透水性鋪面介紹!透水鋪面種類有哪些?

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透水鋪面是現代永續城市建設的重要元素。本文詳細介紹透水性鋪面的種類、特點、優勢及應用場景,幫助您了解各類透水鋪面的差異與選擇方法。
透水性鋪面簡介
透水鋪面,又稱為透水性鋪面或滲透性鋪面,是一種能夠讓雨水垂直滲透進入地下的路面材料。不同於傳統的不透水硬鋪面(如混凝土或瀝青),透水鋪面具有多孔結構,能夠讓水分通過其表面滲入地下,有效減少地表徑流,緩解都市水患問題。
近年來,隨著環保意識提升和氣候變遷帶來的極端降雨增加,透水鋪面已成為現代城市基礎設施的重要組成部分,尤其在「海綿城市」、「低衝擊開發(LID)」等永續發展理念中扮演著關鍵角色。台灣由於地理環境特殊,降雨集中且強度大,透水鋪面的應用日益廣泛,成為都市防洪減災和水資源管理的重要手段。
透水鋪面的重要性與優勢
隨著都市化進程加速,大量自然地表被不透水材料覆蓋,導致雨水無法自然滲入地下,造成一系列環境問題。透水鋪面作為生態友善的鋪面選擇,具有諸多優勢和重要性:
- 減緩洪峰流量:透水鋪面能夠吸收並暫存降雨,減少地表徑流,有效緩解城市內澇問題。研究顯示,適當設計的透水鋪面系統可減少50-90%的地表徑流。
- 補充地下水:透水鋪面允許雨水滲透入地下,補充地下水資源,維持水文循環的自然平衡。
- 改善水質:雨水通過透水鋪面層層過濾,可去除懸浮物質和部分污染物,提高水質。
- 緩解熱島效應:透水鋪面通常比傳統鋪面溫度低3-5℃,有助於降低城市環境溫度,減輕熱島效應。
- 降低噪音:某些類型的透水鋪面(如透水瀝青)可吸收車輛行駛噪音,創造更安靜的城市環境。
- 增加生態價值:特別是植草磚等透水鋪面,能夠提供植物生長空間,增加城市綠化面積。
- 符合永續發展:透水鋪面是「生態工法」、「綠建築」的重要組成部分,符合現代永續發展理念。
在台灣「綠建築評估系統」和「生態城市評估系統」中,透水鋪面的應用都是重要的評分項目,反映了其在現代都市建設中的重要地位。
透水鋪面的基本原理
透水鋪面系統的運作基於一個簡單而有效的原理:允許雨水垂直滲透進入地下。一個完整的透水鋪面系統通常由四個主要部分組成:
- 透水性表層:最上層的可見部分,使用多孔材料或設計特殊結構,允許雨水通過。這就是我們通常所說的「透水鋪面」。
- 基層:位於表層下方,通常由碎石或砂礫等材料組成,具有一定強度的同時保持良好的透水性。
- 貯水層:由較大粒徑的碎石組成,具有較大的孔隙率,能夠暫時儲存滲透的雨水。
- 過濾層/土工布:防止細小顆粒堵塞系統,同時允許水分通過。
透水鋪面系統處理雨水的方式主要有三種:
- 完全滲透型:雨水完全滲透到下方土壤中,補充地下水。
- 部分滲透型:部分雨水滲透到土壤,部分通過排水系統排出。
- 無滲透型:在地下水保護區等特殊地區使用,所有雨水通過排水系統收集,不允許滲入地下。
透水鋪面的透水性能通常以「滲透係數」(單位時間內單位面積的滲水量)來衡量,一般要求不低於0.1 mm/s,優質透水鋪面可達1.0 mm/s以上。
透水鋪面的種類
隨著技術發展,市場上出現了多種類型的透水鋪面,每種都有其特點和適用場景。以下將詳細介紹各類型透水鋪面:
透水性混凝土
透水混凝土是一種特殊配方的混凝土,通過減少或完全去除細骨料(砂),並使用單一粒徑的粗骨料,形成連通的孔隙結構,實現透水功能。
特性 | 說明 |
