海绵城市是指在环境变化、自然灾害下，城市能够像海绵一样拥有较好的“弹性”，雨季时对水起吸收、储蓄、下渗和净化作用，需求时“释放”利用。海绵城市透水铺装按面层材料可分为透水砖、透水混凝土、透水沥青等，主要用于广场和停车场，人行道和荷载要求较小的路面。透水铺装起源于日本，其主要优点是透水性好，主要影响因素是孔隙率。下面就透水砖、透水混凝土、透水沥青国内外的研究现状进行介绍。

01透水混凝土

透水混凝土是用水泥做为胶凝材，使用单一或不连续级配的粗骨料，含有少量或不含细集料配制而成的多孔结构的混凝土，主要靠包裹在粗骨料表面的胶结材浆体硬化后将骨料颗粒黏在一起而成。其内部存在较多的孔隙，有良好的透水、透气性，但其强度比普通混凝土的弱。常应用于强度要求不高、具有较好透水性的场合，如停车场、公园内的铺路、新型体育场等。透水混凝一般含有15～25％的贯通孔隙，透水量一般能达到200L/(m2.min)。可以有效收集雨水或渗透补充地下水，有利于保持地下水资源平衡，预防水位下降和地面下沉，创建舒适的生活环境；由于透气性好有利于地表微生物栖息生存，维持自然生物链；还具有降噪音，吸热量，缓解“热岛效应”等作用。

19世纪中期，英国最早运用了一种不含细集料的无砂大孔混凝土。1900年后该混凝土传至南非、俄罗斯等地，随后对该材料进行了大量研究，修建了很多无砂人孔混凝土建筑。20世纪60年代，法国因林荫道上灌木浇灌问题，开始提出透水路面的设想。1970年，英国初次将无砂大孔混凝土用于市政路面上。此后， 该材料被称为透水混凝土，由于它是一种生态、绿色的路面材料，逐渐受到人们的欢迎。自1973年，日本就开始使用透水混凝土，在1973—1995年东京共修建220万 m2透水混凝土路面，在21世纪初，全国累计铺设面积在1000万m2以上。日本在透水混凝土路面的养护方面，运用压力在4～7MPa的小型高压清洗机来清洗路面，可使路面的透水性能达到初期的80％左右。

国内在透水混凝土方面的研究起步比较晚，自1950年左右对无砂大孔混凝土开始研究，用做墙体非承重材料使用较多，但作为路面材料应用尚不广泛， 1970年后，才将其作为地坪材料加以应用。1990年后，无砂大孔混凝土开始被作为一种绿色、生态型材料研究，并渐渐运用于路面工程中。2015年4月财政公布全国16个首批“海绵城市建设”示范城市，包括迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、常德、南宁、重庆、遂宁、贵安新区和西咸新区。

02透水砖

透水砖是由集料表面包裹水泥浆体而形成的一种砖，其内部呈蜂窝状结构，具有高孔隙率、高透水性以及低抗压强度等特点，透水砖作为一种功能性道路铺装材料，其特殊的砖体多孔结构使其具备了雨雪渗透性能，它一方面消除了路面积水，缓解了城市抗洪排水和管道疏浚的压力，及时补充了地下水资源，减少了地基下沉；另外，通过砖内孔洞中水分的蒸发，减少了城市地面热能吸收有效降低了城市的“热岛效应”。此外， 透水砖的孔隙中有好多连通的孔，这些连通的孔可以很好的将城市车辆噪音、高空中的飞机噪音以及其他噪音很好的吸收；当声音被砖体表面的孔隙接触时，由于砖体的孔隙结构可以将部分声音转化成热能，还有一部分通过连通的孔隙被孔隙吸收减弱声音。因此，透水砖可以很好的为城市提供良好的环境。

