目前,設計中對透水磚的選用,通常僅考慮其透水系數,然而在實際應用中,透水磚發揮透水功能的持續時間(即“透水時效”),也是反映其使用性能的重要評價因素,但目前國內尚未有關于此方面的論述及對透水時效的有效檢測方法。
針對這一情況,筆者進行了相關研究,以期為推動雨水利用的發展及工程設計提供參考和設計依據。
1 材料與方法
1. 1 試驗設備及試樣試驗設備有:BT-9300H 型激光粒度分布儀、 干燥箱、透水速度測試裝置等。 試驗采用的透水磚試樣的主要
性能指標見表 1。
表 1 透水磚試樣的主要性能指標
1. 2 道路徑流模擬水樣配置
1. 2. 1 路面塵樣顆粒粒度分析
采集北京市市區二環至五環路區域內的道路步行道、小區道路及公園道路的路面塵樣,每個路段選取3~5 個點進行采樣,*后將其混合,作為該路段的道路灰塵樣本,送實驗室進行檢測,檢測結果見表 2。
1. 2. 2 模擬水樣配制
根據路面塵樣顆粒粒度的分析結果、北京地區年均降雨量與徑流雨水懸浮污染物質量濃度,采用高嶺土及純凈水模擬道路徑流水樣進行配制。
1)模擬水樣體積計算:
V = H × S 。 (1)
式中:V 為模擬水樣體積,L;H 為北京地區多年平均降雨量,取 571.9 mm;S 為透水 磚試樣的透水面積 , 取200 mm×200 mm。
2)模擬水樣中溶質的質量 :
M = C × V 。 (2)
式中:M 為模擬水樣中溶質的質量,mg;C 為北京地區道路徑流 SS 質量濃度,取 734 mg/L。
3)模擬水樣中不同粒徑溶質的質量:
mi= α × M 。 (3)
式中:mi為模擬水樣中不同粒徑溶質的質量,mg;α 為不同粒徑溶質的比例,%。經計算得:V=22.87 L;M=16.79 mg;mi見表 3。
1. 3 試驗步驟
1) 將試樣放入干燥箱中鼓風烘干 , 溫度 設定為80 ℃,時間為 24 h;
2)將烘干的試樣取出待溫度降至室溫時 ,用透水速率測試裝置檢測其透水速度;
3)待檢測 后的試樣無滲出水時 ,將其放入干燥箱中鼓風烘干,溫度設定為 80 ℃,時間為 24 h;
4)將再次 烘干的試樣取出待溫度降至室溫時 ,用模擬水樣進行過濾;
5)待過濾 后的試樣無滲出水時 ,將其放入干燥箱中鼓風烘干,溫度設定為 80 ℃,時間為 24 h;
6)將過濾后烘干的試樣取出待溫度降至室溫時 ,用透水速率測試裝置檢測其透水速度。
2 結果與討論
2. 1 試驗數據
試驗所得數據見表 4、5。
2. 2 透水磚的透水速度隨時間的變化情況
對試驗所得數據進行整理得到透水磚的透水速度隨時間的變化曲線
,見圖 1。
由圖 1 可知:試樣 1、2 的透水速度均隨著使用時間的增長而減小,但是減小的幅度變緩;試樣 2 的透水速度大于試樣 1。 這是由于顆粒物質堵塞了透水磚的空隙,且隨著使用時間的增加,透水磚的空隙堵塞得更加嚴重,影響其透水能力,導致其透水速度下降
。 當空隙堵塞到一定程度后,顆粒物質就較難進入透水磚內部,此時透水速度減小的幅度就會變緩。 由于試樣1、2 的材料、結構等存在差異,所以透水速度也不相同。
對圖 1 中試樣 1、2 的透水速度隨時間的變化情況進行回歸分析,結果分別為: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 為透水速度,m L/(min·cm2);X 為使用年限,年。
由式(4)、(5)就可以預測透水磚試樣 1、2 在一定使用年限時的透水速度,并可以計算出當透水磚的透水速度小于《透水磚》標準規定的限值 1.0×10-2cm/s 時的使用年限。
2. 3 實例驗證
以上試驗數據及分析結果均是在實驗室檢測所得,在實際工程中,車輛、行人的碾壓、踩踏及道路清掃等因素均會影響透水磚的透水能力,因此,對試驗數據與實際數據進行了比較,結果見表 6。
由表 6 可知,試驗數據與實際數據存在一定的偏差,實際透水速度約為試驗透水速度的 82 %,因此,在考慮實際影響因素的情況下,可將試驗數據進行修正,即:Vp= KVe。 (6)
式中:Vp為實際透水速度,m L/(min·cm2);Ve為試驗透水速度,m L/(min·cm2);K 為修正系數。
3 結論與建議
1) 依據降雨資料 、 道路徑流污染物質量濃度 、 道路塵樣顆粒粒度分析結果等數據,配置成一定質量濃度的溶液,對透水磚的透水時效進行檢測是一種較為科學有效的方法。
2)實際工程中影響透水時效的因素很多,實驗室檢測結果與實際情況存在差異,需要根據實際情況進行校正。
3)在工程 設計中宜根據檢測結果 ,采用透水時效較長的透水磚以優化設計。
通過對上述內容的分析,筆者旨在提供一種較為可行的透水磚透水時效檢測及評價方法,但遺憾的是由于考慮不周,只模擬了 5 年使用時限的試驗,如果能夠模擬更多使用年限的試驗,將會使數據更加完善,更具實用性。、
透水磚作為一種便于雨水滲透的建筑材料,不僅可以消納設計匯水面積內的雨水徑流,而且還能夠對其進行過濾凈化,從而實現外排徑流量控制及污染物消減的目的。但在實際情況中,透水磚在經過一段時間的使用后,其透水能力會有不同程度地下降,甚至*消失,進而失去了雨水利用的功能而不符合綠色建筑的評價要求。
所以對于使用年限比較久的透水磚,也是需要合理的保養,才能更加長久的使用,并且保障透水效果。(相關閱讀:正面透水型透水磚結構的形式怎么樣?)