CN110396894B - 一种生态园林景观透水道路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生态园林景观透水道路，包括透水道路本体，透水道路本体的两侧沿其长度方向设有道牙，每个道牙内沿透水道路本体长度方向均开设有输水槽，输水槽的末端设置有集水池，输水槽的顶端设置有滤网；透水道路本体包括从上到下依次设置的透水沥青面层、级配碎石基层、蓄水层以及夯土层；透水沥青面层的顶面为上凸的弧形面，且弧形面的两端与道牙的顶端平齐。本发明的透水道路不仅具有透水、渗水的功能，还能临时蓄存雨水，降低了城市内涝的风险。本发明制备透水道路所用的透水沥青面层的孔隙率、透水系数显著高于常规透水沥青面层，且抗压强度仍高于常规透水沥青面层，具有良好的透水性能，显著提高了使用寿命。

Description

一种生态园林景观透水道路
技术领域
本发明属于路面结构技术领域，具体涉及一种生态园林景观透水道路。
背景技术
透水道路作为一种生态型环保路面，日益受到人们的关注。透水道路采用生态透水砼(混凝土)铺装，能够使雨水迅速渗入地表，有效地补充地下水，缓解城市热岛效应，可以平衡城市生态系统。透水地面还能通透"地气"，使地面冬暖夏凉，雨季透水，冬季化雪，可以增加城市居住的舒适度。另外，由于透水地面孔隙多，地表面积大，对粉尘有较强的吸附力，可减少扬尘污染，也可降低噪音，在现代社会中，透水道路是园林景观设计的重要环节，更是风景区园林的重要组成部分。
现有园林道路设计主要关注的是道路的路用功能以及其与景观的协调，其虽然可以达到各种绚丽的景观效果，但是普遍存在透水性差的问题，下雨后，尤其是下大雨后，道路上积水严重，雨水不能下渗经过排水系统迅速排出，不利于雨水的回收利用，同时也影响道路的使用，还有可能会引发内涝。现有技术中也会使用透水道路，但是这些道路结构功能单一，一般是利用透水路面材料实现透水功能，如常用的沥青透水道路，这种透水道路在降雨量少的时候能够起到很好的效果，但是在大雨的时候就会显示其弊端，因为一般的透水道路很难快速的将大量降雨在短时间内快速引入地下水，路面上仍会有大量积水出现，从而影响路面性能；此外，沥青透水道路一般是采用SBS对沥青进行改性，SBS改性沥青虽然能够有效地改善沥青的透水性能，但是在路面使用的早期，路面结构松散，使用中孔隙容易堵塞，强度也低，从而影响其路用性能。因此，很有必要设计出一种新的生态园林景观透水道路，以在提供道路透水性能的同时，保持路面强度。
发明内容
本发明提供了一种生态园林景观透水道路，解决了现有技术中大雨时透水道路上积水严重，雨水不能全部下渗以及雨水难以回收利用的问题。
一种生态园林景观透水道路，包括透水道路本体，透水道路本体的两侧沿其长度方向设有道牙，每个所述道牙内沿所述透水道路本体长度方向均开设有输水槽，所述输水槽的末端设置有集水池，所述输水槽的顶端设置有滤网；
所述透水道路本体包括从上到下依次设置的透水沥青面层、级配碎石基层、蓄水层以及夯土层；所述透水沥青面层的顶面为上凸的弧形面，且弧形面的两端与所述道牙的顶端平齐。
优选的，过所述弧形面两端点的切线与水平面的夹角均为3-5°。
优选的，所述透水沥青面层材料由以下重量份数的组分制成：基质沥青5-10份、改性SBS 1-2份、粗集料80-100份、细集料8-12份、填料3-5份、憎水剂1-2份、抗氧剂0.5-1份；
其中，所述改性SBS由SBS经多巴胺甲基丙烯酰胺改性而成。
优选的，所述基质沥青为AH-70重交通沥青；所述粗集料的粒径为2.36-16mm，所述细集料的粒径≤2.36mm，所述填料为矿粉，所述憎水剂为聚硅氧烷，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
优选的，所述SBS为线型嵌段共聚物，且所述SBS中苯乙烯与丁二烯的嵌段比为35：69。
优选的，所述透水沥青面层材料的制备方法如下：
步骤1，将多巴胺甲基丙烯酰胺与SBS按照1:5的摩尔比混合后溶于丙酮中，然后加入引发剂，并在60℃下反应2h，反应完毕后除去丙酮，得到改性SBS；
其中，引发剂与多巴胺甲基丙烯酰胺的质量比为1：15；
