「可持续设计理念」课程系列14丨行：透OR不透？(上)
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可持续设计理念
Sustainability consciousness
我们的星球是一个巨大的生态系统，由无数相互关联互动的子系统构成，可持续性既在于宏观星球尺度，也在于无数细小短暂的微观层面。
设计属于人类的基本活动，而每一件设计都将对可持续性产生积极或消极的影响。如果设计师能理解人类活动是如何影响环境的，设计就能使人类的命运重获生机。在年轻的设计专业学生中根植可持续意识，是迈向真正的可持续发展的重要一步。
在这样的背景下，同济大学设计创意学院多年前便开设了 “可持续设计理念”(Sustainability consciousness)课程，希望培养具有“可持续理念”的设计师。课程的核心是引导同学们理解人类系统与自然系统之间的互动关联，洞察生活中可持续性的议题：在衣、食、住、行、文、弃等诸多生活场景中，研究人类行为对生态环境的影响；探讨现有的设计实践、潜在的设计策略，可以/可能在哪些环节、怎样的层面上、如何影响到人类系统的衣、食、住、行、文、弃，进而影响到自然系统的大气、水体、土地环境、生物圈等等，领悟设计所能产生的影响。
近年来我院朱小村、姚雪艳、曹静、刘洋、莫娇、童毓舟等多位老师，与校内外专家共同开展了这项课程的教学和指导工作。课程结题作业要求学生们3-6人一组，从日常生活出发挖掘可持续议题，探究“熟视无睹、习以为常、理所当然”的现象背后的深远影响，并通过设计专业技能，将这些分析和思考呈现传达出来，鼓励同学们在探究的基础上提出新颖、创新的想法和概念。
我们选取了自2017年至2021年五年间的共约20个有代表性的学生作业，按照衣、食、住、行、文、弃几个方面的顺序依次向读者呈现，希望与社会各界人士共同交流和探讨“可持续”相关议题的同时，激发和引导公众在日常生活中增强可持续发展意识，践行可持续发展理念。
「可持续设计理念」课程系列 14
01 /
选题背景海绵城市建设的推进
2017年李克强总理的政府工作报告明确了海绵城市的发展方向,海绵城市建设将走进每一个城市。
城市热岛效应的加剧
城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，建筑物热容量低，热传导率高，其本身对风有减弱作用，城市热岛效应严重。
区域地下水位持续下降
过量的开采和不合理的利用使地下水位下降，形成地下水下降漏斗，在地下水用量集中的城市地区，还会使地面发生沉降。
在国家提倡海绵城市政策，城市热岛效应越来越剧烈，重点城市地下水位持续下降已成隐患的大背景下，透水材料是近几年大热的概念，而我们也发现校内竟然没有一个路段是使用透水材料铺装的，于是我们决定通过研究透水材料的性能，进行经济维护生产等评估尝试探索在校内使用透水材料的可能性。
02 /
透水材料的基础认识透水材料的概念：
透水料是指有透水材料制成或者具有透水功能的、用于修建道路或者铺设地面的材料。常见的透水料有透水混凝土，透水砖等。随着海绵城市概念的发展，透水料也得到了十分广泛的应用。
透水材料的分类：
图1 透水材料分类图（作者自绘）
透水混凝土与透水砖的比较：
由对比不难看出透水混凝土在各方面的表现上都要优于混水砖，因此我们选择将透水混凝土作为最后的研究对象。
优点：
透水混凝土强度低，因为透水混凝土透水地坪拥有15%-25%的孔隙。但其实强度低这个问题是不用担心的，经国家检测机关鉴定，透水地坪的承载力完全能够达到C20-C30混凝土的承载标准。同等强度的透水混凝土使用年限和质量和普通混凝土并无区别，现在已经广泛运用于公园人行道、自行车道、停车场、商业广场等。
由于空隙较大需定期养护清理空隙杂物，需要高压水冲洗和真空大功率吸尘。
不适合于机械铲料操作。
总结：
不难看出透水混凝土有许多优秀的，生态友好的性能，但它的承重性可能不适应长期的大型车辆通过，造价也会高一些，维护清理比普通混凝土稍微麻烦一些，有待技术的提高，这些问题可能限制了它在校园内的使用。03 /
实验研究
01
图3 实验设计思路图（作者自绘）
02
制备实验
实验目的：体验透水混凝土的生产过程，为后续的对比实验做好准备。
实验准备：透水混凝土的基本材料包括石子（表层细石子、底层大石子）、水泥、透水混凝土增强剂和水。这些材料依据不同配比进行组合，可以得到性能不同的透水混凝土。
为了在实验环境中尽量模拟混凝土施工过程，同时降低实验难度，我们采用水泥粉代替水泥，用3~5mm和8~20mm的石子分别作为表层和底层石子来制备混凝土。另外，我们使用塑料盒作为实验容器，纸杯作为辅助容器，电子秤作为称量工具。
实验过程：
图5 透水混凝土制备实验过程图（图片来源：拍摄和网络素材）
实验结果：
最终制作成果
图6 透实验最终成果（作者自绘）
最终制备的成品混凝土较之前表面更平整、分层更明显，初步具备了透水混凝土的外形。我们重复了混凝土制备实验，以制作多批次的样品供研究，并用不同色彩的色粉加以区分。最终，我们选取了制作最成功，透水性最好的一块混凝土进行后续试验。
03
对比实验
实验目的：定量比较透水混凝土和普通混凝土（以樱花大道路面为样本）透水性的差异，验证透水混凝土在透水功能上的优越性，我们设计了实验来计算其透水系数。
实验过程：测试透水面单位时间内的透水量，测试对象包括我们制备的透水混凝土和樱花大道正常路面（对照组）。实验的基本流程如下图：
图7 透水性测试过程图（作者自绘）
实验数据整理及结论：
图8 透水性计算公式（作者自绘）
04
补充实验
图9 补充实验过程图（作者自绘）
实验数据整理及结论：实验发现，水中的杂质会在透水面表面积累，使透水性下降，实验反复测试中，透水混凝土的透水系数为从15.78下降到6.54，再下降到4.16，说明透水混凝土需要维护清理来保持其透水性，这可能给它的使用带来限制。
-未完待续-
2020年秋季本科可持续设计理念课程
教学团队 | 朱小村、姚雪艳、曹静、刘洋、莫娇、龚万彬、周玲玲、郭光普
助教 | 唐小娟、朱梦婵、姚佳艳、顾乃全、周怡
编辑 | 黄陈㵟
校对 | 朱梦婵
编辑 / 榴莲
责编 / 雪青