基于海绵城市理念下的透水砖及铺装设计-韩暖.docx

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1、 国内图书分类号： R-331 国际图书分类号： 密级 . 公开 西 南 交 通 大 学 研 宄 生 学 位 论 文 基于海绵城市理念下的透水砖及铺装设计 年 级 _ 2014级 姓 名 _ 韩暖 申请学位级别 _ 文学硕士 专 业 _ 艺术 指 导 教 师 黄涛教授 万方数据 Classified Index: R-331 U.D.C: Southwest Jiaotong University Master Degree Thesis DESIGN OF PERMEABLE BRICKS AND PAVEMENT BASED ON THE CONCEPT OF SPONGE CITY Gr

2、ade: 2014 Candidate: Han Nuan Academic Degree Applied for: Master Speciality: Art Supervisor: Prof. Huang Tao March， 2017 万方数据 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 P借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 .保密 ，在 年

3、 解 密 后适 用 本 授 权 书 ; 2.不保密使用本授权书。 (请在以上方框内打 “ V” ） 日期 : 万方数据 西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献 ） 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： (1) 根据实地调研了解，透水砖在经过一段时间的使用强度明显下降，会造成大 面积的砖面破碎，但是硬质地面材料的强度较高，故采用高强度的不透水砖体（大砖 ） 包围透水砖（小砖 ） 的方式增加透水砖强度。（国内外暂无以此种原理提高透水砖强度 的做法 )。 (2) 设计采用高强度的不透水砖体（大砖 ） 包围透水砖（小砖 ） 的形式，其组合 方式多达 30种，丰富了透水砖单一铺装的样式，弥补

4、了国内透水砖在铺装多样性上的 不足。 (3) 根据硬质地面带来的负面影响，在铺装中有规律性的排放渗水点（透水砖） 可以有效的缓解 “ 城市内涝 ” 、 “ 热岛效应 ” 等因硬质铺装带来的一系列城市化问题。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研宄工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研宄做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名 : 曰期： 厂 A 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 I页 摘 要 城市中大面

5、积的地表硬化是城市化的特征之一，不透水铺装改变了土壤、植被和 渗透层对水的天然循环属性，导致了热岛效应及洪涝灾害等一系列负面问题。近年来。 城市建设己经意识到过度硬化产生的危害，逐步转向一种全新的，具有环保、生态和 水资源保护功能的地面铺设一一透水铺装。这不仅成为城镇发展的必要措施，也是海 绵城市建设的重要课题之一，但是现有的透水砖并不能完全达到国家使用标准，虽然 具有初步的透水模式，但是长时间使用就会由于强度不够而产生大规模的劈裂、磨损， 其破坏程度很高、而且大规模使用透水砖的成本很高，极大的影响了透水砖在海绵城 市中的推广使用。故本文针对如何提高透水砖铺装的使用率作为本设计的重点。 本文首

6、先对透水铺装系统的使用情况进行了分析，发现目前针对硬质地面处理的 透水砖铺装方式存在的一些问题，透水砖本身的成型方式使其强度始终 不能与硬质铺 装相比，导致透水砖在实际应用时会产生大面积的碎裂。其次一些利用结构透水的砖 体因为其缝隙过大，会在长时间使用之后孔隙堵塞，清理维护十分困难。这些问题都 大大降低了透水铺装对海绵城市的渗透性作用，本文围绕上诉问题设计了一种以高强 度的不透水砖体（大砖 ） 包围透水砖（小砖 ） 的组合方式，利用小砖作为渗水点，在 铺设地面上规则排列，来解决目前硬质铺装不透水与透水路面强度不够，易堵塞等问 题。并根据这种包围式原理设计了不同的铺装样式，在形式上解决透水铺装的

7、单一样 式问题。利用这种包围式的砖体设计提高了透水砖的强度、延长使用寿命、避免了后 期维护的复杂性，也丰富了铺装的多样性，减轻了城市建设的经济负担，提高透水砖 在海绵城市中的利用率。 关键词：透水砖；硬质化地面；透水砖强度；铺装多样性 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 II页 Abstract The large area of surface hardening in the city is one of the characteristics of urbanization. The impervious pavement changes the natural circula