步骤2，按重量份称取基质沥青5-10份、改性SBS 1-2份、粗集料80-100份、细集料8-12份、填料3-5份、憎水剂1-2份、抗氧剂0.5-1份；
步骤3，将步骤2中称取的基质沥青加热到180℃，往其中加入步骤2中称取的改性SBS，保持温度为180℃，在5000r/min的转速下搅拌45min，得到沥青-树脂混合物；
步骤4，在180℃下，往沥青-树脂混合物中加入步骤2中称取的憎水剂、抗氧剂，搅拌10min，然后加入步骤2中称取的粗集料、细集料和填料，搅拌15min，即得到透水沥青面层材料。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
优选的，所述蓄水层为蓄水陶瓷颗粒层。
优选的，所述道牙上靠近所述透水道路本体的一侧、且位于所述透水沥青面层处开设有多个透水孔。
优选的，所述滤网上铺设有植生毯。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明透水道路的面层采用透水沥青面层，且采用多巴胺甲基丙烯酰胺改性的SBS与基质沥青混合制备面层材料，SBS是一种线型高分子聚合物，含有聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段，聚丁二烯为连续相，聚苯乙烯为分散相，这种两相分离结构使其能与沥青基质形成空间立体网络结构，从而有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、混合料的稳定性、耐老化性等。但是由于SBS是一种线型高分子聚合物，聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段与沥青基质形成空间立体网络结构的稳定性在初期不是很理想，从而导致制备出的透水沥青路面存在早期松散、强度低以及施工难度大的问题，本发明采用含有儿茶酚基的多巴胺甲基丙烯酰胺对SBS进行改性，能够改善上述问题。
儿茶酚类化合物具有化学多功能性和亲和多样性，是交联固化的功能单元，本发明将含有儿茶酚的多巴胺甲基丙烯酰胺引入到SBS链中，利用引发剂引发无规均聚反应，将多巴胺中的儿茶酚基引入到聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段之间，提高了SBS的内聚力，改性后的聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段再与沥青基质作用，形成结构更为复杂也更为稳定的空间立体网络结构，采用这种结构制成的透水沥青路面材料，其结构紧凑，强度高，使用中孔隙不易堵塞，持续透水性强。
从道路结构来说，本发明的透水道路在道路两侧设有道牙，道牙内开设有输水槽，雨水一部分通过输水槽进入输水槽末端设置的集水池，另一部分经由透水性好的透水沥青面层、级配碎石基层、蓄水层以及夯土层进入地下水，从而避免雨期道路积水的问题，本发明的透水道路不仅具有透水、渗水的功能，还能临时蓄存雨水，降低了城市内涝的风险。
附图说明
图1是本发明提供的生态园林景观透水道路的结构示意图；
附图标记说明：1、道牙；2、输水槽；3、透水沥青面层；4、级配碎石基层；5、蓄水层；6、夯土层；7、滤网；8、透水孔。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
需要说明的是，本发明中SBS为线型嵌段共聚物，且所述SBS中苯乙烯与丁二烯的嵌段比为35：69；粗集料、细集料、矿粉均为石灰岩，且其粒径设置采用常规沥青路面材料的粒径设置；蓄水陶瓷颗粒购买自江西全兴化工填料有限公司，规格为15mm，吸水率大于50％，堆积密度为400kg/m3。
级配碎石基层中级配碎石颗粒的组成范围如表1所示。
表1级配碎石基层中级配碎石颗粒的组成
Figure BDA0002154331000000051
Figure BDA0002154331000000061
实施例1
一种生态园林景观透水道路，如图1所示，包括透水道路本体，透水道路本体的两侧沿其长度方向设有道牙1，每个道牙1内沿透水道路本体长度方向均开设有输水槽2，输水槽2的末端设置有集水池，输水槽2的顶端设置有滤网7；
