一種易恢復(fù)和保持透水能力的長壽命透水板的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種易恢復(fù)和保持透水能力的長壽命透水板，采用直通式透水槽或透水孔，透水槽、孔易于通過沖洗、負(fù)壓抽吸等方法清理堵塞，恢復(fù)和長期保持透水能力。所使用的高延性水泥基復(fù)合材料、超高性能混凝土，為短纖維增強(qiáng)增韌的韌性水泥基材料，鋪裝路面不易折斷；且這兩類材料的抗凍融、耐候性能優(yōu)良，具有長使用壽命?，F(xiàn)有透水磚、透水板產(chǎn)品普遍存在的缺點包括：不抗凍；易折斷；樹脂基產(chǎn)品不耐候，老化快；孔隙容易堵塞，可導(dǎo)致透水能力大幅度下降，且難以恢復(fù)。本實用新型的透水板，良好地解決了這些問題，在使用性能、工作壽命等方面大幅度超越現(xiàn)有透水鋪裝產(chǎn)品，廣泛適用于各種氣候條件下的透水廣場、人行道、非機(jī)動車道、小區(qū)道路和輕載機(jī)動車道路。
【專利說明】
一種易恢復(fù)和保持透水能力的長壽命透水板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種地面、路面透水鋪裝使用的透水板，尤其是一種易于清理堵塞和恢復(fù)、保持透水能力透水板，并且是不易折斷和具備優(yōu)良抗凍融、耐候性能的透水板。
【背景技術(shù)】
[0002]在中國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2014年10月頒布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南一一低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》中指出:“透水磚鋪裝和透水水泥混凝土鋪裝主要適用于廣場、停車場、人行道以及車流量和荷載較小的道路，如建筑與小區(qū)道路、市政道路的非機(jī)動車道等，…。透水磚鋪裝的優(yōu)缺點包括:“透水鋪裝適用區(qū)域廣、施工方便，可補(bǔ)充地下水并具有一定的峰值流量削減和雨水凈化作用，但易堵塞，寒冷地區(qū)有被凍融破壞的風(fēng)險?！?br>[0003]現(xiàn)有的透水磚、板主要為透水混凝土和透水砂漿產(chǎn)品。膠凝材料為水泥(硅酸鹽或硫鋁酸鹽水泥)或樹脂(環(huán)氧、聚氨酯、丙烯酸樹脂等)，以不飽和用量或薄層膠凝材料漿體包裹單級配砂、石骨料，將骨料粘結(jié)為整體的同時形成一定比例的孔隙，成為磚或板的透水通道。這種隨機(jī)形成的、無規(guī)則的、曲折的透水通道，在自然使用環(huán)境中容易被粉塵、泥土、草木碎肩等堵塞，可能導(dǎo)致透水能力大幅度降低，需要經(jīng)常和及時采用沖洗、負(fù)壓抽吸方式清理，費工費時、效果常常也不理想。在北方，冬季有雨雪時，這類透水磚、板往往在透水孔隙含水狀態(tài)受到冰凍，凍脹壓力會損傷磚或板的整體性，經(jīng)歷多個凍融循環(huán)可能使磚或板出現(xiàn)剝落甚至崩潰。此外，透水鋪裝的基層經(jīng)常出現(xiàn)不均勻沉降，會使透水磚或板處于受彎狀態(tài)，大塊磚或板容易折斷。樹脂基透水磚或板的膠結(jié)材料一一環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂等，受陽光照射和高溫(35°C以上)作用易老化，難以滿足基礎(chǔ)工程建設(shè)要求的耐久性(30?100年)。
[0004]針對現(xiàn)有透水磚、板的上述缺點，本實用新型轉(zhuǎn)換思路，從選用合適材料和改變透水方式兩個方面，全面解決上述問題。
[0005]透水板耐用耐久解決方案
[0006]選用的合適材料有兩種，分別為高延性水泥基復(fù)合材料(HDCC或ECC)和超高性能混凝土(UHPC)。這兩種材料均為短纖維增強(qiáng)、增韌的韌性水泥基復(fù)合材料，使有透水槽、孔的透水板實現(xiàn)高抗彎或抗折能力。HDCC具備良好的抗凍融和耐磨性能，UHPC則完全不受凍融損害且具有超高耐磨性能。在自然環(huán)境中和正常使用條件下，預(yù)期HDCC和UHPC的耐久性分別能夠超過50年和100年。因此，使用這兩種材料可以制作出耐用耐久的透水板，解決易折斷、不抗凍融、不耐磨、不耐候等問題。迄今，HDCC和UHPC材料已經(jīng)獲得許多應(yīng)用，但尚未用于透水板制造。
