CN112095388A - 一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，包括由上至下依次设置的改性砂基层、蓄水腔、两块同极设置的永磁铁及不透水基层，所述不透水基层底部设有排水管，所述蓄水腔由封水板以及位于封水板上方两侧的承接实心管组成，每个承接实心管外侧设置有内部盛装有低沸点蒸发液体的膨胀气囊，所述膨胀气囊侧部设置有隔热滑板，用以膨胀气囊汽化膨胀从而推动隔热滑板向远离膨胀气囊方向移动。本发明设计合理，构造巧妙，在雨水量较小或周围环境温度较高时，由于蓄水腔中储存水分或由于膨胀气囊作用而溢出水体的蒸发作用使周围环境温度可以持续地保持凉爽，充分的利用了雨水，同时，能够自动调节蓄水腔内部的储水量，提高了城市的宜居指数，同时有利于缓解城市的热岛效应。

Description

一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖

技术领域

本发明涉及一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖。

背景技术

海绵城市包括了渗、滞、蓄、净、用、排六个步骤。海绵城市的透水砖减少了道路表面的积水，方便市民出行，美化环境，同时防止了内涝并在一定程度上缓解了城市的热岛效应。但传统的透水砖有着结构简单且易堵塞，功能单一，仅具备美化和透水的功能，无法做到将渗、蓄、用、排等作用综合到一起，经济效益和实际作用效果均较差。另外，人流量较大的城市公园等公共场所及周围城市区域其热岛效应显著，传统透水砖并不能充分利用降雨时期的雨水对周遭环境进行有效降温，对于自然资源而言是一种极大的浪费。

针对传统透水砖的功能性较差及易堵塞的问题，本发明提供了一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，功能多样，具有自动调节透水砖内部储水的功能，同时可以充分利用降雨时期的雨水对周遭环境进行有效降温，排水性能佳，有效缓解热岛效应。

本发明的具体实施方案是：提供一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，包括由上至下依次设置的改性砂基层、蓄水腔、两块同极设置的永磁铁及不透水基层，所述不透水基层底部设有排水管，所述蓄水腔由封水板以及位于封水板上方两侧的承接实心管组成，每个承接实心管外侧设置有内部盛装有低沸点蒸发液体的膨胀气囊，所述膨胀气囊侧部设置有隔热滑板，用以膨胀气囊汽化膨胀从而推动隔热滑板向远离膨胀气囊方向移动。

进一步的，所述不透水基层截面呈U形，所述不透水基层内侧由上至下依次设有限位板及承托板，所述膨胀气囊固定在限位板与承托板之间，所述隔热滑板位于限位板与承托板之间并滑动配合。

进一步的，所述不透水基层内部两侧下方设有导流通道，所述导流通道与排水管连通，当封水板上表面与承托板下表面分离时，蓄水腔内的积水依次经导流通道、排水管流出。

进一步的，两个永磁铁两侧设有不透水弹性膜。

进一步的，位于上方的永磁铁固定在封水板下表面，位于下方的永磁铁固定在不透水基层内底面。

进一步的，所述改性砂基层上设有多个透水孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置结构简单，设计巧妙，在雨水量较小或周围环境温度较高时，由于蓄水腔中储存水分或由于膨胀气囊作用而溢出水体的蒸发作用使周围环境温度可以持续地保持凉爽，充分的利用了雨水，提高了城市的宜居指数，同时有利于缓解城市的热岛效应；

在降雨量较大时，由于蓄水腔中储存水分自身的重力作用，使封水板向下位移从而排出多余水分，有效地防止了过量的水体滞留在砖体表面，影响路人行走；

当蓄水腔中储存着水且有行人路过时，由于行人的自重作用使封水板向下位移从而使储存水排出，加快透水砖的干燥速度。

附图说明

图1为本发明实施例透水砖初始状态剖面图；

图2为本发明实施例透水砖受压剖视图；

图3为本发明实施例透水砖俯视图；

图中：1-改性砂基层，2-限位板，3-不透水基层，4-膨胀气囊，5-承托板，6-排水管，7-隔热滑板，8-承接实心管，9-封水板，10-永磁铁，11-蓄水腔，12-不透水弹性膜，13-导流通道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例1：如图1~3所示，提供一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，包括由上至下依次设置的改性砂基层1、蓄水腔11、两块同极设置的永磁铁10及不透水基层3，所述不透水基层底部设有排水管6，所述蓄水腔由封水板9以及位于封水板上方两侧的承接实心管8组成，每个承接实心管外侧设置有内部盛装有低沸点蒸发液体的膨胀气囊4，所述膨胀气囊侧部设置有隔热滑板7，用以膨胀气囊汽化膨胀从而推动隔热滑板向远离膨胀气囊方向移动。