8、tion properties of the soil? vegetation and infiltration layer, and accelerates the heat island effect and flood disaster and a series of negative problems. In recent years. Urban construction has been aware of the hazards of overheating, and gradually turned to a new, with environmental protection,

9、 ecological and water conservation functions of the ground laying - permeable pavement. This is not only a necessary measure for urban development, but also one of the important issues in the construction of sponge city, but the existing permeable brick can not fully meet the national standard, alth

10、ough with the initial permeable mode, but the long-term use will be due to insufficient strength Resulting in large-scale splitting, wear and tear a high degree of damage, and large-scale use of permeable brick cost is very high, greatly affected the permeable brick in the sponge city to promote the

11、 use. So this article on how to improve the use of permeable brick pavement as the focus of this design. In this paper, the use of pervious pavement system is analyzed, and some problems existing in the pavement pavement for hard ground treatment are found. The method of forming the permeable brick

12、itself can not always be compared with that of hard pavement 5 Resulting in the use of tiles in the practical application will have a large area of fragmentation. Secondly, some of the use of structural permeable brick because of its gap is too large, will be used for a long time after the pore bloc

13、kage, cleaning and maintenance is very difficult. These problems have greatly reduced the permeability of pervious pavement to the sponge city. This paper designed a combination of small brick impermeable high-strength hard material surrounded by small brick impermeable material, Point, arranged in

14、the laying of the rules on the ground to solve the current hard pavement impermeable and permeable pavement strength is not enough, easy to plug and other issues. And according to this bifurcation principle designed a different pavement style, in the form of water pavement to solve a single style pr

15、oblem. The use of this bracketing brick design improves the strength of the permeable bricks, prolongs the service life, avoids the complexity of post-maintenance, also enriches the diversity of pavement, reduces the economic burden of urban construction, improves the tiles in the sponge Utilization

16、 in the city. 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 111页 目录 m w . i Abstract. . .II 第 1章绪论 . . . . . . . . . . . . l.i研宄背景 . 1 1.2国内外研究现状 . 2 1.3研究意义 . 6 1.4课题研宄目标、研宄内容、拟解决的关键问题 . 7 1.4.1研究目标 . 7 1.4.2研究内容 . 7 1.4_3拟解决的关键冋题 . 8 1.5研究方法 . 8 1.6课题的创新性 . . . 8 1.7技术路线 . 9 第 2章透水砖的调研分析 . 10 2.1铺装硬质化对城市发展的影响 . 10 2.2透水

17、砖铺装简介 . 11 2.2.1透水性铺装的定义 . 11 2.2.2透水性铺装的分类 . 12 2.3透水砖铺装的实地调研 . 13 2.3.1透水砖砖体原型分析 . 13 2.3.2透水砖铺设结构层分析 . 15 2.4 雜 . 15 第 3章透水铺装系统设计构想与要素分析 . 16 3.1透水铺装系统的设计构想 . 16 3.2透水砖设计的要素 . 17 3.2.1 倒角 . 17 3_2.2 肋条 . 18 3.2.3 尺度 . 18 3.3透水砖铺装设计的原则 . 18 3.3.1材料与生产的生态设计原则 . 19 3.3.2砖体功能与形式相结合的原则 . 19 万方数据 _ 西南交

18、通大学硕士研究生学位论文 _ 第丨 3.3.3便于安装的人性化设计原则 . 19 3.3.4经济适用性原则 . 19 3.4本章小结 . 20 第 4章透水砖的物理性能研宄 . 21 4.1砖体的材料与成型工艺 . 21 4丄 1陶瓷透水砖 . 21 4.1.2非陶瓷透水砖 . 21 4.2透水砖的物理性能标准 . . 22 4.2.1 强度 . 22 4.2.2透水性能 . 23 4.2.3防滑性能 . 24 4.2.4抗冻性 . 24 4.3透水砖铺装施工标准 . 24 4.3.1.透水路面砖构造 . 24 4.3.2透水砖路面铺设的一般原则 . 25 4.4透水砖的制备实验 . 27 4

