婁永忠，鄧文華

（惠州學(xué)院建筑與土木工程學(xué)院，廣東惠州 516007）

再生骨料在創(chuàng)建海綿城市中的應(yīng)用

婁永忠，鄧文華

（惠州學(xué)院建筑與土木工程學(xué)院，廣東惠州 516007）

海綿城市是應(yīng)對(duì)我國(guó)快速城鎮(zhèn)化過程中出現(xiàn)的嚴(yán)重水環(huán)境問題而提出的一種新理念.本文通過對(duì)海綿城市開發(fā)技術(shù)的梳理，研究了再生骨料及其制品在建設(shè)海綿城市作為海綿體的現(xiàn)狀、特性及其可實(shí)現(xiàn)的功能，以期為海綿城市建設(shè)提供借鑒.

海綿城市；再生骨料；透水性能；蓄水能力

1 引言

城市化是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要階段.我國(guó)城市化的一個(gè)典型特征便是以水泥面層、混凝土面層、瀝青面層等硬質(zhì)化面層替代原有的有較好透水性和蓄水能力的自然土質(zhì)面層，其結(jié)果是城市不透水面積在不斷擴(kuò)大.城市不透水面積的增加使得雨水滲流路徑和時(shí)間增加，當(dāng)城市排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)不當(dāng)或部分堵塞失效、過載的情況下，強(qiáng)降雨發(fā)生時(shí)，雨水來不及快速排出和下滲，就容易導(dǎo)致城市內(nèi)澇的發(fā)生.

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上的主要城市不透水面積大都在50%以上【1】，我國(guó)北京、上海等大城市的平均不透水面積高達(dá)72%【2】.我國(guó)快速的城市化不僅改變了城市原有的自然生態(tài)環(huán)境，而且破壞了原有的自然水文循環(huán)機(jī)制，提高了城市內(nèi)澇的發(fā)生頻次，給我國(guó)城市發(fā)展帶來了嚴(yán)重的危機(jī)與挑戰(zhàn).部分國(guó)內(nèi)學(xué)者認(rèn)為，建立完善的排澇體系，積極推進(jìn)海綿城市試點(diǎn)工作是解決我國(guó)內(nèi)澇問題的關(guān)鍵【3-5】.海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用.

2 再生骨料海綿體的研究與應(yīng)用

2.1 海綿城市建設(shè)的技術(shù)方針

住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部于2014年10月出臺(tái)了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》，提出了海綿城市遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針，并建議了一些低影響開發(fā)技術(shù)的不同形式，如透水鋪裝、綠色屋頂、下沉式綠地、滲透塘、滲井、濕塘、雨水濕地、蓄水池、雨水罐、調(diào)節(jié)塘、植草溝、滲渠、植被緩沖帶等.建設(shè)方針中的“滲”是減少屋面、路面和地面的硬質(zhì)鋪裝，充分采用滲透和綠地技術(shù)，從源頭減少?gòu)搅鳎弧皽笔峭ㄟ^植草溝、滯留帶等工程措施，降低雨水匯集速度，延緩洪峰出現(xiàn)時(shí)間，降低排水強(qiáng)度，緩解降雨時(shí)的排水壓力.“凈”是通過人工濕地、生態(tài)濾池等措施過濾和降解匯流雨水中的污染物，達(dá)到凈化水體、控制水源污染、保護(hù)城市水環(huán)境的目的.

無論哪種技術(shù)形式，都離不開海綿體發(fā)揮滲水、滯水、蓄水、凈化的功能.傳統(tǒng)意義上的海綿體包括：市政公共區(qū)域綠化廣場(chǎng)、居住區(qū)景觀營(yíng)造中的透水景觀鋪裝、可透水道路、可透水停車場(chǎng)、綠地、公園水系等，城市雨水就是通過這些“海綿體”下滲、滯蓄、凈化、回用，最后剩余部分徑流通過管網(wǎng)、泵站外排.其中蓄水層起到了關(guān)鍵性的作用，傳統(tǒng)的蓄水層通常采用天然砂石骨料，目前，我國(guó)的天然砂石資源面臨枯竭，機(jī)制砂石的生產(chǎn)又需要開山炸石，導(dǎo)致環(huán)境破壞；而與此同時(shí)，我國(guó)城市建設(shè)中每年會(huì)產(chǎn)生約15×108t的建筑垃圾無處堆放，污染環(huán)境【6】.因而，在當(dāng)前節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的趨勢(shì)下，利用再生骨料推動(dòng)海綿城市的建設(shè)將實(shí)現(xiàn)一舉兩得.

