CN111676765A - 一种透水铺装材料及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生态沟渠和人工湿地处理技术领域，公开了一种透水铺装材料及其使用方法，生态混凝土在高速公路培路肩中的使用方法为：在高速公路培路肩铺设透水混凝土并栽种培土植被共同组成植生混凝土，在高速公路培路肩下方依次铺设PE防渗布、未筛分碎石排水层、透水土工布；生态混凝土在高速公路引水沟中的使用方法为生态边沟的断面形式采用梯形或三角形，在引水沟底部采用透水混凝土并播撒草籽；生态混凝土在人工湿地中的使用方法为：在人工湿地底部采用透水混凝土铺装。本发明用植生混凝土能起到生态过滤作用，又具有排水功能；可兼具防止水流冲刷和生物过滤的作用，能够对路面径流污水进行截留和过滤处理，同时能够绿化美化公路环境。

Description

一种透水铺装材料及其使用方法
技术领域
本发明属于生态沟渠和人工湿地处理技术领域，尤其涉及一种透水铺装材料及其使用方法。
背景技术
目前，最接近的现有技术：
生态沟渠结合沉淀池和人工湿地综合处治措施，对于高速公路污水处理效果好，是集环境效益、经济效益及社会效益为一体的污水处理方式。生态沟渠和人工湿地主要是通过水生植物来拦截和吸附路面径流中的有害有毒物质，从而消纳和降解污水。在以往的高速公路设计中，路堤培路肩上部多为直接填土，培路肩会逐渐长出浅层植被，这些植物能起到部分截留和过滤的作用，然而，随着时间的推移，植物根系越来越发达，培路肩上也会有堆积物和杂质残留，最终会导致培路肩比路面更高，反而形成了一个天然“止水带”，会造成路面积水。因此，目前越来越多的高速公路，培路肩已经不再采用传统的填土型式，而是直接用混凝土硬化，确保路面水的流出，但因为没有植物的过滤，污水将全部流向路堤边沟。在以往的高速公路中引水沟一般采用浆砌片石梯形沟的型式，路面径流污水流经土路肩、填方边坡，再经过路堤边沟汇入引水沟中，传统的浆砌片石引水沟能有效防止水流冲刷，但是对于污水并没有截留和过滤的作用。
因此，水生植物生长的好坏直接影响到污水处理的效果，在生态沟渠和人工湿地处理技术中，植被控制是关键。探索如何能让水生植物延续生长能发挥最大的除污作用，也是高速公路污水处理技术研究中的重要问题。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)路堤培路肩上部采用直接填土的方式，随着时间的推移，植物根系越来越发达，培路肩上也会有堆积物和杂质残留，导致培路肩比路面更高，造成路面积水。
(2)培路肩采用混凝土硬化的方式因为没有植物的过滤，污水将全部流向路堤边沟，导致公路堆积杂物，影响交通。
(3)高速公路中采用传统的浆砌片石引水沟对于污水并没有截留和过滤的作用，导致下水道堵塞。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种透水铺装材料及其使用方法。
本发明是这样实现的，一种透水铺装材料的使用方法，所述透水铺装材料的使用方法包括：透水铺装材料在高速公路培路肩中的使用、透水铺装材料在高速公路引水沟中的使用、透水铺装材料在人工湿地中的使用；
所述透水铺装材料在高速公路培路肩中的使用包括：
第一步，在高速公路培路肩铺设透水铺装材料并栽种培土植被，共同组成植生混凝土；
第二步，在高速公路培路肩下方依次铺设PE防渗布、未筛分碎石排水层、透水土工布。
所述透水铺装材料在高速公路引水沟中的使用包括：
第一步，生态边沟的断面形式采用梯形或三角形；
第二步，在引水沟底部采用透水铺装材料并播撒草籽。
所述透水铺装材料在人工湿地中的使用包括：在人工湿地底部采用透水铺装材料铺装。
进一步，所述透水铺装材料在高速公路培路肩中的使用还包括：
在高速公路培路肩铺设透水铺装材料并栽种培土植被，共同组成75cm的植生混凝土；
