CN105887616A - 一种海绵城市地面通过下垫生物碳强化吸水的方法 - Google Patents

Abstract

一种海绵城市地面通过下垫生物碳强化吸水的方法，包括以下步骤：1)采用水热合成法利用秸秆生产生物碳2)铺设底基层、基层3)地面下垫铺3‑8cm的生物碳4)安装路缘石及透水地面铺设。本发明的优点是：该方法生态、环保、绿色，具有较好的重复性。可显著提高路面及周围土壤的蓄水性能和污染物净化能力，适度调节局部气候，明显减缓城市“雨水病”、“热岛效应”和土壤缺水等问题。

Description

一种海绵城市地面通过下垫生物碳强化吸水的方法

技术领域

本发明属于城建环保领域，特别是一种海绵城市地面通过下垫生物碳强化吸水的方法。

背景技术

在城市化建设中，现代化城市的地表逐渐被建筑物和混凝土等阻水材料硬化覆盖，形成了生态学上的“人造沙漠”。便捷的交通设施，铺设平整的道路在给人们的出行带来方便的同时，这些不透水的路面也给城市的环境和人体健康带来极大的负面影响。城市“雨水病”的日益加剧，甚至使城市居民的人身安全和财产遭受重大损失。这些表面致密的地面铺装在雨天由于硬化地面使地势低洼处不能及时排水，造成大面积积水，产生“水漂现象”，使雨天行车产生“漂滑”、“飞溅”、“夜间眩光”等现象，给行人出行和车辆行驶带来不便和安全隐患；另外这种不透水的铺装与周围城市建筑共同作用，会增加城市的“热岛效应”；还有在坡度适宜时，由于它的快速排水模式，使城市缺水现象加重，不利于调节局部气候；同时，雨水冲刷携带的大量有毒有机物和重金属对土壤产生严重污染，危害地下水安全。基于此，人们更希望能有一种生态型的路面来取代过去的硬化路面，而海绵城市提倡的理念恰好解决了这些问题，通过在地面下垫生物碳，强化地面的吸水技术，无疑是一个很好的选择。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，通过下垫生物碳强化吸水的方法，提供一种生态、环保、绿色的海绵城市地面构建技术，该方法可显著提高路面及周围土壤的蓄水性能和污染物净化能力，适度调节局部气候，明显减缓城市“雨水病”、“热岛效应”和土壤缺水等问题。

本发明的技术方案：

一种海绵城市地面通过下垫生物碳强化吸水的方法，包括以下步骤：

1)采用水热合成法利用秸秆生产生物碳

将秸秆粉碎，洗净晾干，称量后，加入反应釜中，加盖，拧紧，用箱式电阻炉炭化后，自然冷却至室温，将制得的炭化产物用去离子水浸泡以除去粉尘和原料表面的残留物，经抽滤，用去离子水洗净，最后烘干过筛；

2)铺设底基层、基层

根据设计的要求开挖路基，清理土方，检查纵坡、横坡及边线，修整路基，找平碾压密实，压实系数至少达95％，在开挖好的路基上方铺设石灰粉煤灰稳定土作为底基层，石灰、粉煤灰与：土的重量比为10：24：66，铺好后找平压实，压实系数至少达95％，在碾压结束前，用平地机终平一次使其纵向顺适，路拱及超高均符合设计要求，最后将表面轻轻耙松，并洒水湿润后施工基层，基层为水泥碎石层，用水泥粉煤灰稳定，水泥与集料准确过秤，按照连续级配比例掺混，记录搅拌时间、加水时间及加水量，保证掺混质量，均匀摊铺后找平压实，压实系数至少达93％，压实后表面应平整无轮迹或隆起，且断面正确，路拱符合要求，在工程竣工之后，水泥稳定碎石施工的表面应保持平整、清洁；

3)地面下垫生物碳

地面及道路两侧浅层地面下垫铺筑3-8cm制备好的生物碳，在铺筑生物碳之前，基层应清扫干净，生物碳经摊铺和整型后，应立即在全宽范围内进行碾压，碾压过程中，生物碳的表面应始终保持潮湿；

4)安装路缘石及透水地面铺设

在铺设透水地面前铺设路缘石，路缘石铺砌后宜用水泥砂浆勾缝并且及时回填或采取其它保护措施，透水路面采用透水材料，透水材料为透水沥青混合料或再生骨料透水砖。

本发明的优点是：该方法生态、环保、绿色，具有较好的重复性。可显著提高路面及周围土壤的蓄水性能和污染物净化能力，适度调节局部气候，明显减缓城市“雨水病”、“热岛效应”和土壤缺水等问题。