2.2 再生骨料海綿體的研究現(xiàn)狀和來源

2010年9月26日國(guó)家正式發(fā)布了《混凝土用再生粗骨料》【7】和《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》【8】規(guī)范，并于2011年8月1日開始實(shí)施.國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)廢棄混凝土再生粗骨料也開展了比較系統(tǒng)的研究，北京建筑工程學(xué)院、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)已對(duì)廢棄混凝土再生骨料進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)，同濟(jì)大學(xué)對(duì)廢棄混凝土骨料用于道路工程也進(jìn)行了研究.

2008年，寧杭高速公路全長(zhǎng)20.9 km的路段采用了透水混凝土路面，為目前國(guó)內(nèi)最大的排水瀝青路面鋪裝工程.2010年世博園內(nèi)的人行廣場(chǎng)、道路大量采用透水性鋪裝，通過滲透設(shè)施下滲、凈化雨水.［9］

再生骨料是由廢棄的混凝土經(jīng)機(jī)械破碎得到，骨料本身黏附有較多的黏土、粉塵，還夾雜有瀝青等雜質(zhì)，在使用前，先經(jīng)人工篩分，去除大顆粒和瀝青雜質(zhì)，然后用水沖洗，去除黏土和粉塵，再進(jìn)一步篩分得到不同粒徑的骨料，所得粒徑為5～40 mm的骨料為再生粗骨料，粒徑0.5～5 mm的骨料為再生細(xì)骨料.

城市化進(jìn)程中，舊城改造、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目中都會(huì)產(chǎn)生的大量建筑垃圾，例如磚石、廢棄混凝土塊等，可以通過資源化的處置，變成可以繼續(xù)使用的建材產(chǎn)品，運(yùn)用到新的建設(shè)項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾資源化.例如：再生骨料可用于道路修建工程中的路面基層及底基層；或者作為原材料用于生產(chǎn)再生透水磚、再生護(hù)坡磚、再生空心砌塊、保溫砌塊等.

2.3 再生骨料海綿體的吸水性

無論是透水磚還是透水混凝土，都是在材料內(nèi)部形成聯(lián)通的孔隙，使水分迅速通過，一般要求內(nèi)部空隙率需要達(dá)到20%～30%才能滿足透水要求.

根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者研究，天然骨料的1 h和24 h吸水率無變化，均為0.1%；而再生磚骨料的1 h吸水率約為14%，24 h吸水率約為15%.吸水能力是天然骨料的140～150倍，說明再生磚骨料具有吸水率高、蓄水性好的優(yōu)點(diǎn)；再生磚骨料表面粗糙，比表面積大，因此，再生磚骨料的蓄水系數(shù)優(yōu)于天然骨料.再生磚骨料既能夠充分吸水，又能有效保水，具有良好的蓄水涵養(yǎng)能力，作為蓄水層材料極為適合.將其作為蓄水層材料應(yīng)用于海綿城市建設(shè)中，具有巨大的優(yōu)勢(shì)和潛力.【10】

2.4 再生骨料海綿體的應(yīng)用實(shí)例

海綿城市建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛的是再生景觀透水磚，它是以再生骨料、水泥等為主要原料，加入適量的外加劑、顏料、加水?dāng)嚢韬髩褐瞥尚?，?jīng)自然養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的具有較強(qiáng)透水性能的鋪地磚.

其次是以再生骨料為基礎(chǔ)進(jìn)行的各種鋪裝、墊層的使用，包括市政公共區(qū)域綠化廣場(chǎng)及居住區(qū)景觀營(yíng)造中的透水景觀鋪裝；市政公共區(qū)域綠化廣場(chǎng)、公園內(nèi)可透水道路、居住區(qū)可透水道路；可透水停車場(chǎng)；公共區(qū)域綠化廣場(chǎng)；公園內(nèi)的綠地；公園水系；各級(jí)市政道路等.再生骨料海綿體透水性強(qiáng)的特點(diǎn)在上述應(yīng)用實(shí)例中得到充分發(fā)揮.

2.5 再生骨料透水鋪裝的典型結(jié)構(gòu)

（1）市政工程中，透水鋪裝的典型結(jié)構(gòu)主要包含透水面層、透水找平層、透水基層、透水底基層和土基，如下圖1所示.

圖1 透水鋪裝的典型結(jié)構(gòu)示意圖

這其中，透水基層可以用再生骨料來進(jìn)行填筑，透水面層部分可以用再生透水磚來進(jìn)行鋪設(shè)；中間的找平層就也可以用再生細(xì)骨料配置的砂漿.

（2）在市政公共區(qū)域綠化廣場(chǎng)、公園內(nèi)可透水道路、居住區(qū)可透水道路鋪設(shè)中，典型結(jié)構(gòu)如下圖2、圖3所示.

圖2 步行道典型結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 車行道典型結(jié)構(gòu)示意圖

這其中，透水路基層就可以用建筑垃圾資源化再生骨料來進(jìn)行填筑.

（3）再生骨料生產(chǎn)的植草磚鋪設(shè)在可透水停車場(chǎng)中，典型結(jié)構(gòu)如下圖所示.