PE防渗布的上方覆盖有未筛分碎石排水层，未筛分碎石排水层的上方覆盖有透水土工布，透水土工布的表面覆盖有透水铺装材料，透水铺装材料上种植有培土植被。
进一步，阶梯状PE防渗布每一阶宽度为15cm，高为18cm；未筛分碎石排水层分为倾斜和水平两部分，长度比例为1：1。
进一步，所述透水铺装材料在高速公路引水沟中的使用还包括：
生态边沟的断面形式采用梯形或三角形，在引水沟底部采用透水铺装材料并播撒草籽。
生态边沟的断面采用梯形的形式，梯形底面宽度为80cm，两侧面的宽度均为50cm；底部植生混凝土厚度为20cm，生态边沟内部宽度为40-60cm；
生态边沟的断面采用三角形的形式，三角形底面宽度依次为40cm、100cm、40cm；底部植生混凝土厚度为20cm，生态边沟内部宽度为40-60cm。
进一步，所述透水铺装材料为生态混凝土。
进一步，所述生态混凝土为透水混凝土；所述透水混凝土由沥青、水泥、集料和增强剂组成。
本发明的另一目的在于提供一种制备所述透水混凝土的透水混凝土制备方法，所述透水混凝土制备方法包括：所述透水混凝土由集料+水泥+透水混凝土增强剂+水，经拌制、浇筑、摊铺的结构层。
进一步，所述透水混凝土制备方法包括以下步骤：
步骤一，将集料、水泥、水岸比例混合放入搅拌机中搅拌5分钟；
步骤二，加入透水混凝土增强剂，并缓慢加入适量水，充分搅拌8分钟；
步骤三，将步骤二的混合物分多次浇筑在钢模中，每次向钢模浇筑混合物后均插捣成型；
步骤四，将成型的混合物平铺到路面并在结构层施工中留置伸缩缝，将成型的混合物摊平并充分捣鼓后用低频平板夯夯实即可。
进一步，步骤三中，所述混合物成型包括：
使用压力机对钢模中的混合物施加荷载，并控制加压机的初始加压速率，当压力机施加的荷载达到预设值40％时，保持15s；缓慢逐渐加大加压机施加的荷载，并控制加压机的二次加压速率，令压力机的载荷达到预设值，同时，在钢模的四周注入高压空气；当加压机施加的荷载达到预设值且注入的高压空气达到设定值时，保持45s；然后停止注入高压空气，卸载加压机的成型压力，并对成型后的透水混凝土进行脱模。
进一步，所述透水混凝土制备方法还包括：所述混合物成型与平铺时间间隔不可大于20分钟。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明利用透水混凝土的透水性和净化水质的特性，以及使用年限长、易于维护的特点，将其应用于高速公路路面径流污水处治技术中、高速公路培路肩以及生态沟渠和人工湿地中，以解决植物持续生长的问题。
本发明用植生混凝土替代土路肩硬化的预制素混凝土，既能起到原土质路肩植草的生态过滤作用，又具有原硬化土路肩的排水功能，两者兼顾，从而达到对路面径流的污水进行第一次拦截和过滤的目的。
本发明采用植草皮的明沟渠则可兼具防止水流冲刷和生物过滤的作用，能够对路面径流污水进行截留和过滤处理，同时能够绿化美化公路环境。因此，引水沟底部采用透水混凝土，并撒播草籽，则可以通过这种生态引水沟的型式实现又一次的污水过滤。植生混凝土孔隙大、兼具透水和蓄水功能，植生混凝土专用增强剂，不仅可以在保证高孔隙的前提下提高混凝土粘结强度，还可以有效抑碱，有利于生态植物的再生长；植生混凝土易于维护，一旦堵塞或堆积杂质，只需高压水洗方式即可解决；透水铺装的生态膜片本身可以作为微生物生长的载体，有效去除污水中的有机物、吸收有害物质，进一步净化路面径流污水。
本发明在人工湿地底部采用透水混凝土铺装，其生态膜片能够充当人工基质为微生物的生长提供稳定的依附表面。透水混凝土孔隙大，可以蓄水和泥沙，能为水生植物提供载体和营养物质，这样水生植物和微生物则能够吸收利用污水中的营养物质以及吸附、附集一些有毒有害物质，并降解污水中有机污染物。生态混凝土能提供良好的生长环境，在实现污水处理的同时还能起到较好的环境效应。
