马 跃，王瑞春，李先进，卿仁杰，曹新玲，金学锋

（1、广州市市政工程设计研究总院有限公司 广州510060；2、广州市南沙区建设工程项目代建局 广州511400；3、广东省冶金建筑设计研究院有限公司 广州510080；4、广东省建筑设计研究院 广州510010）

0 引言

人行道是城市道路重要的组成部分，与城市人群的出行密切相关。广州市南沙新区既是国家自主创新区，也是国家自贸区，而且地处粤港澳大湾区的中心位置，将打造成国际化都市区，其城市建设要求也必然会越来越高。目前区内多用花岗岩、透水砖两类人行道铺装材料。随着环境保护要求的提高以及海绵城市理念的逐步深入，花岗岩铺装材料不宜大范围使用；而采用的透水砖主要存在产品质量参差不齐、尺寸偏小、强度偏低等问题。因此，有必要引入更多种类的人行道铺装材料，应用于南沙区的不同区域，同时，对这些材料提出更为严格的标准，和南沙区的高定位相匹配。

1 人行道铺装材料性能要求及技术标准

在选择人行道铺装材料的时候，技术要求主要包括尺寸规格、外观质量、强度（抗压强度、抗折强度）、防滑性能、耐磨性能等方面［1］。在城市道路设计的相关规范中，对人行道铺装材料有明确的技术指标。

《城镇道路路面设计规范：CJJ169-2012》［2］中，对于普通型混凝土砌块强度与厚度的规定如表1、表2 所示。

普通型混凝土砌块物理性能如下：吸水率≤8%，磨坑长度≤35.0 mm，抗冻性要求经25 次冻融试验的外观质量仍符合规范要求；强度损失不得大于20%。

对于透水砖，透水系数是重要的参数指标之一，其相关的物理性能要求规定如下［3］。 磨坑长度≤35.0 mm，耐磨性≥1.9，透水等级（A 级）≥2.0×10-2，透水等级（B 级）≥1.0×10-2，防滑性（BPN）≥60。

《广州市政府投资项目天然石材应用指引》［4］中，对花岗石的物理力学性能规定如下：体积密度≥2.56 g/cm3，吸水率≤0.40%，压缩强度≥131 MPa，弯曲强度≥8.3 MPa，耐磨性≥25/cm3。

由于广州市南沙新区地处北回归线以南，属南亚热带季风海洋气候，冬季一般较温暖，材料可以不考虑抗冻性，但抗风化性能即材料抵抗干湿变化、酸雨腐蚀等作用的性能也是比较重要的。

表1 普通型混凝土砌块的强度Tab.1 Strength of Ordinary Concrete Blocks

表2 普通型混凝土砌块最小厚度Tab.2 Minimum Thickness of Ordinary Concrete Blocks

2 人行道铺装材料种类及对比

常用的人行道铺装材料类型有天然石材、仿石材、烧结砖、透水砖等，近年来，高性能混凝土砖以及高性能透水砖也逐渐兴起。

天然石材具有硬度高、耐酸碱、耐摩擦、抗风化能力强的特点，外观色泽持久，尺寸可根据实际需求制作。缺点是造价较高，且不透水，不够环保，单块较重，施工不便，属于高档的铺装材料。

仿石材模仿大理石、花岗岩等天然石材的表面纹理进行加工制造，其物理力学性能能够满足实际使用要求，造价较天然石材便宜，通过生产工艺的控制能够实现耐磨、耐污染、耐久的性能，可以在工程应用中替代天然石材。其缺点是透水性差，大部分仿石材人行道砖在色泽和纹理上不及天然石材美丽自然柔和。

烧结砖是以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为原料，经成型和高温焙烧而制得。具有透气性、吸水性、抗氧化等特点。烧结砖较为常用的是仿古砖，给人素雅、沉稳、古朴、自然的美感，可以在工程中应用于一些特定的城市区域。其缺点是尺寸受限，对于动辄3 m、5 m宽的人行道，不够大气，难以保证整体的平整度。

透水砖能通过有效的透水性能，减少城市的径流量，缓和城市的热岛效应，雨天行走较为舒适、防滑，是当前人行道铺装材料的重要发展趋势之一。一般的透水砖可分为面层及主体，面层为耐磨材料层（一般为1 cm 厚），主体为承载层。由于主体采用了透水性结构，孔隙率较大，透水砖的强度、耐久性整体上要低于非透水砖，但随着近年来工艺上的改进和创新，这方面已经有了比较大的改善。