[0007]高延性水泥基復(fù)合材料(HDCC或ECC、HSCC)簡介:
[0008]上世紀(jì)九十年代初，美國密西根大學(xué)的V.C.Li教授基于微觀斷裂力學(xué)和纖維橋接理論，使用短切聚乙烯醇(PVA)纖維，制備出了具有多縫開裂和應(yīng)變硬化行為的水泥基復(fù)合材料，成功使水泥基材料實現(xiàn)高斷裂韌性和拉伸應(yīng)變。Li教授將該材料稱作ECC(Engineered cementit1us composite)，后來被更廣泛地稱作“高延性水泥基復(fù)合材料”(High ductility cementit1us composite，簡稱HDCC)和“應(yīng)變硬化水泥基復(fù)合材料(Strain-hardening cement-based composite,簡稱SHCC)。使用的增強(qiáng)增韌纖維還可以擴(kuò)展到其它有機(jī)(聚合物)纖維如高強(qiáng)高模聚乙烯(PE)纖維、聚酰胺(PA)纖維、聚丙烯晴纖維等，無機(jī)纖維如耐堿玻璃纖維、玄武巖纖維等，以及連續(xù)纖維織物。
[0009]HDCC是一種具有應(yīng)變硬化、多縫開裂和高延性等特性的新型纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，抗壓強(qiáng)度通常在30_70MPa，抗拉強(qiáng)度在3-8MPa，抗拉極限變形最高可達(dá)5%。目前，HDCC的制備技術(shù)已經(jīng)成熟，并應(yīng)用在結(jié)構(gòu)節(jié)點抗震加固、無縫橋面板和無縫路面板(不透水)等。透水板是HDCC適宜的新應(yīng)用。
[0010]超高性能混凝土 (UHPC)簡介:
[0011 ]超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，簡稱UHPC)，因為一般需摻入鋼纖維或高強(qiáng)聚合物纖維，也被稱作超高性能纖維增強(qiáng)混凝土(Ultra-HighPerformance Fibre Reinforced Concrete，簡稱UHPFRC) dUHPC不同于傳統(tǒng)的高強(qiáng)混凝土(HSC)和鋼纖維混凝土(SFRC)，也不是傳統(tǒng)意義“高性能混凝土(HPC)”的高強(qiáng)化，而是性能指標(biāo)明確的新品種水泥基結(jié)構(gòu)工程材料。UHPC較有代表性的定義或需要具備的特性如下:是一種組成材料顆粒的級配達(dá)到最佳的水泥基復(fù)合材料;水膠比小于0.25，含有較高比例的微細(xì)短鋼纖維增強(qiáng)材料;抗壓強(qiáng)度不低于150MPa;具有受拉狀態(tài)的韌性，開裂后仍保持抗拉強(qiáng)度不低于5MPa(法國要求7MPa);內(nèi)部具有不連通孔結(jié)構(gòu)，有很高抵抗氣、液體浸入的能力，與傳統(tǒng)混凝土和高性能混凝土(HPC)相比，耐久性可大幅度提高。
[0012]UHPC屬于現(xiàn)代先進(jìn)材料，創(chuàng)新了水泥基材料(混凝土或砂漿)與纖維、鋼材(鋼筋或高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋)的復(fù)合模式，大幅度提高了纖維和鋼筋在混凝土中的強(qiáng)度利用效率，使水泥基結(jié)構(gòu)材料的全面性能發(fā)生了跨越式進(jìn)步。使用UHPC可以建造輕質(zhì)高強(qiáng)和高韌性的結(jié)構(gòu)，徹底改變混凝土結(jié)構(gòu)“肥梁胖柱”狀態(tài);其結(jié)構(gòu)所擁有的耐久性和工作壽命，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越鋼、鋁、塑料等其它所有結(jié)構(gòu)材料。目前的研究認(rèn)為，在自然環(huán)境中(除重化學(xué)腐蝕環(huán)境外)UHPC材料的工作壽命至少100年。日本規(guī)范中，UHPC結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)工作壽命為100年。透水板也是UHPC適宜的新應(yīng)用，特別是鋪裝機(jī)動車道的透水板。