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滲透係數 | 一般為0.1-0.5 mm/s |
孔隙率 | 15-25% |
強度 | 抗壓強度通常為10-25 MPa,低於普通混凝土 |
主要優點 | 整體性好、施工便利、強度較高 |
主要缺點 | 易堵塞、維護難度大、視覺單調 |
適用場景 | 人行道、停車場、輕載車道 |
壽命 | 約15-20年 |
透水混凝土因其良好的承載能力和整體性,在城市道路、停車場等場所應用廣泛。近年來,彩色透水混凝土的出現也解決了傳統透水混凝土視覺單調的問題,為城市空間增添了美感。然而,透水混凝土容易因細小顆粒堵塞而降低透水性能,需要定期維護。
透水性瀝青
透水瀝青(又稱多孔瀝青或排水性瀝青)是一種特殊配方的瀝青混合料,通過減少細骨料含量,增加連通孔隙,使其具有良好的透水性能。
特性 | 說明 |
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滲透係數 | 一般為0.2-0.8 mm/s |
孔隙率 | 18-25% |
強度 | 較普通瀝青略低,但足以承受一般車輛荷載 |
主要優點 | 施工快速、降噪效果好、抗滑性能佳 |
主要缺點 | 易堵塞、耐久性較差、需要特殊瀝青黏結劑 |
適用場景 | 城市道路、車行道、停車場 |
壽命 | 約8-15年 |
透水瀝青的主要優勢是施工便捷、降噪效果好且抗滑性能優異,特別適用於城市主幹道和高速公路等車輛行駛的場所。在歐洲和日本,透水瀝青已廣泛應用於城市道路建設。然而,透水瀝青的耐久性較差,在嚴寒地區容易因凍融循環損壞,且容易堵塞,維護成本較高。
透水磚
透水磚是目前應用最廣泛的透水鋪面材料之一,根據實現透水功能的方式,可分為三類:
- 多孔透水磚:磚體本身含有連通孔隙,實現透水功能。
- 間隙透水磚:磚體本身不透水,但通過鋪設時留設特定間隙實現透水。
- 複合透水磚:結合上述兩種方式的特點。
特性 | 說明 |
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滲透係數 | 多孔透水磚一般為0.3-1.0 mm/s |
強度 | 抗壓強度通常為25-40 MPa |
主要優點 | 美觀度高、款式多樣、可重複利用、局部修復方便 |
主要缺點 | 施工工序多、平整度難控制、易產生不均勻沉降 |
適用場景 | 廣場、人行道、公園步道、庭院 |
壽命 | 約20-30年(磚體壽命) |
透水磚最大的優勢在於其豐富的色彩和紋理,可實現多樣化的鋪設圖案,大大提升城市景觀的美觀度。同時,透水磚可拆卸重用,維護和修復相對便捷。台灣許多城市的行人步道、公園和廣場都廣泛應用了透水磚,成為城市景觀的重要元素。
植草磚
植草磚是一種特殊設計的透水鋪面,通常為混凝土或塑料材質,具有規則的空洞結構,可在空洞中種植草皮,實現「硬鋪面」和「綠地」的完美結合。
特性 | 說明 |
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滲透係數 | 取決於空洞率,一般為0.8-2.0 mm/s |
空洞率 | 30-70% |
材質 | 混凝土、塑料、橡膠等 |
主要優點 | 生態效益高、透水性能優、美觀自然、降溫效果好 |
主要缺點 | 承載能力有限、需定期養護植被、雨季草坪易泥濘 |
適用場景 | 臨時停車場、緊急通道、公園步道、景觀區 |
壽命 | 混凝土約15-20年,塑料約8-12年 |