本发明生态混凝土中利用增强剂大幅度提高水泥水化体的抗压和粘结强度；提高混凝土的抗冻融性、耐久性和耐候性。高粘度添加剂在与集料和沥青的拌合过程中，与沥青融合对沥青进行改性。改性后的沥青软化点提高，增加了沥青混合料的高温稳定性；沥青粘度增加，显著提高了沥青与骨料间的凝聚力，增加了混合料的抗裂、抗拉性能和水稳定性，提高了混合料抗剥落和抗飞散能力。
本发明制备的透水混凝土强度高、且均匀性、通气性好，性能优异，制备方法简单。
综上所述，生态混凝土在路面径流污水处理系统中可以应用在土路肩顶部(透水混凝土)、引水沟沟底和人工湿地的底部(植生混凝土)，三处同时作用，逐级净化，能够使得路面径流污水处理取得最为显著的效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的生态混凝土在高速公路培路肩中的使用方法流程图。
图2是本发明实施例提供的生态混凝土在高速公路引水沟中的使用方法流程图。
图3是本发明实施例提供的土路肩填土示意图；
图4是本发明实施例提供的土路肩硬化示意图；
图5是本发明实施例提供的土路肩铺装植生混凝土示意图；
图3-图5中：1、未筛分碎石排水层；2、透水土工布；3、PE防渗布；4、预制块；5、透水混凝土；6、培土植被。
图6是本发明实施例提供的生态引水沟示意图；
图中：(a)梯形断面形式示意图；(b)三角形断面形式示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种透水铺装材料及其使用方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明实施例提供的透水铺装材料的使用方法包括：生态混凝土在高速公路培路肩中的使用、生态混凝土在高速公路引水沟中的使用、生态混凝土在人工湿地中的使用。透水混凝土铺装层，是由集料+水泥+透水混凝土增强剂+水，经拌制、浇筑、摊铺而成的结构层。透水混凝土的原料组分包括：沥青：无特殊要求，满足当地气候、交通条件以及公路等级的道路石油沥青或改性沥青即可；水泥选用符合《通用硅酸盐水泥》GB175质量要求的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级；集料：含泥量<1.0％，压碎值、含泥量均<15％，质地坚硬、耐久、洁净、密室的碎石，粒径：2.4mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～13.2mm，性能指标应符合现行国家标准《建筑用卵石、碎石》BG/T14685中的二级要；增强剂：透水混凝土增强剂，该项新材料采用国外先进合成工艺和核壳结构设计而成；参与水泥水化反应形成高分子聚合物水泥水化体。
如图1所示，本发明实施例提供的生态混凝土在高速公路培路肩中的使用方法包括以下步骤：
S101：在高速公路培路肩铺设透水混凝土并栽种培土植被，共同组成植生混凝土；
S102：在高速公路培路肩下方依次铺设PE防渗布、未筛分碎石排水层、透水土工布。
如图2所示，本发明实施例提供的生态混凝土在高速公路引水沟中的使用方法包括以下步骤：
S201：生态边沟的断面形式采用梯形或三角形；
S202：在引水沟底部采用透水混凝土并播撒草籽。
本发明实施例提供的生态混凝土在人工湿地中的使用方法包括：在人工湿地底部采用透水混凝土铺装。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1：生态混凝土在高速公路培路肩中的使用
如图5所示，生态混凝土在高速公路培路肩中的使用方法具体包括：
1)在高速公路培路肩铺设透水混凝土并栽种培土植被，共同组成75cm的植生混凝土；
2)在高速公路培路肩下方依次铺设阶梯状PE防渗布、未筛分碎石排水层、透水土工布。PE防渗布3的上方覆盖有未筛分碎石排水层1，未筛分碎石排水层1的上方覆盖有透水土工布2，透水土工布的表面覆盖有透水混凝土5，透水混凝土5上种植有培土植被6。