[0013]透水板透水能力恢復(fù)保持方案
[0014]在透水板上設(shè)計制作透水槽或透水孔，直線(垂直或斜向)穿透整個透水板厚度作為透水通道。透水槽寬度或透水孔尺寸以不影響地面、路面交通為準(zhǔn)，符合相關(guān)人行道、機(jī)動車道規(guī)范對接縫寬度的要求。透水槽或透水孔水平總面積占透水板總面積的5%?40%，保證有足夠的透水通道和快速排水能力。
[0015]直線通透的透水槽或透水孔，有較高的雨水徑流速率，可以帶走進(jìn)入透水槽、孔的粉塵類物質(zhì);進(jìn)入透水槽、孔的泥土、草木碎肩，以及附著的微生物等，則可通過沖刷、負(fù)壓抽吸等方法清理，恢復(fù)透水能力。
[0016]板垂直方向距下表面的三分之一至三分之二厚度可為較大面積的鏤空區(qū)，作為地面、路面快速排水和水下滲過程之間的儲水空間。
[0017]如果要利用透水板過濾雨水，可在透水板透水槽或透水孔中填充適宜細(xì)度的砂子作為過濾介質(zhì)。這樣的優(yōu)點在于，砂子可以定期抽取出來清洗或更換，確保透水板的透水能力和過濾效果。
[0018]現(xiàn)有技術(shù)的實現(xiàn)方案
[0019]現(xiàn)有透水鋪裝材料主要分為:透水磚或板產(chǎn)品、現(xiàn)場鋪設(shè)水泥透水混凝土路面和現(xiàn)場鋪設(shè)瀝青透水混凝土路面。其中，現(xiàn)場鋪設(shè)水泥或瀝青混凝土主要用于輕載機(jī)動車和非機(jī)動車道路;透水磚或板產(chǎn)品主要用于廣場、人行道、非機(jī)動車道、小區(qū)道路等。
[0020]透水磚或板產(chǎn)品又分為燒結(jié)磚、水泥基磚或板(水泥透水混凝土或砂漿)、樹脂基透水磚或板(環(huán)氧、聚氨酯、丙烯酸等膠結(jié)砂或石)。多數(shù)水泥基和樹脂基透水磚、板，由透水砂漿裝飾面層和透水混凝土基層復(fù)合而成。
[0021]上述所有透水鋪裝材料，透水通道均為環(huán)繞砂、石隨機(jī)形成的、無規(guī)則的、曲折的孔隙。長期的應(yīng)用顯示，這樣的透水通道容易被粉塵、泥土、草木碎肩或其它雜物堵塞，導(dǎo)致透水能力逐步下降。通過沖洗、負(fù)壓抽吸等養(yǎng)護(hù)方法，可以清除靠近表面的堵塞物，但難以顯著恢復(fù)透水能力。
[0022]上述水泥基透水磚、板應(yīng)用較多，因為造價較低，但抗折強(qiáng)度低，容易折斷和堵塞，耐用性差。另外，其抗凍融性的耐久性差，不適合北方使用。
[0023]上述樹脂基透水磚、板，樹脂砂漿面層美觀，濾水作用好，但造價較高，并且樹脂的耐候性差，露天使用易老化，工作壽命有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]本實用新型的目的在于提供一種易于恢復(fù)和保持透水能力、耐用、耐久耐候的透水板，適用于各種氣候環(huán)境條件下的透水地面、路面鋪裝。
[0025]本實用新型的技術(shù)方案為:一種易恢復(fù)和保持透水能力的長壽命透水板，透水板上均勻分布的透水槽或透水孔，透水孔穿透整個透水板。
[0026]透水板上均勻分布的透水槽和透水孔，透水孔穿透整個透水板。
[0027]透水槽或透水孔的水平截面積總和占透水板水平表面總面積的5?40%;相對于透水板水平表面平面，透水槽或透水孔的方向為垂直直線或斜線;透水槽在透水板表面平面上為直線、折線或曲線。
[0028]透水板垂直方向距下表面的三分之一至三分之二厚度可為鏤空區(qū)，作為地面、路面快速排水和水下滲過程之間的儲水空間。
[0029]透水槽或透水孔可以填充適宜細(xì)度的砂子，作為雨水過濾介質(zhì)。砂子可以定期抽取出來清洗或更換，確保透水板的透水能力和過濾效果。
[0030]透水板上表面成型制作3?5mm厚度的表面凹凸紋理圖案層，美化透水板，同時提高表面防滑性能。
[0031]透水板顏色為灰色、白色和彩色。