具体实施方式

实施例1：

一种海绵城市地面通过下垫生物碳强化吸水的方法，包括以下步骤：

1)采用水热合成法利用秸秆生产生物碳

将秸秆粉碎，洗净晾干，称量后，加入反应釜中，加盖，拧紧，用箱式电阻炉炭化后，自然冷却至室温，将制得的炭化产物用去离子水浸泡以除去粉尘和原料表面的残留物，经抽滤，用去离子水洗净，最后烘干过筛，具体作法是：称取25g秸秆于水热合成反应釜中，加盖，拧紧，置于300℃的箱式电阻炉中炭化4h，打开炉门，自然冷却至室温后取出；制得的炭化产物用去离子水浸泡12h，以除去粉尘和原料表面的残留物，经抽滤，用去离子水洗净，于70℃的烘箱中烘干后过65目(0.25mm)筛。

2)铺设底基层、基层

根据设计的要求，开挖路基，清理土方，；若不安置排水管，在开挖好的路基上方铺设30-100mm厚的再生砂；若要安置排水管，在开挖好的路基上方铺设20cm厚的石灰粉煤灰稳定土底基层，石灰、粉煤灰与：土的重量比为10：24：66，铺设好后找平压实，压实系数为95％。基层施工铺设30cm，用水泥粉煤灰稳定，水泥与集料准确过秤，按照连续级配比例掺混，记录搅拌时间、加水时间及加水量，保证掺混质量。摊铺时混合料均匀地摊铺在路基上，压实系数为93％，混合料的含水量宜高于最佳含水量0.5-1.0％，以补偿摊铺及碾压过程中的水分损失。混合料经摊铺和整型后，应立即在全宽范围内进行碾压，每道碾压应与上道碾压相重叠，使每层整个厚度和宽度完全均匀地压实到规定的密实度为止，一般为93％以上。在碾压过程中要尽可能地避免漏压、超压、打方向等现象的发生，混合料的表面应始终保持潮湿，如表面水蒸发得过快，应及时补洒少量的水。当压实采用12-15t三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过15cm；用18-20t三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过20cm。压实厚度超过上述规定时，应分层铺筑，分层最小压实厚度为10cm。本发明中采用铺筑两层的方法，先铺筑的一层将表面轻轻地耙松，并在铺筑下一层之前洒水湿润使后铺的一层相互结合良好。铺设、整型后，在混合料处于最佳含水量±1％时进行碾压，如表面水分不足应适当洒水，用12t以上三轮压路机、重型轮胎压路机或振动压路机在路基全宽内进行碾压。碾压时，后轮应重叠1/2的轮宽，并必须超过两段的接缝处，一般需碾压6-8遍，在路面的两侧，应多压2-3遍。压实后表面应平整无轮迹或隆起，且断面正确，路拱符合要求，在工程竣工之后，基层施工的表面应保持平整、清洁。

3)地面下垫生物碳

地面下垫铺筑8cm制备好的生物碳，道路两侧浅层地面铺设5cm的生物碳。在铺筑生物碳之前，基层应清扫干净，如遇大风或即将降雨时，不得铺筑生物碳，铺筑生物碳后，严禁车辆、行人通过。铺设、整型后，如表面水分不足应适当洒水，以补偿摊铺及碾压过程中的水分损失。生物碳经摊铺和整型后，应立即在全宽范围内进行碾压，一般需碾压6-8遍，在路面的两侧，应多压2-3遍，碾压过程中，生物碳的表面应始终保持潮湿。

4)安装路缘石及透水地面铺设

在铺设透水地面前铺设路缘石，路缘石铺砌后宜用水泥砂浆勾缝并且及时回填或采取其它保护措施，透水路面采用透水材料，透水材料为透水沥青混合料或再生骨料透水砖。

路缘石基础要坚固、稳定，采用水泥砂、石灰稳定土、石灰稳定工业废渣(土)或砂砾作业基础。路面两侧的侧路缘石每隔10m应留有5cm缝隙，方便路面上的雨水部分流入道路两侧的绿化带中，补充周围环境的水分，不至于被快速排水系统快速排掉。缝隙四周的绿化带应略低于地面或绿化带整体低于路面，方便雨水流入绿化带，同时可以保证缝隙不被泥土堵塞。路缘石铺砌后宜用水泥砂浆勾缝并且及时回填或采取其它保护措施。