高性能混凝土砖采用的是一种新型混凝土材料，相对普通混凝土其性能有大幅提高，以耐久性作为主要指标。针对不同用途，对下列性能有重点地予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性等［5］。高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。

高性能混凝土透水砖解决了普通透水混凝土砖强度低、耐磨性差等问题，拓宽了透水混凝土的应用领域，使得透水混凝土可直接用于城市道路人行道铺装（见表3）。

表3 各类人行道铺装材料对比分析Tab.3 Analysis of Various Pavement Materials for Sidewalks

3 国内透水人行道砖生产及应用现状

透水砖是当前人行道铺装材料的重要发展趋势之一，目前南沙新区大量采用。通过实地考察国内部分知名企业的相关产品，充分了解其生产工艺、材料特点及应用情况，为今后南沙新区的工程应用提供参考。

3.1 陶瓷透水砖

陶瓷透水砖是通过陶瓷的生产工艺，将建筑废瓷、工业废瓷及矿渣等生产加工为具备高强、高透水性、抗风化、不褪色、耐磨防滑等性能的透水砖。因为其采用建筑废瓷、工业废瓷及矿渣为骨料，属国家鼓励的固废利用，加之生产时采用天然气进行加热和烧制，充分体现了环保理念。

陶瓷透水砖采用的废陶瓷颗粒级配、成型压力及烧成温度对透水砖的透水性能和强度影响显著［6］，通过对原料质地的挑选、烧制过程的控制，能够保证产品的强度及结构性能的稳定，使得产品抗压强度不低于50 MPa，抗折强度不低于6 MPa，透水系数达到3.0×10-2cm/s，同时具备抗风化性、耐磨、防滑等优点。

陶瓷透水砖目前在北京、重庆、上海、杭州、厦门、深圳、成都、武汉、西安、郑州、南昌等各大城市均有应用，澳门特别行政区也在推广该产品，使用比较广泛。其造价大约为265～280 元/m2（见图1）。

图1 陶瓷透水砖Fig.1 Ceramic Permeable Brick

3.2 砂基透水砖/现浇砂基滤水路面

砂基透水砖和现浇砂基滤水路面是以硅砂为主要骨料或层面骨料，以有机粘结剂为主要粘结材料，经免烧成型工艺后制成［7］，达到高强度、微孔透水、高耐磨的平衡。砂基透水砖和现浇砂基路面具有透水、透气、耐压、耐磨、防滑等特性，而且对地面水具有过滤、净化的作用，是一种有益于生态环保的新型节能透水产品。

现浇砂基抗压强度在40～50 MPa，抗折强度可高达12.5～20 MPa。内部孔径＜1 μm，尘埃无法进入透水结构内部，不易堵塞，透水时效长，后期易维护。砖面细腻，色彩丰富，规格多样，可塑性强。

砂基透水砖和现浇砂基滤水路面在北京、武汉、深圳、厦门等城市均有应用，“承载着世人对未来之城的梦想”的雄安新区也广泛采用了砂基透水砖。其造价大约为250～280 元/m2（见图2）。

图2 砂基透水砖和现浇砂基滤水路面Fig.2 Sand-based Permeable Brick and Cast-in-situ Sand Permeable Pavement

3.3 仿石材透水砖

仿石材透水砖采用砖体自透水和边缘缝隙透水相结合，砖与砖之间缝隙要大于普通路面砖的缝隙宽度，缝隙中填入粗砂，使其成为雨水下渗的通道，缝隙透水系数不小于4.0×10-2cm/s，大大增加了铺装材料的整体透水性。

生产该产品采用的设备基础压力强度≥150 t，结合压制成型激振力55 kN，有效保证产品指标满足抗折强度≥3.5 MPa，抗压强度≥35 MPa。

仿石材透水砖具有石材的感观效果、耐磨抗风化、色泽持久等特点，能够很大程度展示人居景观的效果。

仿石材透水砖在华东、华南沿海城市均有广泛应用。其造价大约为150～210 元/m2（见图3）。

3.4 高性能混凝土透水砖

高性能混凝土透水砖以水泥和特殊级配的骨料为主要原料，掺加适量的化学外加剂［8］，以高性能混凝土的技术制作透水材料，具有较理想的连通孔隙，孔隙率达到30%。虽然孔隙率大，但是透水材料依然可以达到较高的力学性能，从而改变现有普通透水材料力学性能不够、容易破损的状况。