[0032]本實用新型的優(yōu)點在于:使用兩種韌性耐久水泥基復(fù)合材料制作、采用直通式透水槽或透水孔透水，很好地保障了透水板的基本使用功能，即透水能力易恢復(fù)和長期保持；保證了透水板耐用耐久性能，大幅度提高透水鋪裝材料的使用壽命;透水板透水槽或透水孔可以進(jìn)行雨水過濾，過濾介質(zhì)砂可清洗、可更換，保證了長期透水和過濾效果。采用高延性水泥基復(fù)合材料(HDCC)制作的透水板，造價適中，但具有較高的性價比。采用超高性能混凝土 (UHPC)制作的透水板，雖然造價較高，但其超過百年的使用壽命，使其具有相對低的壽命周期成本。本實用新型的透水板在使用性能、工作壽命等方面大幅度超越現(xiàn)有透水鋪裝產(chǎn)品，廣泛適用于各種氣候環(huán)境條件下廣場、人行道、非機(jī)動車道、小區(qū)道路和輕載機(jī)動車道路的透水鋪裝，是透水鋪裝更新?lián)Q代、市場潛力巨大的產(chǎn)品。
[0033]本實用新型制作的透水板，可以很好地解決上述透水磚、板應(yīng)用中遇到的問題。其中，采用高延性水泥基復(fù)合材料(HDCC)制作的透水板，造價適中，但具有較高的性價比。采用超高性能混凝土 (UHPC)制作的透水板，雖然造價較高(低于樹脂基產(chǎn)品)，但其超過百年的使用壽命，使其具有相對低(低于所有其它產(chǎn)品)的壽命周期成本。
[0034]本實用新型的透水板是創(chuàng)新型產(chǎn)品，在使用性能、工作壽命等方面大幅度超越現(xiàn)有透水鋪裝產(chǎn)品，是透水鋪裝更新?lián)Q代、市場潛力巨大的產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0035]圖1為本實用新型透水板的俯視、正視剖面和右視剖面示意圖，其透水通道為垂直直線型透水槽；
[0036]圖2為本實用新型透水板的俯視、正視剖面和右視剖面示意圖，其透水通道為斜向圓形的透水孔；
[0037]圖3為本實用新型透水板的俯視、正視剖面和右視剖面示意圖，其透水通道為垂直十字形的透水孔；
[0038]圖4為本實用新型透水板的俯視、正視剖面和右視剖面示意圖，其透水通道為垂直折線型透水槽；
[0039]圖5為本實用新型透水板的俯視、正視剖面和右視剖面示意圖，其透水通道為垂直曲線型透水槽。
[0040]圖6為本實用新型透水板的俯視、仰視和右視剖面示意圖，其透水通道為垂直直線線型透水槽，板垂直方向距下表面一半厚度有矩形的鏤空區(qū)；
[0041]圖7為本實用新型透水板的俯視、仰視和右視剖面示意圖，其透水通道為垂直直線線型透水槽，板垂直方向距下表面一半厚度有橢圓形的鏤空區(qū)。
[0042]附圖標(biāo)號說明:
[0043]1-透水板，11-表面凹凸紋理圖案層，12-透水槽，13-透水孔，14-透水孔，15-透水槽，16-透水槽，17-鏤空區(qū)，18-鏤空區(qū)
【具體實施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0045]針對透水板應(yīng)用環(huán)境條件，以及現(xiàn)有透水產(chǎn)品遇到的不耐用不耐久問題，選用兩種合適材料——高延性水泥基復(fù)合材料(HDCC或ECC)和超高性能混凝土 (UHPC)來制作透水板。這兩種材料均為短纖維增強(qiáng)、增韌的韌性水泥基復(fù)合材料，使有透水槽、孔的透水板實現(xiàn)高抗彎或抗折能力，可以制作較大尺寸的透水板。HDCC具備良好的抗凍融和耐磨性能，UHPC則完全不受凍融損害且具有超高耐磨性能。在自然環(huán)境中和正常使用條件下，預(yù)期HDCC和UHPC的耐久性分別能夠超過50年和100年。
[0046]針對透水通道易被堵塞的問題，在透水板上設(shè)計制作直線、折線或曲線透水槽12、15、16或透水孔13、14，直線(垂直或斜向)穿透整個透水板厚度作為透水通道。透水槽或透水孔水平總面積占透水板總面積的5%?40% (圖1?圖5)，保證有足夠的直接透水通道和快速排水能力。直線通透的透水槽或透水孔，有較高的雨水徑流速率，可以帶走進(jìn)入透水槽、孔的粉塵類物質(zhì);進(jìn)入透水槽、孔的泥土、草木碎肩，以及附著的微生物等，則可通過沖刷、負(fù)壓抽吸等方法清理，恢復(fù)和保持透水能力。
[0047]板垂直方向距下表面的三分之一至三分之二厚度可為較大面積的鏤空區(qū)17、18，作為地面、路面快速排水和水下滲過程之間的儲水空間。