上述的不透水基层截面呈U形，所述不透水基层内侧由上至下依次设有限位板2及承托板5，所述膨胀气囊固定在限位板与承托板之间，所述隔热滑板位于限位板与承托板之间并滑动配合；限位板与承托板上可以设有用以隔热滑板导向滑动的限位滑动槽。

上述的不透水基层内部两侧下方设有导流通道13，所述导流通道与排水管连通，当封水板上表面与承托板下表面分离时，蓄水腔内的积水依次经导流通道、排水管流出。

上述的两个永磁铁两侧设有不透水弹性膜12；不透水弹性膜主要由橡胶制成，在砖体外部受压时排水时发生形变，为封水板向下位移提供空间，能够保护永磁铁免受水体的冲刷侵蚀而生锈。

位于上方的永磁铁固定在封水板下表面，位于下方的永磁铁固定在不透水基层内底面。

上述的改性砂基层上设有多个透水孔，用以地表的雨水渗透或是蓄水腔内部的出水溢出。

改性砂基层：采用偶联剂、石灰石粉、纳米超细氧化物对环氧树脂砂基透水砖进行改性；当行人路过时，对其施加外部压力使改性砂基层下表面位移到限位板上方停止移动并将压力通过承接实心管传递到封水板。

限位板由具有一定抗压强度的材料制成，起到限制改性砂基层向下位移的距离，为永磁铁提供保护空间从而免受过大压力发生破坏。

不透水基层，由不透水材料或难透水材料制成，是砖体的主体承受力的部分，起到支撑和提供稳固基底的作用。

膨胀气囊：由耐腐蚀防泄漏的材料制成，内部装有低沸点的蒸发液体（无毒或低毒性），如丙酮、二氯乙烷、三氯甲烷等，当周围环境较高时，内部液体汽化导致气囊膨胀从而推动隔热滑板移动，使蓄水腔体积减小，则蓄水腔内部的水分溢出改性砂基层的透气孔。

承托板：由具有一定抗压强度的材料制成，主要与限位板一同起到固定膨胀气囊的作用，锁定气囊的膨胀方向；同时，承托板还具有对封水板的限位作用。

隔热滑板一方面在一定程度上起到阻碍水体与膨胀气囊内液体进行热交换的作用，另一方面为膨胀气囊进行膨胀提供足够的空间。

承接实心管，由刚性较大的材料制成，两端分别连接改性砂基层与封水板，同时起到将作用于改性砂基层的外部压力传递到封水板的作用。

两块永磁铁为上下设置的两块同极永磁铁，由于附着在封水板下表面的磁铁是可移动的，因此受到向上的斥力，保证蓄水腔的蓄水功能。

本实施例中，工作时：

①当降水量较小时，通过改性砂基层进入到蓄水腔中的水量较少，由于永磁铁向上的磁力作用，封水板上表面与承托板下表面密封贴合从而达到蓄水的目的；

②当天气较为炎热，地表气温较高（普遍＞60℃），膨胀气囊内的低沸点液体发生汽化现象，导致气囊发生膨胀从而推动隔热滑板靠近蓄水腔中部移动，使蓄水腔体积减小，使蓄水腔内的水分由改性砂基层（1）的透水孔向上溢出，大大加快了水分的蒸发速率，降低地表温度，缓解城市的“热岛效应”；

③当降水量较大时，通过改性砂基层进入到蓄水腔中的水量亦较大，封水板在蓄水腔中储存水的自重作用下，向下发生位移，封水板上表面与承托板下表面分离，蓄水腔中的储存水通过导流通道向排水管流去，从而将多余的水排出到下部处理结构。待多余水分排出后，作用在封水板上的压力减小，在永磁铁向上的磁力作用之下，封水板上表面与承托板下表面重新贴合，不透水基层与封水板重新构成一个底部封闭的空间进行蓄水；

