常用的透水磚類型很多,包括陶質透水磚、混凝土透水磚、砂基透水磚等,價格便宜、易普及的當屬混凝土透水磚。對透水磚的透水性能很多人都進行了研究,但是在經(jīng)過使用之后其透水性能的變化如何還鮮見報道。本文通過人工模擬降雨現(xiàn)場試驗,測試混凝土透水磚鋪裝地面經(jīng)過2年使用后 ，其減少積水、消減徑流的實際效果變化 。
1、昆明的透水磚透水試驗
該實驗是在昆明某小區(qū)使用2年以后的透水磚地面上進行，試驗所用的人工降雨模擬裝置如圖1所示。為了使噴灑強度均勻，且可調節(jié)強度，采用1800散射噴頭，MPR15EST噴嘴，設計上作壓力0.1MPa，流量0.1m3/h．噴灑范圍為1.2 mx4.0m。噴頭按矩形布置，分A、B、C、D4組，降雨強度控制通過噴頭組合來實現(xiàn)。開1組時設計噴灑強度為20.83 mm/h．開2組時噴灑強度為41.66 mm/h，開3組叫噴灑強度為62.49 mm/h開4組時噴灑強度為83.33 mm/h。經(jīng)測試對開2組和4組全開情況下．模擬降雨器的降雨均勻度為0.905和0.780．滿足試驗要求。
試驗的透水地面的墊層結構為：6 cm透水磚+6cm無砂混凝土+15 cm天然級配砂礫料。
2、試驗結果及分析
a、試驗過程中所測試的開1組2組、3組、4組噴頭的實際噴灑強度分別為：19.9～20.0 mm／ h、 39.4 2.2 mm／ h、 59.1 ～63.2 mm／ h、 79.5～82.8mm／h。按照市政的設計暴雨強度，分別相當于1年3遇、2年1遇 、10年1遇、30年1遇的60rain降雨。
根據(jù)2年前透水路面鋪裝層施工測試資料，透水磚的滲透系數(shù)為2.14mm／s，連通孔隙率為14.6％ ，自然風干剩余含水率為4％；無砂混凝土的孔隙率為1.5％：砂礫料墊層的孔隙率為19.5％?？紤]到自然狀態(tài)下墊層中都會含有一定的水分，因此取各層能夠存儲雨水的有效孔隙率分別為：透水磚10.6％、無砂混凝土8.5％、砂礫料12.0％。
從試驗結果看，發(fā)生積水時的累計降雨量均小于使透水磚層飽和所需水量6.4H1H1，降到了2年前的1／4以下，說明經(jīng)2年使用后，由于長期的碾壓和灰塵填縫。透水磚的透水性能呈逐漸減弱趨勢。
b、砂礫料墊層的滲透性能變化分析
C1、C2、C3、C4號試驗地面積水時的降雨強度分別為1.39、0.83、0.88、 1.38 mm／min，說明部分砂礫料墊層的局部滲透系數(shù)也能大于1.32 mm／min?？梢娚暗[料墊層的滲透系數(shù)變化范圍較大。
c、地表積水與產生徑流情況
地表積水發(fā)展過程觀測結果顯示，地表積水面積擴展的速率與降雨強度有關，降雨強度越大，積水后面積擴大的速率越大，經(jīng)2年的使用后，各點相對比初用時其滲透性能有所下降(見表2)，積水和開始產生徑流的時間縮短很多。2年前相同試驗點上開始積水時間為20min后。但本次試驗中，在類似降雨強度的情況下，其開始積水時問為3～4min，較2年前要早得多。且各個試驗點均有徑流產生。透水磚路面表面滲水性變小，導致了這一現(xiàn)象的產生。
積水面積也有所變化，C1和C3積水面積變大，是因為透水磚的滲透性能減弱，雨水下滲速度小于降雨量。路面產生了積水。C2和C4積水面積變小。是因為C2和C4有一定的坡度，路面使用中造成了很多小的路面徑流渠道，產生的積水很快形成徑流，流至附近排水井內，無法在路面產生大面積積水與2年前試驗對比發(fā)現(xiàn)。其滲透性能下降了很多，但是各點范圍內整體滲透性能仍基本持平，積水面積的增長隨降雨量的增長而線性增加。開始積水時間的提早原因：一方面是透水磚的透水性能確實下降，另一方面與本次做實驗的時間也有關系，由于已是11月份，氣溫偏低，地面蒸發(fā)相對減弱，影響到了實驗地面積水的情況。
C1試驗點所處的位置為常用路面，經(jīng)常有車輛、行人途經(jīng)，其受影響的程度較大，與初鋪設時的變化比較明顯 。 C3和C4所在位置僅有少量車輛經(jīng)過，故變化程度比C1要小一些，但仍有一定的變化。在發(fā)生較大面積積水時。如果停止噴灑，地面的積水會在很短的時間內全部下滲。差不多能在4min將33％面積的積水全部滲完，即使積水面積達到100％ 。也能在16min內全部滲完。與鋪設3個月時相比，各試驗點透水磚地面的雨后積水消減能力下降了50％2 E右。在作為小區(qū)內交通干道的C1和C2試驗點，其積水消減所用的時間比以前延長了2～3倍。消減同樣多的積水所用的時間比另外的2個點也要長。C1的結果顯示，當以 80mm／h的降雨強度滿溢后持續(xù)噴灑6min的情況下，停水后路面積水仍能在16min內完全消減，這可能一方面由于路基土壤有一定的透水性能能夠容納和下滲一部分，另一方面透水磚表層積累的灰垢阻礙了雨水的瞬時下滲。降雨強度大于透水磚的即時下滲速度，說明此時的降水強度已經(jīng)超過局部砂礫石層內向周圍滲水的速度，但是，在降雨停止后，仍有很大的容納空間和滲水速度保證。在經(jīng)過2年的使用后，透水磚仍能達到這樣的效果，對雨水的即時消納不會對城市防洪產生影響，足以保證正常的雨后路面行人、行車需求。
3、透水磚結論
a.透水磚在使用2年后仍有良好的透水效果。能夠滿足30年1遇的60min降雨的滲水需求 。
b.透水磚鋪裝地面的滲透效果隨著使用期限的加長而有所減弱。其減弱的原因主要有兩方面，一是由于在路面的長期使用過程中。汽車、行人的碾壓造成的墊層密度變大，減小了墊層的透水系數(shù)；二是由于灰塵、垃圾等雜質在透水磚面上的長期堆積堵塞了透水磚表面的空隙，影響了透水磚的雨水瞬時下滲速度。
c.透水磚的透水性能在使用2年后減弱較多，瞬時下滲速率變化明顯，其他表積水現(xiàn)象增加嚴重，與初鋪設時相比，積水時問提早。
d.作為交通干道的透水磚路面的透水性能的減弱程度比非交通干道的要快。透水磚作為一種促進雨洪利用的建筑材料，在人行道、居民小區(qū)等處多有使用。其在初始鋪裝時透水效果明顯。經(jīng)過實驗研究發(fā)現(xiàn)，使用2年后仍能維持較佳的透水效果，能滿足日常的降雨透水需求。在今后的建設中大力發(fā)展透水磚可達到生態(tài)環(huán)保和經(jīng)濟的雙重功效。
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