面的整体性和承载能力。 柔性结构地面铺装这里指，以透水性级配碎石为基层、粗砂为找平层和缓冲层、高强度 透水性地砖为面层和主要承载体的块体材料铺装地面。起设计基础是以非粘结性的砾状材料来 加强地基的承载力，高强透水地砖与基层的结合及砖与砖之间的结合为柔性非粘结体结合，地 砖起到承载、传递荷载和装饰的作用。二者结构示意如下（见图1）： 1、比较柔性结构地面铺装，刚性结构地面铺设具有以缺陷： (1) 基层为刚性体，而面层则为块状非粘结结合的地砖，地砖与基层之间有胶凝材料连接，形成了“刚性—刚性联接”，地砖在集中荷载的作用下（车轮、物品装卸、施工机具等），极易造成断裂和破碎。透水砖的特性是 抗压强度高而抗折强度低，刚性结构中的基层本身已具备良好的抗压性能，这时地面砖的抗压 性能并不能完全地被利用，相反，其薄弱的抗折强度在这一结构体系下将体现的异常突出；而 柔性结构地面铺装则是从上到下都是非粘结型结合，在集中荷载作用下，高抗压强度的地面砖 起到了有效的力学传递的作用，其下层找平砂还起到力学缓冲的作用。同时柔性结合的骨料之 间在挤压的作用下具有一定的弹性复位能力，地面砖薄弱的抗折强度物理性能在这一结构体系 下能够得到极大的保护。 (2) 几乎任何地质条件的地面在长时间的服 役期间，均存在一定程度的地基基础非均匀沉降，这时，刚性基础将不可避免地出现裂缝，而 其面的地面砖由于是柔性连接，我们无法及时发现并维护，日积月累，地面砖下便形成了“空 骨”，形成空骨的基础将造成铺面的严重破坏和极大程度地缩短铺装地面的使用寿命。 (3) 刚性结构基础一般为混凝土、贫混凝土、或石灰基灰土，都属碱性材料，并与地面砖形成直接结合，使得具有渗 透呼吸性能的透水砖表面在雨水的作用下产生严重的泛碱现象；而柔性结构铺装属干法施工， 除地面砖的碱份可能形成一定程度的泛碱外，没有过剩的泛碱源，表面白桦的可能性可大幅降 低，实践证明，高密实度的高品质透水砖在柔性结构体系下的白桦现象较刚性结构铺设效果好 得多。 (4) 尤其以混凝土为基层的刚性结构铺装，属典型的湿法作业，需要大型施工机具的同时，还造成我国北方地区冬季 施工的巨大困难和施工隐患。 (5) 在同等使用条件下，刚性结构基层无论材料还是施工成本都将远远大于柔性结构基础。但在某些基础地质条件非常恶劣的情况下（如 软土地基、盐碱地、淤泥质土壤、渣土、渗透性极差的粘性土质等），为了提高地耐力，根据 设计计算需要，也可能必须选用刚性基础。美国、德国、日本和中国每年超过千万平方米的柔 性结构铺设实践证明，柔性结构铺装可适用于多数情况下各种荷载和流量的道路、广场、庭院、 体育场馆等场所。 (1) 社会上广为流传的“下 雨不湿脚，下雪不滑倒”的透水性地面铺装，真正体现了“以人为本”人文精神。而径流成河的硬化地面则被人们形容为“下雨拿伞头朝天！”（雨伞用来挡车行溅泥）。 (2) 透水性地面有着良好的储水功能，周遍植被所需要的水可直接来源于大自然。实际上，铺装面以下是一个连通器，只要 有水源的地方，其周边可同时得到了供给，这样，园林绿化维护量将大大减少，维护费用也同 时大幅度降低。 (3) 城市中大量的热量排放（汽车、人流、照明、 工业能源等）和光源的集中储存，造成了城区温度比郊区高的现象，被称为城市“热岛效应”。 透水性地面储存水分的同时，在太阳辐射的作用下（地表与地下的温差）形成了蒸发，水的蒸 发是吸热过程，大量的显热和潜热被吸收，从而有效缓解了城市的“热岛效应”。 (4) 透水性基层对于地表水起到过滤的作用，部分地表污染源渗入土壤中能够得到及时的吸收或降解，同时多孔透水材料 利用自身的多孔结构在水中可形成适于水生动植物生长的良好空间环境，这些水生动植物也可 有效地净化污水；雨雪通过透水性基层直接渗透到土壤中，大大减少了地表径流的可能，市政 排水设施可适当减少。 透水性铺装能够改善城市声光环境 透水性铺装依靠其特有的多孔结构，通过摩擦和空 气运动的粘滞阻力，将部分声能转化成热能，从而起到有效的吸声降噪的作用。另一方面，不 规则的透水砖多孔表面使投射到它上面的光线产生散射，可有效避免光滑地砖和石材常常出现 的定向反射所造成的眩光现象，及时渗透能够彻底消除表面积水，从而消除了由于积水所造成 的“夜间眩光”的可能，有利于城市的交通安全的改善。