由混凝土或沥青铺设的不透水路面覆盖了大多数城市区域的30%以上,夏季路面温度可超过华氏140度。它不仅会加热空气,危害人体健康,还会产生地表径流,威胁水生生物。
在人口达100万或以上的城市中,平均气温可比人口密度较低的地区高出华氏1.8至5.4度。夜间温差最高可达22度。根据美国环境保护署的说法,高温可能会增加夏季的能源高峰需求、空调成本、空气污染和温室气体排放、与热相关的疾病和死亡人数,以及水污染。

研究人员设计出了能非常有效应对高温的透水混凝土方案。透水路面含有大量相互连通的孔隙,可让水分渗透排出,从而降低路面温度。孔隙中的水分还会蒸发,进一步降低路面表面温度。此外,与沥青路面相比,透水混凝土路面的反射热量效果更好。
发表在《清洁生产杂志》(Journal of Cleaner Production)上的这项研究发现,与传统混凝土路面相比,透水混凝土路面在晴天时散发的热量略多,但在降雨后的天数里,散发的热量少25%至30%。工程师改进了透水混凝土的设计,使其具有高导热性(即能更快地将热量传导至地面),从而将热量输出进一步降低2.5%至5.2%。
“高效透水混凝土路面可以成为城市中一种有价值、性价比高的解决方案,用于缓解城市热岛效应,同时有利于雨水管理并改善水质,”通讯作者、罗格斯大学新不伦瑞克分校工程学院土木与环境工程系副教授、先进基础设施与交通中心附属研究员王浩(Hao Wang)表示。
将工业副产品和废弃物掺入透水混凝土中,可以提升其经济和环境效益。在另一项研究中,发表于《清洁生产杂志》(Journal of Cleaner Production),王浩团队设计了掺入粉煤灰和钢渣的透水混凝土,以降低与原材料相关的成本、能源消耗和温室气体排放。
此前,透水路面已被用作绿色基础设施,以减少城市地表径流和洪涝风险。如今,透水混凝土主要用于人行道、停车场和休息区等车流量较少的区域。研究人员正在探索如何使透水混凝土更坚固、更耐用,以便将其用于城市街道。
来自罗格斯大学、新泽西州交通运输部以及中国中南大学的其他研究人员也参与了这项工作。