④当蓄水腔（11）中储存着水且有行人路过时，由于行人的自重作用使封水板向下位移从而使储存水排出，也可以加快透水砖的干燥速度。

实施例2：传统树脂砂基透水材料主要存在树脂用量大、强度偏低、制备成本高等诸多问题。同时，若降低树脂用量，则会导致砂基透水砖的强度和耐磨性能的降低。

本发明的改性砂基层的材料采用偶联剂、石灰石粉、纳米超细氧化物对环氧树脂砂基透水砖进行改性。原材料包括了：

1、覆膜砂，粒径40-70目，大部分为球形，表观密度2705 kg/m³，堆积密度 1802kg/m³，孔隙率为33.34%；

2、透水树脂，双组份环氧改性树脂， 8515A/B，其中A组分为亲水改性环氧树脂，无色透明液体；B组分为胺类固化剂，淡黄色透明液体。该环氧树脂在常温条件下，24h固化强度可以达到最大值的 80%；环氧树脂用量为覆膜砂质量的4%

3、石灰石微粉：密度 2.67 g/cm³，比表面积 550 m²/kg，碳酸钙含量 96%以上；

4、纳米超细氧化物，纳米SiO₂含量大于 99.0%，粒径（15±3）nm，比表面积（250±20）m²/g，纳米SiO₂的单掺量为环氧树脂质量的2%；

5、硅烷偶联剂，无色透明液体，密度 0.9510g/cm³，含量大于98%，硅烷偶联剂用量为环氧树脂质量的5%。

改性树脂砂基材料的制备：将A组与B组的透水树脂以质量比为4:1称取后进行混合并快速搅拌60s，之后再加入一定质量的硅烷偶联剂搅拌 15 s，最后加入一定质量的覆膜砂，快速搅拌60s，得到改性树脂砂基材料。

样品的成型：取一定质量的改性树脂砂基材料倒入模具，静压成型压力30MPa，荷载速率 0.8MPa/s，饱压时间5s，然后将试块从模具中脱出，再进行自然养护至规定龄期。

表1 有机表面改性剂对环氧树脂砂基透水砖强度的影响指标

表2 无机粉体对环氧树脂砂基透水砖强度的影响指标

表3 复合改性对环氧树脂砂基透水砖性能的影响

所得5%硅烷偶联剂和2%纳米SiO₂复合改性的环氧树脂砂基透水砖的7d 抗压强度和耐磨性能最优，分别为37.7Mpa和 21mm，此时透水速率为 4.2mL（/ min·cm²）。国家重点研发专项 2016YFC0701001《海绵城市透水材料制备关键技术研究与示范》中对新型的砂基透水材料的指标要求是抗压强度≥30Mpa，透水速率≥3.0mL/（min·cm²），本发明满足国家要求。同时所下渗的水可积蓄在蓄水腔中做后续使用。其余不透水部分可用普通混凝土材料压制成型即可。

以上是本发明的实施方式，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，本发明的实施不限于此，因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明的范围之内。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，其特征在于，包括由上至下依次设置的改性砂基层、蓄水腔、两块同极设置的永磁铁及不透水基层，所述不透水基层底部设有排水管，所述蓄水腔由封水板以及位于封水板上方两侧的承接实心管组成，每个承接实心管外侧设置有内部盛装有低沸点蒸发液体的膨胀气囊，所述膨胀气囊侧部设置有隔热滑板，用以膨胀气囊汽化膨胀从而推动隔热滑板向远离膨胀气囊方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，其特征在于，所述不透水基层截面呈U形，所述不透水基层内侧由上至下依次设有限位板及承托板，所述膨胀气囊固定在限位板与承托板之间，所述隔热滑板位于限位板与承托板之间并滑动配合。

3.根据权利要求1所述的一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，其特征在于，所述不透水基层内部两侧下方设有导流通道，所述导流通道与排水管连通，当封水板上表面与承托板下表面分离时，蓄水腔内的积水依次经导流通道、排水管流出。

4.根据权利要求1所述的一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，其特征在于，两个永磁铁两侧设有不透水弹性膜。

5.根据权利要求1所述的一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，其特征在于，位于上方的永磁铁固定在封水板下表面，位于下方的永磁铁固定在不透水基层内底面。

6.根据权利要求1所述的一种温度自适应的蓄排水一体化透水砖，其特征在于，所述改性砂基层上设有多个透水孔。

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