植草磚是生態效益最高的透水鋪面之一,不僅具有出色的透水性能,還能增加綠化面積,吸收二氧化碳,釋放氧氣,改善城市微氣候。然而,植草磚的承載能力有限,主要適用於輕載荷場所,如臨時停車場、景觀區等。此外,植草磚需要定期澆水、修剪等養護工作,維護成本較高。
碎石鋪面
碎石鋪面是一種最古老也最自然的透水鋪面形式,通過鋪設不同粒徑的碎石或礫石,形成多孔結構,實現透水功能。現代碎石鋪面通常搭配固定裝置(如蜂巢格柵)使用,提高穩定性。
特性 | 說明 |
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滲透係數 | 極高,一般大於2.0 mm/s |
孔隙率 | 25-40% |
主要優點 | 成本低廉、施工簡便、透水性能極佳、自然美觀 |
主要缺點 | 不穩定、易移位、不適合高交通流量區域 |
適用場景 | 花園小徑、低流量停車場、鄉村道路 |
壽命 | 需定期補充,基本結構可長期使用 |
碎石鋪面的最大優勢是成本低廉、施工簡便且透水性能出色。然而,傳統碎石鋪面容易因車輛碾壓或雨水沖刷而移位,不適合高交通流量區域。現代技術通過引入塑料或金屬蜂巢格柵來固定碎石,大大提高了碎石鋪面的穩定性和適用範圍,使其成為經濟實惠的透水鋪面選擇。
樹脂透水鋪面
樹脂透水鋪面是一種新型高性能透水材料,通過特殊配方的環氧樹脂或聚氨酯樹脂黏結碎石或橡膠顆粒,形成堅固耐用且具有良好透水性能的鋪面。
特性 | 說明 |
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滲透係數 | 一般為0.8-1.5 mm/s |
強度 | 適中,可承受行人和輕型車輛 |
主要優點 | 色彩豐富、外觀平整、無接縫、施工快速、耐磨耐候 |
主要缺點 | 成本較高、需專業施工、不易修補 |
適用場景 | 兒童遊樂場、運動場地、景觀步道、庭院 |
壽命 | 約8-15年 |
樹脂透水鋪面因其豐富的色彩和平整無縫的表面,在景觀設計中越來越受歡迎。特別是彩色樹脂透水鋪面,可實現複雜的圖案和設計,大大提升場地的美觀度。使用橡膠顆粒的樹脂透水鋪面還具有良好的彈性,特別適合兒童遊樂場和運動場地。然而,樹脂透水鋪面成本較高,且需要專業施工,這在一定程度上限制了其應用範圍。
其他類型
除了上述主要類型外,還有一些特殊或新興的透水鋪面值得關注:
- 透水陶瓷磚:利用陶瓷材料製作的透水鋪面,具有美觀耐用的特點,主要用於高端景觀區域。
- 玻璃透水鋪面:利用回收玻璃製作的透水鋪面,環保美觀,但成本較高。
- 透水木塊:利用經過防腐處理的木材製作的透水鋪面,自然美觀,主要用於景觀步道。
- 透水合成材料:利用各種合成材料製作的新型透水鋪面,如透水人造草、彈性透水墊等。
這些特殊類型的透水鋪面通常應用於特定場景,滿足特殊需求。隨著技術發展,未來可能會出現更多創新的透水鋪面材料和形式。
透水鋪面的應用場景
透水鋪面可應用於多種城市和建築場景,其選擇應根據場地特點、使用需求和預算等因素綜合考量。以下是透水鋪面的主要應用場景:
- 道路系統:
- 輕載道路:社區道路、輔路等,可使用透水混凝土、透水瀝青或透水磚。
- 人行道和自行車道:適合使用透水磚、透水混凝土等美觀耐用的材料。
- 路肩和分隔帶:可使用植草磚、透水磚等增加綠化面積的材料。
- 停車場:
- 大型公共停車場:可使用透水混凝土或透水瀝青。
- 臨時停車場或低使用率停車區:可使用植草磚、格柵固定碎石等。