透水路面采用透水材料透水沥青混合料，透水沥青混合料是一种典型的骨架-空隙结构，与密实型沥青混合料相比，粗集料用量较大，约占总质量的85％。透水沥青混合料宜根据道路等级、气候及交通条件按表1确定工程设计级配范围。

表1透水沥青混合料矿料级配范围

在浇洒沥青前需要浇洒透层沥青，透层是为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上浇洒乳化沥青、煤沥青或液体沥青而形成的的透入基层表面的薄层。沥青路面的级配砂砾、级配碎石基层及水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土或粒料的半刚性基层上必须浇洒透层沥青。透层沥青宜采用慢裂的洒布型乳化沥青，也可采用中、慢凝液体石油沥青或煤沥青，透层沥青的稠度宜通过试洒确定。

在透层沥青充分渗透后，即可洒布第一次沥青。沥青的浇洒温度根据施工气温及沥青标号选择，在洒布过程中，如发现洒布数不足、有空白、缺边等应立即人工补洒，有积聚现象应予刮除。沥青洒布的长度应与矿料铺撒相配合，应避免沥青洒布后等待较长时间才铺撒矿料。在每段接茬处，可用铁板或建筑纸等横铺在本段起洒点前及终点后，宽度为1.0-1.5m。洒布第二次、第三次沥青，搭接缝应错开。在撒布沥青时，对路缘石及检查井等人工构造物应适当防护，以防污染。

本发明实施例1所述的路面结构适用于机动车道地面的铺设。

实施例2：

根据道路用途不同，可以适当调整工艺参数，但实施例2工艺过程与实施例1相同，不同之处在于：

在步骤2)中，底基层与基层的铺设厚度与压实系数根据实际情况降低。根据设计的要求，开挖路基，清理土方，并达到设计标高，在开挖好的路基上方铺设15cm厚的石灰粉煤灰稳定土底基层，基层施工铺设10cm，摊铺压实后再利用水泥粉煤灰稳定基层，压实系数应达到90％以上。

在步骤3)中，地面下垫铺筑5cm制备好的生物碳，道路两侧浅层地面铺设3cm的生物碳。

在步骤4)中透水路面采用再生骨料透水砖等透水材料，再生骨料透水砖的透水系数约是普通透水砖的20倍，甚至更高，其保水性能是普通透水砖的两倍，甚至更高，广泛应用于生态路面的建设。

本发明实施例2所述的路面结构适用于人行道地面砖的铺设。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，并将本发明适度扩展应用到其他实施例中。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种海绵城市地面通过下垫生物碳强化吸水的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用水热合成法利用秸秆生产生物碳

将秸秆粉碎，洗净晾干，称量后，加入反应釜中，加盖，拧紧，用箱式电阻炉炭化后，自然冷却至室温，将制得的炭化产物用去离子水浸泡以除去粉尘和原料表面的残留物，经抽滤，用去离子水洗净，最后烘干过筛；

2)铺设底基层、基层

根据设计的要求开挖路基，清理土方，检查纵坡、横坡及边线，修整路基，找平碾压密实，压实系数至少达95％，在开挖好的路基上方铺设石灰粉煤灰稳定土作为底基层，石灰、粉煤灰与：土的重量比为10：24：66，铺好后找平压实，压实系数至少达95％，在碾压结束前，用平地机终平一次使其纵向顺适，路拱及超高均符合设计要求，最后将表面轻轻耙松，并洒水湿润后施工基层，基层为水泥碎石层，用水泥粉煤灰稳定，水泥与集料准确过秤，按照连续级配比例掺混，记录搅拌时间、加水时间及加水量，保证掺混质量，均匀摊铺后找平压实，压实系数至少达93％，压实后表面应平整无轮迹或隆起，且断面正确，路拱符合要求，在工程竣工之后，水泥稳定碎石施工的表面应保持平整、清洁；

3)地面下垫生物碳

地面及道路两侧浅层地面下垫铺筑3-8cm制备好的生物碳，在铺筑生物碳之前，基层应清扫干净，生物碳经摊铺和整型后，应立即在全宽范围内进行碾压，碾压过程中，生物碳的表面应始终保持潮湿；

4)安装路缘石及透水地面铺设

在铺设透水地面前铺设路缘石，路缘石铺砌后宜用水泥砂浆勾缝并且及时回填或采取其它保护措施，透水路面采用透水材料，透水材料为透水沥青混合料或再生骨料透水砖。