圖4 停車場(chǎng)植草磚鋪裝典型結(jié)構(gòu)示意圖

3 再生骨料海綿體的功能

3.1 吸納地表徑流

再生骨料自身具有的較大孔隙率和滲透性，降雨產(chǎn)生的地表徑流將通過再生骨料海綿體下滲到路基或土壤中，能大大降低由于降雨所產(chǎn)生的積水、內(nèi)澇問題，減輕了城市管網(wǎng)的排水壓力.

3.2 過濾地表徑流

硬化路面的地表徑流包含著大氣懸浮物、雜質(zhì)和有害物，若通過道路排水管道直接排入受納水體引起公共水域的污染.據(jù)初步估計(jì)，城市雨水徑流污染占水體污染負(fù)荷的比例在10%—20%【11】，再生骨料過濾層能將地表徑流過濾、滲入到土壤和基層中，發(fā)揮過濾凈化的功能.

3.3 美化生態(tài)環(huán)境

再生骨料的產(chǎn)品，例如植草磚等，可以有良好的透水性和透氣性，保持土壤的濕度，有利于動(dòng)植物生長(zhǎng)所需的光、熱、水及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的補(bǔ)充與交換.對(duì)于保持地表生態(tài)環(huán)境、維護(hù)城市的生物多樣性都起到積極的作用.

3.4 緩解城市熱島效應(yīng)

再生骨料鋪裝的孔隙結(jié)構(gòu)中儲(chǔ)存的水分能夠加強(qiáng)地上、地下的熱量及水分交換，調(diào)節(jié)城市氣候.與不透水鋪裝相比，透水性鋪裝的路面可降低路面溫度約3到5攝氏度，從而有效緩解城市“熱島現(xiàn)象”和“干熱現(xiàn)象”【12】.同時(shí)，再生骨料透水性鋪裝良好的吸音性有助于吸收車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪聲，降低城市噪音污染.

4 結(jié)論

（1）再生骨料及其相關(guān)衍生品可以在海綿城市建設(shè)中應(yīng)用并普及，能消耗建筑垃圾，緩解建筑垃圾圍城困局，帶來積極的環(huán)境效益，有較好的應(yīng)用前景.

（2）再生骨料及其衍生品符合綠色建材的特征，是具有“節(jié)能、減排、安全、便利和可循環(huán)”特點(diǎn)的建材產(chǎn)品.因此，完全符合海綿城市低影響開發(fā)的目標(biāo)，是值得采用的海綿體，能成為構(gòu)建城市良性水文循環(huán)的基礎(chǔ).

（3）再生骨料在海綿型城市建設(shè)中的推廣應(yīng)用，符合我國(guó)建筑廢棄物資源化再利用的國(guó)策，可以更環(huán)保地打造可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)文明社會(huì).

［1］應(yīng)君，張青萍.海綿城市理念下城市透水性鋪裝的應(yīng)用研究［J］.現(xiàn)代城市研究，2016（7）：41-46.

［2］夏海山.城市建筑的生態(tài)轉(zhuǎn)型與整體設(shè)計(jì)［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2006：265.

［3］俞孔堅(jiān)，李迪華，袁弘，等.“海綿城市”理論與實(shí)踐［J］.城市規(guī)劃，2015，39（6）：26-36.

［4］張旺，龐靖鵬.海綿城市建設(shè)應(yīng)作為新時(shí)期城市治水的重要內(nèi)容［J］.水利發(fā)展研究，2014（9）：5-7.

［5］鞠茂森.關(guān)于海綿城市建設(shè)理念、技術(shù)和政策問題的思考［J］.水利發(fā)展研究，2015（3）：7-10.

［6］陳家瓏.我國(guó)建筑垃圾資源化利用現(xiàn)狀與建議［J］.建設(shè)科技，2014（1）：9-12.

［7］中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 25177-2010混凝土用再生粗骨料［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［8］中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 25176-2010混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［9］張綠水，張青萍.上海世博園區(qū)雨水生態(tài)化處理技術(shù)分析［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，35（4）：131-135.

［10］李顯，張悅，陳家瓏，等.海綿城市建設(shè)中再生骨料蓄水層蓄水能力的研究［J］.中國(guó)給水排水，2016，32（3）：86-88.

［11］李倩倩，李鐵龍，劉大喜，等.天津市不同土地利用類型雨水徑流污染特征［J］.環(huán)境污染與防治，2011（7）：22-26.

［12］劉連新，張偉勤.高原環(huán)境建筑材料［M］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2010：110-112.

【責(zé)任編輯：吳躍新】

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

惠州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2013B020015004）；惠州學(xué)院自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2012YB19）

婁永忠（1979-），男，湖北孝感人，講師，碩士，研究方向?yàn)榫G色施工.