透水砖的使用，最早开始于荷兰。当时荷兰是因为地下水位下降带来地基沉陷，每当雨季海水淹过海堤就会漫向低处。荷兰是一个靠海国家，当地下坍陷后 海水一旦冲进城市，很快就会把城市淹没，这给荷兰人带来了很大的困扰。因此，荷兰人研制了一种长为lOcm，宽为20cm，而厚度为50—60cm的砖体。将它们铺装起来，每块砖体之间的接缝为0.2cm这就是后来大家熟悉的荷兰砖—透水砖。随着城市经济水平的不断发展，不透水性的路面在大城市中飞速发展。由于不透水路面的大面积扩张，好多城市都出现了城市地下水紧缺或者地下水不足引起地陷。透水砖引起了很多国家的注意，荷兰虽然是最早开始研究透水砖的国家，但是美国和日本也是后来居上，在这块也有了很大的拓展和研发。日本研究者发现了陶瓷透水砖。而陶瓷透水砖就是采用生活垃圾来制作的，比如说：废弃的玻璃、矿渣陶瓷等配合而成的透水砖。陶瓷透水砖可以用黏性土将他们烧结在一起以及通过黏性土烧结不同的形状。这是一种新型的生态渗水地面系统材料。

相对国外，我国在透水砖的研究起步比较迟，但是也取得了显著的成绩。但是随着我国经济水平的不断发展，透水砖的研究也在不断的发展。我国的乐华陶瓷有限公司就在陶瓷透水砖这块发展的很好，他们通过运用二次布料，使得对透水砖的透水性和耐磨性都有了很大的提高。

03透水沥青

透水沥青混凝土采用骨架-空隙结构，空隙率在15%～25%左右。透水沥青路面结构能够使路表水直接下渗，补充地下水源，同时还具有排水、降噪和抗滑性能等诸多优点。透水沥青路面结构一般采用PAC-10+PAC-13+ATPB-30+级配碎石透水层。透水性沥青混合料最大的特点在于其空隙率大，也正是由于空隙率较大的原因使得透水性沥青混合料的使用场所、配合比设计、空隙率检测方法和透水系数检测方法与常用沥青混合料存在差异。

透水沥青混凝土在国外的发展较早，1960 年德国就首次建设以大孔隙沥青混合料为材料的路面，称为 Porous Asphalt，即大孔隙透水性沥青路面。欧洲的其它国家，如法国、比利时、意大利以及后来的美国和日本对于透水沥青混凝土都产生了浓厚的兴趣，纷纷效仿并开展了这方面的研究。在美国，由于地理位置的原因，佛罗里达州容易出现因暴雨引起的骤发洪水，透水路面可以有效缓解这种过大的地表径流量，而且州法规规定雨水需就池滞留并让其回流 地下水系统中去。所以，透水路面在佛罗里达州得到了快速发展。透水性沥青路面在美国高等级公路上得到了较多的应用。日本于70年代后期为解决“因抽取地下水而引起地基沉降”等问题，提出了“雨水地下还原政策”，着手开发透水性铺装，并研究了透水性铺装材料的透水系数与孔隙率和强度的关系。以日本、美国为代表的国家是世界上透水沥青混凝土研究与应用较为先进的国家。在这些国家，高强度、高性能的透水性路面的研究与应用也走在世界的前列。

国内目前对大孔隙沥青路面的研究和应用做了些工作，但没有进行全面系统的研究，没有形成成熟的设计指标体系、设计方法以及施工工艺。与国外蓬勃发展的透水性沥青路面的研究和应用情况相比，国内在透水性沥青路面的研究明显不足，应用技术水平也较低。目前，我国在透水性沥青混合料方面的研究还只局限于对透水性沥青混合料的渗透系数与孔隙率的关系及透水性沥青混合料力学性能指标等方面的试验研究，在透水性沥青混合料透水理论方面的研究还比较少，对透水性沥青路面的生态环境效益也仅限于在改善热岛效应和降噪方面的初步研究和应用上。

通过对透水材料性能的研究和开发，可以促进海绵城市的建设，最大限度地减少城市开发对生态环境的影响，增进生态文明建设和推进绿色建筑的发展。

作者简介

黄蕴青、赖骏标、范林春

#海绵城市#透水混凝土材料