所述阶梯状PE防渗布每一阶宽度为15cm，高为18cm；未筛分碎石排水层分为倾斜和水平两部分，长度比例为1：1。
在以往的高速公路设计中，路堤培路肩上部多为直接填土，如图3所示，培路肩会逐渐长出浅层植被，这些植物能起到部分截留和过滤的作用，然而，随着时间的推移，植物根系越来越发达，培路肩上也会有堆积物和杂质残留，最终会导致培路肩比路面更高，反而形成了一个天然“止水带”，会造成路面积水。PE防渗布3的上方覆盖有未筛分碎石排水层1，未筛分碎石排水层1的上方覆盖有透水土工布2。
因此，目前越来越多的高速公路，培路肩已经不再采用传统的填土型式，而是直接用混凝土硬化，如图4所示，这样可以确保路面水的流出，但因为没有植物的过滤，污水将全部流向路堤边沟。PE防渗布3的上方覆盖有未筛分碎石排水层1，未筛分碎石排水层1的上方覆盖有透水土工布2，透水土工布的表面覆盖有预制块4。
植生混凝土替代土路肩硬化的预制素混凝土，由于植生混凝土的孔隙较大，透水系数可达2mm/s，由于其蓄水和孔隙大的特性，会利于草籽在其中生根，继而慢慢生长，这些植物则会对流经土路肩的污水起到一定的拦截和过滤作用。植物根系会沿着透水混凝土的孔隙一直向下生长，不会出露于土路肩的表面。透水铺装中的生态膜片本身也具有净化水质的作用。待杂质堆积或堵塞孔隙时，只需通过高压水洗的方式就能解决，维护起来比直接填土的培路肩方便很多，也更利于路面排水。在维护过程中破坏的植被，根系仍在透水混凝土孔隙中，过段时间仍会自动生长。
实施例2：生态混凝土在高速公路引水沟中的使用
生态边沟的断面形式采用梯形或三角形，在引水沟底部采用透水混凝土并播撒草籽。
如图6(a)所示，生态边沟的断面采用梯形的形式，梯形底面宽度为80cm，两侧面的宽度均为50cm；底部植生混凝土厚度为20cm，生态边沟内部宽度为40-60cm。
如图6(b)所示，生态边沟的断面采用三角形的形式，三角形底面宽度依次为40cm、100cm、40cm；底部植生混凝土厚度为20cm，生态边沟内部宽度为40-60cm。
本发明采用植草皮的明沟渠则可兼具防止水流冲刷和生物过滤的作用，能够对路面径流污水进行截留和过滤处理，同时能够绿化美化公路环境。因此，引水沟底部采用透水混凝土，并撒播草籽，则可以通过这种生态引水沟的型式实现又一次的污水过滤。
植生混凝土孔隙大、兼具透水和蓄水功能，植生混凝土专用增强剂，不仅可以在保证高孔隙的前提下提高混凝土粘结强度，还可以有效抑碱，有利于生态植物的再生长；植生混凝土易于维护，一旦堵塞或堆积杂质，只需高压水洗方式即可解决；透水铺装的生态膜片本身可以作为微生物生长的载体，有效去除污水中的有机物、吸收有害物质，进一步净化路面径流污水。
实施例3：生态混凝土在人工湿地中的使用
在人工湿地底部采用透水混凝土铺装。
通过对人工湿地对污水的净化机理的分析可知：最关键的是对水生植物的良好生长。人工湿地净化污水主要是通过人工基质、水生植物和微生物共同完成的。传统的沉淀池没有一个好的水生植物和微生物生存的载体，在人工湿地底部采用透水混凝土铺装，其生态膜片能够充当人工基质为微生物的生长提供稳定的依附表面。透水混凝土孔隙大，可以蓄水和泥沙，能为水生植物提供载体和营养物质，这样水生植物和微生物则能够吸收利用污水中的营养物质以及吸附、附集一些有毒有害物质，并降解污水中有机污染物。
人工湿地中堆积的污染物可以通过直接铲除或者植物收割最终从系统中去除。透水混凝土表面的植物收割之后，根系仍在孔隙中，日后可以继续生长，此污水处理系统可以长期循环使用，只要选择适合的水生植物，生态混凝土能提供良好的生长环境，在实现污水处理的同时还能起到较好的环境效应。