19、.4.1 骨料 . 27 4.4.2胶结材料 . 28 4.4.3实验仪器和设备 . 28 4.4.4配合比的计算 . 29 4.4.5制备工艺 . 31 4.5本章小结 . 33 第 5章透水砖设计实践 . 34 5.1实践背景一以内江市恒世达建材有限公司的透水砖为例 . 34 5.2设计分析 . 34 5.2.1功能定义 . 35 5.2.2设计定位 . 35 5.3设计实践方案 . 36 5.3.1砖形设计 . 36 5.3.2铺装样式展示 . 47 5.3.3场景效果图展示 . 54 5.3.4 尺寸 . 59 5.3.5铺设结构 . 61 第 6章透水砖实物制作与有效性测试 . 63

20、 万方数据 _ 西南交通大学硕士研究生学位论文 _ 第颂 6.1透水砖实物模型制作流程 . 63 6.1.1模具设计 . 63 6.1.2制作流程 . 65 6.2透水砖可用性测试分析 . 67 6.2.1透水砖的可用性评估方法 . 67 6.2.2透水砖可用性评 估结果 . 71 总结与展望 . 73 . 75 . 76 Pft 录 . 78 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 1页 第 1章绪论 1.1研究背景 1、 硬质化路面铺装对生态环境的影响 随着国家新型城镇化举措的实施，越来越多的城市被建立起来，许多大型中心城 市也进化成为特大型城市，越来越多的土地覆盖着不透水的浙青、混

21、凝土、防渗硬质 化不透路面使雨水不能向地下渗入，从而形成地表径流，由此也衍生出城市内涝、热 岛效应等一系列城市问题 1。其原因具体分析如下：首先，因城市自然地表土壤含水量 降低，植物生长缓慢，城市绿化维护成本加大，其生态环境受到极大威胁；其次，降 雨无法回流地面加之大城市的地下水开采过度，导致地下水位进一步下降，从而引起 地面沉降等严重城市问题；再次，不渗水硬质化路面铺装使土壤与地表不能进行热湿 交换，导致地表的温度无法自动调节，从而形成热岛效应；同时，雨季雨水不能渗入 地表，城市内涝风险大大增加，城市规划通过建立大型的 排水系统来缓解此问题，但 一旦大暴雨来临，雨水大量积压， “ 城市看海

22、” 已经成为一个熟悉的现象 2。 2、 海绵城市建设改善城市 “ 疾病 ” 有着重大作用 越来越多的专家学者投入到上述城市问题的研究中。 “ 海绵城市 ” 的理念在 2012 年 4月举行的 “2012 低碳城市与区域发展科技论坛 ” 中被提出，通俗理解，海绵城市 的作用就是让城市像海绵一样，下大雨时能让雨水迅速渗透到地面下，干旱时又能释 放雨季畜存的水分，通过城市自身调节来解决城市问题 3。为此，政府采取各种措施积 极推进 “ 海绵城市 ” 建设， 2013年 12月，政府召开 “ 中央城镇化工作会议 ” ，习近平 总书记在会上做了如下讲话： “ 提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下

23、来， 优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然存积、自然渗透、自然净化的 “ 海绵城市 ” 4 。 2015年 10月，国务院办公厅也印发了关于推进海绵城市建设的指导意见，意 见明确要求在城市中将 70%的雨水就地利用和消纳，敦促有关部门积极推进海绵城市 建设工作，最大限度减少现代城市化对自然环境的不利影响。意见规定了海绵城市在 城市建设中的面积，到 2020年， 20%以上面积应达到上述海绵城市建设要求；到 2030 年，应达到 80%以上面积。海绵城市理念能有效解决各种因硬质化地面带来的各种城 市病，因此海绵城市建设要积极推行，目前，全国 130多个城市己经制定了相应的城 市建设方案 5。 3、 透水砖在海绵城市建设中的重要作用 “ 海绵城市 ” 建设离不开 “ 海绵体 ” 。归纳起来，符合 “ 海绵体 ” 特征的城市地物 包括河流、湖泊等水系，绿化带、花园以及可透水地面等城市配套设施 6。雨水降落到 万方数据