- 公共空間:
- 廣場:可使用透水磚、透水混凝土等,結合圖案設計增加美觀性。
- 公園步道:適合使用透水磚、樹脂透水鋪面或碎石鋪面等自然材料。
- 運動場地:可使用樹脂透水鋪面或特殊透水合成材料。
- 建築周邊:
- 庭院:可使用各種透水鋪面,根據設計風格選擇。
- 屋頂花園:適合使用輕質透水材料,如透水陶粒、輕質透水磚等。
- 建築立面斜坡:可使用植草磚等兼具防護和生態功能的材料。
總體而言,透水鋪面的應用場景非常廣泛,幾乎所有不需要完全密封的地面都可考慮使用透水鋪面。隨著技術進步和環保要求提高,透水鋪面的應用範圍還將進一步擴大。
透水鋪面的設計與施工要點
透水鋪面系統的成功取決於科學的設計和規範的施工。以下是透水鋪面設計與施工的關鍵要點:
設計要點
- 場地評估:評估場地土壤滲透性、地下水位、坡度等條件,確定適合的透水鋪面類型和系統形式。
- 系統選擇:根據場地條件選擇完全滲透型、部分滲透型或無滲透型系統。
- 荷載計算:根據使用需求確定荷載,選擇適當強度的透水鋪面材料。
- 排水設計:設計合理的坡度(通常不小於1%)和輔助排水系統,確保過量雨水能夠順利排出。
- 分區處理:根據使用功能和景觀需求,合理規劃不同類型的透水鋪面。
- 材料選擇:選擇符合當地氣候條件和使用需求的透水材料。
施工要點
- 基礎處理:確保基礎土壤夯實度適中,過度夯實會降低滲透性。
- 分層施工:嚴格按照設計要求分層施工,確保每層材料的粒徑、厚度和夯實度符合要求。
- 土工布鋪設:在不同粒徑材料層之間鋪設適當的土工布,防止細小顆粒堵塞下層孔隙。
- 邊緣處理:設置適當的邊緣約束,防止鋪面材料移位和基層流失。
- 灌縫處理:對於透水磚等需要灌縫的鋪面,選用適當粒徑的砂或碎石進行灌縫,確保間隙透水性。
- 養護處理:施工完成後進行適當養護,如透水混凝土需要保濕養護以提高強度。
值得注意的是,透水鋪面的設計和施工要考慮當地氣候特點。在台灣,需特別注意颱風季節的暴雨影響,設計足夠的排水能力;同時,高溫多濕的氣候也要求透水材料具有良好的抗菌防霉性能。
透水鋪面的維護與保養
透水鋪面的性能會隨著使用時間的延長而下降,主要是由於孔隙被灰塵、雜物堵塞。適當的維護保養可以有效延長透水鋪面的使用壽命和保持良好的透水性能。
常見問題
- 孔隙堵塞:最常見的問題,主要由灰塵、落葉、泥沙等細小顆粒造成。
- 表面破損:如裂縫、缺角、松動等,影響使用功能和美觀。
- 植被問題:植草磚等透水鋪面的植被可能出現枯萎、雜草叢生等問題。
- 沉降不均:基層處理不當或使用過程中的沖刷可能導致鋪面不平整。
維護方法
- 定期清掃:使用掃帚或吸塵設備定期清除表面灰塵和雜物,頻率視環境而定,一般每1-3個月一次。
- 高壓沖洗:每6-12個月使用高壓水槍沖洗鋪面,清除深層孔隙中的堵塞物。
- 真空吸塵:對於較嚴重堵塞的鋪面,可使用專業透水鋪面清掃機進行真空吸塵處理。
- 局部修復:對於破損部位進行及時修復,防止問題擴大。
- 植被養護:對於植草磚等含植被的透水鋪面,需進行定期澆水、施肥、修剪等養護工作。
- 禁止使用密封劑:避免使用各種密封劑處理透水鋪面,以免堵塞孔隙影響透水功能。
維護時間表
維護項目 | 頻率 | 備註 |
---|---|---|
表面清掃 | 1-3個月一次 | 落葉季節應增加頻率 |
高壓沖洗 | 6-12個月一次 | 根據堵塞情況調整 |
專業清洗 | 1-2年一次 | 使用專業設備深度清洗 |
