目前,设计中对透水砖的选用,通常仅考虑其透水系数,然而在实际应用中,透水砖发挥透水功能的持续时间(即“透水时效”),也是反映其使用性能的重要评价因素,但目前国内尚未有关于此方面的论述及对透水时效的有效检测方法。
针对这一情况,笔者进行了相关研究,以期为推动雨水利用的发展及工程设计提供参考和设计依据。
1 材料与方法
1. 1 试验设备及试样试验设备有:BT-9300H 型激光粒度分布仪、 干燥箱、透水速度测试装置等。 试验采用的透水砖试样的主要
性能指标见表 1。
表 1 透水砖试样的主要性能指标
1. 2 道路径流模拟水样配置
1. 2. 1 路面尘样颗粒粒度分析
采集北京市市区二环至五环路区域内的道路步行道、小区道路及公园道路的路面尘样,每个路段选取3~5 个点进行采样,*后将其混合,作为该路段的道路灰尘样本,送实验室进行检测,检测结果见表 2。
1. 2. 2 模拟水样配制
根据路面尘样颗粒粒度的分析结果、北京地区年均降雨量与径流雨水悬浮污染物质量浓度,采用高岭土及纯净水模拟道路径流水样进行配制。
1)模拟水样体积计算:
V = H × S 。 (1)
式中:V 为模拟水样体积,L;H 为北京地区多年平均降雨量,取 571.9 mm;S 为透水 砖试样的透水面积 , 取200 mm×200 mm。
2)模拟水样中溶质的质量 :
M = C × V 。 (2)
式中:M 为模拟水样中溶质的质量,mg;C 为北京地区道路径流 SS 质量浓度,取 734 mg/L。
3)模拟水样中不同粒径溶质的质量:
mi= α × M 。 (3)
式中:mi为模拟水样中不同粒径溶质的质量,mg;α 为不同粒径溶质的比例,%。经计算得:V=22.87 L;M=16.79 mg;mi见表 3。
1. 3 试验步骤
1) 将试样放入干燥箱中鼓风烘干 , 温度 设定为80 ℃,时间为 24 h;
2)将烘干的试样取出待温度降至室温时 ,用透水速率测试装置检测其透水速度;
3)待检测 后的试样无渗出水时 ,将其放入干燥箱中鼓风烘干,温度设定为 80 ℃,时间为 24 h;
4)将再次 烘干的试样取出待温度降至室温时 ,用模拟水样进行过滤;
5)待过滤 后的试样无渗出水时 ,将其放入干燥箱中鼓风烘干,温度设定为 80 ℃,时间为 24 h;
6)将过滤后烘干的试样取出待温度降至室温时 ,用透水速率测试装置检测其透水速度。
2 结果与讨论
2. 1 试验数据
试验所得数据见表 4、5。
2. 2 透水砖的透水速度随时间的变化情况
对试验所得数据进行整理得到透水砖的透水速度随时间的变化曲线
,见图 1。
由图 1 可知:试样 1、2 的透水速度均随着使用时间的增长而减小,但是减小的幅度变缓;试样 2 的透水速度大于试样 1。 这是由于颗粒物质堵塞了透水砖的空隙,且随着使用时间的增加,透水砖的空隙堵塞得更加严重,影响其透水能力,导致其透水速度下降
。 当空隙堵塞到一定程度后,颗粒物质就较难进入透水砖内部,此时透水速度减小的幅度就会变缓。 由于试样1、2 的材料、结构等存在差异,所以透水速度也不相同。
对图 1 中试样 1、2 的透水速度随时间的变化情况进行回归分析,结果分别为:Y= 1.093 5X-0.509 3,R2= 0.949 2; (4)Y= 1.615 9X-0.713 2,R2= 0.969 3。 (5)
式中:Y 为透水速度,m L/(min·cm2);X 为使用年限,年。
由式(4)、(5)就可以预测透水砖试样 1、2 在一定使用年限时的透水速度,并可以计算出当透水砖的透水速度小于《透水砖》标准规定的限值 1.0×10-2cm/s 时的使用年限。
2. 3 实例验证
以上试验数据及分析结果均是在实验室检测所得,在实际工程中,车辆、行人的碾压、踩踏及道路清扫等因素均会影响透水砖的透水能力,因此,对试验数据与实际数据进行了比较,结果见表 6。
由表 6 可知,试验数据与实际数据存在一定的偏差,实际透水速度约为试验透水速度的 82 %,因此,在考虑实际影响因素的情况下,可将试验数据进行修正,即:Vp= KVe。 (6)
式中:Vp为实际透水速度,m L/(min·cm2);Ve为试验透水速度,m L/(min·cm2);K 为修正系数。
3 结论与建议
1) 依据降雨资料 、 道路径流污染物质量浓度 、 道路尘样颗粒粒度分析结果等数据,配置成一定质量浓度的溶液,对透水砖的透水时效进行检测是一种较为科学有效的方法。
2)实际工程中影响透水时效的因素很多,实验室检测结果与实际情况存在差异,需要根据实际情况进行校正。
3)在工程 设计中宜根据检测结果 ,采用透水时效较长的透水砖以优化设计。
通过对上述内容的分析,笔者旨在提供一种较为可行的透水砖透水时效检测及评价方法,但遗憾的是由于考虑不周,只模拟了 5 年使用时限的试验,如果能够模拟更多使用年限的试验,将会使数据更加完善,更具实用性。、
透水砖作为一种便于雨水渗透的建筑材料,不仅可以消纳设计汇水面积内的雨水径流,而且还能够对其进行过滤净化,从而实现外排径流量控制及污染物消减的目的。但在实际情况中,透水砖在经过一段时间的使用后,其透水能力会有不同程度地下降,甚至*消失,进而失去了雨水利用的功能而不符合绿色建筑的评价要求。
所以对于使用年限比较久的透水砖,也是需要合理的保养,才能更加长久的使用,并且保障透水效果。(相关阅读:正面透水型透水砖结构的形式怎么样?)