综上所述，生态混凝土在路面径流污水处理系统中可以应用在土路肩顶部(透水混凝土)、引水沟沟底和人工湿地的底部(植生混凝土)，三处同时作用，逐级净化，能够使得路面径流污水处理取得最为显著的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透水铺装材料的使用方法，其特征在于，所述透水铺装材料的使用方法包括：生态混凝土在高速公路培路肩中的使用、生态混凝土在高速公路引水沟中的使用、生态混凝土在人工湿地中的使用；
所述生态混凝土在高速公路培路肩中的使用包括：
第一步，在高速公路培路肩铺设透水混凝土并栽种培土植被，共同组成植生混凝土；
第二步，在高速公路培路肩下方依次铺设PE防渗布、未筛分碎石排水层、透水土工布；
所述生态混凝土在高速公路引水沟中的使用包括：
第一步，生态边沟的断面形式采用梯形或三角形；
第二步，在引水沟底部采用透水混凝土并播撒草籽；
所述生态混凝土在人工湿地中的使用包括：在人工湿地底部采用透水混凝土铺装。
2.如权利要求1所述的透水铺装材料的使用方法，其特征在于，所述生态混凝土在高速公路培路肩中的使用在高速公路培路肩铺设透水混凝土并栽种培土植被，共同组成75cm的植生混凝土；
PE防渗布的上方覆盖有未筛分碎石排水层，未筛分碎石排水层的上方覆盖有透水土工布，透水土工布的表面覆盖有透水混凝土，透水混凝土上种植有培土植被。
3.如权利要求2所述的透水铺装材料的使用方法，其特征在于，阶梯状PE防渗布每一阶宽度为15cm，高为18cm；未筛分碎石排水层分为倾斜和水平两部分，长度比例为1：1。
4.如权利要求1所述的透水铺装材料的使用方法，其特征在于，所述生态混凝土在高速公路引水沟中的使用的生态边沟的断面形式采用梯形或三角形，在引水沟底部采用透水混凝土并播撒草籽；
生态边沟的断面采用梯形的形式，梯形底面宽度为80cm，两侧面的宽度均为50cm；底部植生混凝土厚度为20cm，生态边沟内部宽度为40-60cm；
生态边沟的断面采用三角形的形式，三角形底面宽度依次为40cm、100cm、40cm；底部植生混凝土厚度为20cm，生态边沟内部宽度为40-60cm。
5.如权利要求1所述的透水铺装材料的使用方法，其特征在于，所述透水铺装材料为生态混凝土。
6.如权利要求5所述的透水铺装材料的使用方法，其特征在于，所述生态混凝土为透水混凝土；所述透水混凝土由沥青、水泥、集料和增强剂组成。
7.一种制备如权利要求6所述透水混凝土的透水混凝土制备方法，其特征在于，所述透水混凝土制备方法包括：所述透水混凝土由集料+水泥+透水混凝土增强剂+水，经拌制、浇筑、摊铺的结构层。
8.如权利要求7所述透水混凝土制备方法，其特征在于，所述透水混凝土制备方法包括以下步骤：
步骤一，将集料、水泥、水岸比例混合放入搅拌机中搅拌5分钟；
步骤二，加入透水混凝土增强剂，并缓慢加入适量水，充分搅拌8分钟；
步骤三，将步骤二的混合物分多次浇筑在钢模中，每次向钢模浇筑混合物后均插捣成型；
步骤四，将成型的混合物平铺到路面并在结构层施工中留置伸缩缝，将成型的混合物摊平并充分捣鼓后用低频平板夯夯实即可。
9.如权利要求8所述透水混凝土制备方法，其特征在于，步骤三中，所述混合物成型包括：
使用压力机对钢模中的混合物施加荷载，并控制加压机的初始加压速率，当压力机施加的荷载达到预设值40％时，保持15s；缓慢逐渐加大加压机施加的荷载，并控制加压机的二次加压速率，令压力机的载荷达到预设值，同时，在钢模的四周注入高压空气；当加压机施加的荷载达到预设值且注入的高压空气达到设定值时，保持45s；然后停止注入高压空气，卸载加压机的成型压力，并对成型后的透水混凝土进行脱模。
10.如权利要求8所述透水混凝土制备方法，其特征在于，所述透水混凝土制备方法还包括：所述混合物成型与平铺时间间隔不可大于20分钟。
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