灌縫材料補充 | 1-2年一次 | 適用於透水磚等需灌縫的鋪面 |
植被養護 | 季節性 | 植草磚等需定期澆水施肥 |
全面檢查 | 1年一次 | 檢查透水性能和結構完整性 |
通過科學合理的維護保養,可以有效延長透水鋪面的使用壽命,保持良好的透水性能和美觀度,實現長期的環境和經濟效益。
透水鋪面在台灣的發展與案例
台灣因特殊的地理和氣候條件,降雨集中且強度大,城市內澇問題嚴重,透水鋪面的應用具有重要意義。近年來,隨著「海綿城市」理念的推廣,透水鋪面在台灣的應用日益廣泛。
政策法規
台灣政府積極推動透水鋪面的應用,相關政策法規包括:
- 「綠建築評估系統」將透水鋪面納入「基地保水」指標評估。
- 「公共工程施工綱要規範」增加透水鋪面相關施工標準。
- 多個縣市出台獎勵政策,鼓勵新建案和既有建築改造使用透水鋪面。
- 公共工程採購優先考慮使用透水鋪面的設計方案。
成功案例
- 台北市榮星花園:大面積採用透水磚和植草磚,結合雨水花園設計,形成完整的雨水管理系統,有效減少周邊地區洪峰流量。
- 高雄市中央公園:運用多種透水鋪面材料,結合生態景觀設計,不僅解決了積水問題,還提升了公園的生態價值和舒適度。
- 台中市綠川水岸廊道:沿河道兩側大面積採用透水鋪面,配合生態淨化系統,改善了河道水質和周邊環境。
- 新北市永和仁愛公園:透水鋪面與雨水收集系統相結合,收集的雨水用於公園灌溉,實現水資源循環利用。
市場現狀
台灣透水鋪面市場呈現以下特點:
- 透水磚和植草磚佔據市場主導地位,產品種類豐富,設計多樣。
- 透水混凝土技術日益成熟,應用範圍擴大,尤其在公共工程中應用增多。
- 新型透水材料如樹脂透水鋪面、透水陶瓷等高端產品開始進入市場。
- 國內產業鏈完善,從原材料、設計到施工維護形成完整體系。
隨著氣候變遷加劇和城市化進程加速,未來透水鋪面在台灣的應用將進一步擴大,產品技術也將不斷創新發展,為台灣城市的永續發展做出更大貢獻。
結論與展望
透水鋪面作為一種兼具環保、生態和功能性的現代鋪面材料,在應對城市化帶來的水文問題方面發揮著重要作用。通過本文的介紹,我們可以看到透水鋪面具有多種類型,每種類型都有其特點和適用場景,可以根據具體需求進行選擇。
透水鋪面的應用不僅是一種技術選擇,更是一種生態理念和可持續發展策略。它不僅能夠緩解城市洪澇問題,還能補充地下水、改善水質、緩解熱島效應、增加城市綠化面積,為城市居民創造更加宜居的環境。
展望未來,透水鋪面技術將朝著以下方向發展:
- 材料創新:開發更高性能、更環保、更美觀的透水材料,如納米透水材料、生物基透水材料等。
- 功能複合:將透水功能與其他功能相結合,如光催化降解污染物、吸收噪音、儲能發電等。
- 系統集成:將透水鋪面納入更大的海綿城市系統,與雨水花園、生態溝渠等設施形成完整的雨水管理體系。
- 智能管理:結合物聯網技術,實現透水鋪面系統的實時監測和智能管理。
- 標準完善:制定更加完善的透水鋪面設計、施工和維護標準,提高產品質量和工程品質。
在台灣這樣一個降雨豐沛且極端天氣頻發的地區,透水鋪面的應用具有特殊的重要性。隨著技術進步和環保意識提升,透水鋪面將在台灣的城市建設中發揮更加重要的作用,為打造韌性城市、生態城市和宜居城市做出積極貢獻。
無論是城市規劃者、建築師、景觀設計師,還是普通市民,都應該增強對透水鋪面的認識,在適當的場合選擇和應用透水鋪面,共同為建設更加永續的城市環境而努力。
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