透水道路本体包括从上到下依次设置的透水沥青面层3、级配碎石基层4、蓄水层5以及夯土层6；透水沥青面层3的顶面为上凸的弧形面，过弧形面两端点的切线与水平面的夹角均为3-5°，这里可以选择3°、4°或5°，使弧形面保持一定的上凸弧度，有利于雨水向弧形面的两端汇集，同时这么小的角度也不会影响路面的使用性能。在本实施例中，过弧形面两端点的切线与水平面的夹角实际为5°；弧形面的两端与道牙1的顶端平齐，方面弧形面两端流下的雨水进入输水槽2。
本发明的原理如下：由于透水沥青面层3的顶面为上凸的弧形面，下雨的时候，尤其是下大雨的时候，落到路面的雨水从路面漫流到路面两边，由于弧形面的两端与道牙1的顶端平齐，雨水直接进入输水槽2内，然后经由输水槽2流到集水池蓄积，用于园林灌溉。
还有部分雨水经由路面下渗，进入地下水，雨水首先经过透水沥青面层3，然后下渗到级配碎石基层4，再快速下渗到蓄水层5，蓄水层5内填充有蓄水陶瓷颗粒，其一方面能够使雨水快速下渗，另一方面，由于其具备蓄水功能，在大雨的时候，具备一定的缓冲能力，能够防止雨水下渗不及而上返；蓄水层5出水直接经由夯土层6进入地下水。
本发明中，道牙1上靠近透水道路本体的一侧、且位于透水沥青面层3处开设有多个透水孔8，在下大雨的时候，经由透水沥青面层3下渗的雨水部分通过透水孔8进入输水槽2内，既缓解了透水道路本体的渗水压力，又增加了蓄水量。
滤网7的作用是过滤雨水中携带的杂质，避免其堵塞输水槽2；滤网7上铺设有植生毯，主要用于美化园林环境。
实施例2
实施例1中透水沥青面层3材料由以下重量份数的组分制成：AH-70重交通沥青5份、改性SBS 1份、粗集料90份、细集料8份、矿粉5份、聚硅氧烷1份、抗氧剂1010为0.5份；
其中，粗集料的粒径为2.36-16mm，细集料的粒径≤2.36mm；
透水沥青面层3材料的制备方法如下：
步骤1，将多巴胺甲基丙烯酰胺与SBS按照1:5的摩尔比混合后溶于丙酮中，然后加入偶氮二异丁腈，并在60℃下反应2h，反应完毕后除去丙酮，得到改性SBS；
其中，偶氮二异丁腈与多巴胺甲基丙烯酰胺的质量比为1：15；
步骤2，按重量份称取AH-70重交通沥青5份、改性SBS 1份、粗集料90份、细集料8份、矿粉5份、聚硅氧烷1份、抗氧剂1010为0.5份；
步骤3，将步骤2中称取的基质沥青加热到180℃，往其中加入步骤2中称取的改性SBS，保持温度为180℃，在5000r/min的转速下搅拌45min，得到沥青-树脂混合物；
步骤4，在180℃下，往沥青-树脂混合物中加入步骤2中称取的聚硅氧烷、抗氧剂1010，搅拌10min，然后加入步骤2中称取的粗集料、细集料、填料，搅拌15min，即得到透水沥青面层3材料。
实施例3
实施例1中透水沥青面层3的材料由以下重量份数的组分制成：AH-70重交通沥青8份、改性SBS 1.5份、粗集料100份、细集料10份、矿粉4份、聚硅氧烷2份、抗氧剂1010为1份；
其中，粗集料的粒径为2.36-16mm，细集料的粒径≤2.36mm。
制备方法同实施例2，不同之处在于将实施2的配方换成实施例3的。
实施例4
实施例1中透水沥青面层3的材料由以下重量份数的组分制成：AH-70重交通沥青10份、改性SBS 2份、粗集料80份、细集料12份、矿粉3份、聚硅氧烷1.5份、抗氧剂1010为0.5份；
其中，粗集料的粒径为2.36-16mm，细集料的粒径≤2.36mm。
制备方法同实施例2，不同之处在于将实施2的配方换成实施例4的。
对比例1
实施例1中透水沥青面层3材料由以下重量份数的组分制成：AH-70重交通沥青5份、SBS 1份、粗集料90份、细集料8份、矿粉5份、聚硅氧烷1份、抗氧剂1010为0.5份；
其中，粗集料的粒径为2.36-16mm，细集料的粒径≤2.36mm；
透水沥青面层3材料的制备方法如下：
步骤1，按重量份称取AH-70重交通沥青5份、SBS 1份、粗集料90份、细集料8份、矿粉5份、聚硅氧烷1份、抗氧剂1010为0.5份；
步骤2，将步骤1中称取的基质沥青加热到180℃，往其中加入步骤1中称取的SBS，保持温度为180℃，在5000r/min的转速下搅拌45min，得到沥青-树脂混合物；