[0048]可在透水板透水槽、孔中填充適宜細(xì)度的砂子作為過濾介質(zhì)，可利用透水板過濾雨水。這樣的優(yōu)點在于，砂子可以定期抽取出來清洗或更換，確保透水板的透水能力和過濾效果。
[0049]透水板表面成型制作3?5mm厚度的表面凹凸紋理圖案層11美化透水板，同時提高表面防滑性能。也可以制作彩色透水板。
[0050]實施例1
[0051 ]本實施例使用高延性水泥基復(fù)合材料(HDCC)制作透水板，對應(yīng)圖1-圖3所示矩形透水板，透水槽或透水孔面積在10%?20%范圍。其中，圖1透水通道為垂直直線型的透水槽12，圖2透水通道為斜向圓形的透水孔13，圖3透水通道為垂直十字形的透水孔14。
[0052]對高延性水泥基復(fù)合材料(HDCC)的要求為:聚乙烯醇纖維增強(qiáng)增韌HDCC，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)(20°C、濕度不小于95% )28天抗折強(qiáng)度不低于10MPa(40x40xl60mm試件、3點抗折)、抗壓強(qiáng)度不低于50MPa(40x40xl60mm試件)。
[0053]HDCC透水板制作方法:制作模型；將原材料水泥、粉煤灰、細(xì)砂、高效減水劑、聚乙烯醇短切纖維和水拌和，攪拌均勻，所制備的HDCC拌和物具有較好工作性，適合砂漿栗輸送;將HDCC拌和物栗送注入模型;HDCC透水板成型后，帶模保濕靜置，直至HDCC達(dá)到脫模強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度約30MPa)，脫模;繼續(xù)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，直至HDCC抗壓強(qiáng)度達(dá)到50MPa，得到HDCC透水板成品。
[0054]實施例2
[0055]本實施例使用超高性能混凝土(UHPC)制作透水板，對應(yīng)圖4-圖7所示矩形透水板，透水溝槽面積在10%?40%范圍。其中，圖4透水通道為垂直折線型的透水槽15;圖5透水通道為垂直曲線型的透水槽16;圖6透水通道為垂直直線線型的透水槽12，垂直方向距下表面一半厚度有矩形的鏤空區(qū)17;圖7透水通道為垂直直線線型透水槽12，垂直方向距下表面一半厚度有橢圓形的鏤空區(qū)18。
[0056]對超高性能混凝土(UHPC)的要求為:鋼纖維增強(qiáng)增韌UHPC，標(biāo)養(yǎng)28天抗折強(qiáng)度不低于15MPa(100xl00x400mm試件、3點抗折)、抗壓強(qiáng)度不低于150MPa( 10mm立方試件)。
[0057]UHPC透水板制作方法:制作模型；將原材料水泥、硅灰、超細(xì)石英粉、砂、高效減水劑、微細(xì)鋼纖維和水拌和，攪拌均勻，所制備的UHPC拌和物具有自密實性能;低頻震動模型的同時，將UHPC拌和物灌入模型；UHPC透水板成型后，保濕養(yǎng)護(hù)直至達(dá)到脫模強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度約30MPa)，脫模;然后繼續(xù)保濕養(yǎng)護(hù)至抗壓強(qiáng)度達(dá)到130MPa，得到UHPC透水板成品。
【主權(quán)項】
1.一種易恢復(fù)和保持透水能力的長壽命透水板，其特征在于:透水板(I)上均勻分布的透水槽(12、15、16)或透水孔(13、14)，透水孔穿透整個透水板;透水槽或透水孔的水平截面積總和占透水板水平表面總面積的5?40%;相對于透水板水平表面平面，透水槽(12、15、16)或透水孔(13、14)的方向為垂直直線或斜線;透水槽(12、15、16)在透水板表面平面上為直線、折線或曲線；透水板垂直方向距下表面的三分之一至三分之二厚度為鏤空區(qū)(17、18);透水槽(12、15、16)或透水孔(13、14)填充砂子，作為雨水過濾介質(zhì);透水板上表面成型制作3?5mm厚度的表面凹凸紋理圖案層(11)。
【文檔編號】C04B28/00GK205501766SQ201521121016
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】趙筠
【申請人】江西貝融循環(huán)材料股份有限公司