图3 仿石材透水砖Fig.3 Imitation Stone Permeable Brick

高性能混凝土透水砖透水速度快，透水系数可达3.0×10-2cm/s，抗折抗压强度高，其抗折强度可达到4～6 MPa，耐酸雨腐蚀性能和抗冻性能都较高，易于清洗。

高性能混凝土透水砖在武汉、杭州已有应用。其造价大约为150 元/m2（见图4）。

图4 高性能混凝土透水砖Fig.4 High Performance Concrete Permeable Brick

4 国内高性能混凝土砖（不透水）生产及应用现状

高性能混凝土砖（不透水）是采用高强、高韧性、高耐久性、体积稳定性良好的水泥基复合材料［9］生产制成，现有的工艺已经可以提高路面砖的强度、质感、耐磨性，提高外观的观感度、流畅性，增加道路美观性，并保证施工质量。

高性能混凝土砖的高抗压、高抗折特点，使其可以根据需要，定制比其他材料人行道砖更大的尺寸。而且同等尺寸下，较天然石材有明显优势。以500 mm×500 mm的尺寸为例，在相同抗折能力的前提下，高性能混凝土砖的厚度可由原来的大理石的120 mm 减小到50 mm，每块砖的重量由大理石的84 kg 减小到30 kg，约减少到原来的1/3。通过高性能混凝土人行道砖替代天然石材，能够节约资源，具有良好的社会效益及经济效益。其造价大约为180 元/m2（见图5）。

5 应用建议

考虑到广州市南沙新区多雨的气候，并且响应目前海绵城市概念的推行，通过产品市场调研，建议南沙新区人行道铺装选材以新型透水砖材料为主，根据道路功能类型与周边地块功能和需求，合理选择材料［10］。

图5 高性能混凝土砖Fig.5 High Performance Concrete Brick

生活型道路建议采用陶瓷透水砖、高性能混凝土透水砖或者现浇砂基透水路面，商业型道路建议采用天然石材或仿石材砖，交通型道路建议采用仿石材透水砖，景观型道路建议采用砂基透水砖，工业型道路建议采用仿石材砖或高性能混凝土砖（见表4）。

表4 人行道铺装材料与道路体系对应表Tab.4 Correspondence Table between Pavement Materials for Sidewalks and Road System

6 工程实例

南沙新区天后路位于大角山天后宫北面，东起港前大道南与天后路交叉口，西止海港大道与天后路交叉口，全长约1 700 m。该路紧邻地产楼盘和自然山体，周边自然环境条件良好，但现状道路人行道破旧不堪、平整度差，部分人行道不连续，十分有必要对其进行修复及连通，现已纳入南沙区“一路一品”品质化提升改造计划。本研究成果应用于该项目，作为试验路段，验证材料性能、景观效果以及经济合理性，以取得工程实践经验。

具体设计情况如下：结合天后路沿线路口、建筑类型和景观节点进行分段，高层洋房和别墅区选择质量较好的透水铺装（陶瓷透水砖约950 m2、高性能混凝土透水砖约770 m2、现浇砂基透水路面约500 m2），停车场区域采用强度较高的铺装（高性能混凝土砖约200 m2），景观节点路段采用砂基透水砖（约1 600 m2），鱼塘周边排水顺畅路段采用仿石材透水砖（约600 m2），村庄周边排水困难路段采用不透水铺装（仿石材砖约500 m2和高性能混凝土砖约1 400 m2）。该项目各类人行道铺装材料费用合计约180 万元。

7 结论

⑴经过调查研究，可以替代花岗岩、普通透水砖且在国内其他城市广泛应用的人行道铺装材料，有陶瓷透水砖、砂基透水砖、仿石材透水砖、高性能混凝土透水砖、高性能混凝土砖等，建议在南沙新区采用。

⑵推荐采用的透水砖抗压强度和抗折强度普遍较高，透水系数均能达到规范要求的A 级水平；高性能混凝土砖在强度、耐久性以及外观等方面能够较好地替代天然石材，技术指标优良。

⑶本研究推荐的人行道铺装材料造价约为150～280 元/m2，大部分低于天然石材价格，少量和天然石材相当，经济效益较为明显。

⑷考虑各类人行道铺装材料的技术性能及特点，宜通过铺筑试验路段的形式对其展开验证，取得工程经验后再进一步推广使用。