步骤3，在180℃下，往沥青-树脂混合物中加入步骤1中称取的聚硅氧烷、抗氧剂1010，搅拌10min，然后加入步骤2中称取的粗集料、细集料、填料，搅拌15min，即得到透水沥青面层3材料。
对实施例2-4和对比例1制备出的透水沥青面层3的材料的性能进行检测，以说明本发明的效果，具体结构见表2。
表2透水沥青面层材料的性能
Figure BDA0002154331000000091
Figure BDA0002154331000000101
从表2可以看出，实施例2-4制备出的透水沥青面层材料的孔隙率、透水系数显著高于对比例1，且抗压强度仍高于对比例1，说明实施例2-4中SBS经过多巴胺甲基丙烯酰胺改性后性能得到了很大的提升，具有更好的透水性能和机械性能，将其应用于透水道路中，可以使其在保持道路强度的前提下很好的透水、渗水，使雨水蓄存在集水井中，一方面降低了城市内涝的风险，另一方面，蓄存的水可以用于园林景观的灌溉，有利于节约水资源。
本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种生态园林景观透水道路，其特征在于，包括透水道路本体，所述透水道路本体的两侧沿其长度方向设有道牙(1)，每个所述道牙(1)内沿所述透水道路本体长度方向均开设有输水槽(2)，所述输水槽(2)的末端设置有集水池，所述输水槽(2)的顶端设置有滤网(7)；
所述透水道路本体包括从上到下依次设置的透水沥青面层(3)、级配碎石基层(4)、蓄水层(5)以及夯土层(6)；所述透水沥青面层(3)的顶面为上凸的弧形面，且弧形面的两端与所述道牙(1)的顶端平齐；
所述透水沥青面层(3)材料由以下重量份数的组分制成：基质沥青5-10份、改性SBS 1-2份、粗集料80-100份、细集料8-12份、填料3-5份、憎水剂1-2份、抗氧剂0.5-1份；
其中，所述改性SBS由SBS经多巴胺甲基丙烯酰胺改性而成。
2.根据权利要求1所述的生态园林景观透水道路，其特征在于，过所述弧形面两端点的切线与水平面的夹角均为3-5°。
3.根据权利要求1所述的生态园林景观透水道路，其特征在于，所述基质沥青为AH-70重交通沥青；所述粗集料的粒径为2.36-16mm，所述细集料的粒径≤2.36mm，所述填料为矿粉，所述憎水剂为聚硅氧烷，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
4.根据权利要求1所述的生态园林景观透水道路，其特征在于，所述SBS为线型嵌段共聚物，且所述SBS中苯乙烯与丁二烯的嵌段比为35：69。
5.根据权利要求1所述的生态园林景观透水道路，其特征在于，所述透水沥青面层(3)的材料的制备方法如下：
步骤1，将多巴胺甲基丙烯酰胺与SBS按照1:5的摩尔比混合后溶于丙酮中，然后加入引发剂，并在60℃下反应2h，反应完毕后除去丙酮，得到改性SBS；
其中，引发剂与多巴胺甲基丙烯酰胺的质量比为1：15；
步骤2，按重量份称取基质沥青5-10份、改性SBS 1-2份、粗集料80-100份、细集料8-12份、填料3-5份、憎水剂1-2份、抗氧剂0.5-1份；
步骤3，将步骤2中称取的基质沥青加热到180℃，往其中加入步骤2中称取的改性SBS，保持温度为180℃，在5000r/min的转速下搅拌45min，得到沥青-树脂混合物；
步骤4，在180℃下，往沥青-树脂混合物中加入步骤2中称取的憎水剂、抗氧剂，搅拌10min，然后加入步骤2中称取的粗集料、细集料和填料，搅拌15min，即得到透水沥青面层(3)材料。
6.根据权利要求5所述的生态园林景观透水道路，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
7.根据权利要求1所述的生态园林景观透水道路，其特征在于，所述蓄水层(5)为蓄水陶瓷颗粒层。
8.根据权利要求1所述的生态园林景观透水道路，其特征在于，所述道牙(1)上靠近所述透水道路本体的一侧、且位于所述透水沥青面层(3)处开设有多个透水孔(8)。
9.根据权利要求1所述的生态园林景观透水道路，其特征在于，所述滤网(7)上铺设有植生毯。
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