CN210177298U

CN210177298U - 一种保水降温截水砖

Info

Publication number: CN210177298U
Application number: CN201920331733.1U
Authority: CN
Inventors: Kanghao Tan; 谭康豪; Wensheng Li; 李文胜; Sunjing Liao; 廖孙静; Jian Zeng; 曾健; Taiyang Du; 杜泰阳; Gang Hu; 胡刚; Hui Wei; 韦慧
Original assignee: Hualan Design (group) Co Ltd
Current assignee: Hualan Design (group) Co Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2029-03-15

Abstract

本实用新型公开一种保水降温截水砖，其包括最上方的透水面层，透水面层下方为截水层，截水层侧面和底面包覆硬质保护层，截水砖底面有高低端面，在高端面处设置溢水口。本实用新型相比普通透水砖，具有截水砖毛细吸水作用强，降温效果优，降低地表温度和调节空气的湿度，有效地缓解的城市热岛效应，截水量大，节约材料和能源，力学性能好等优点，适用于市政道路的广泛使用。

Description

一种保水降温截水砖

技术领域

本实用新型涉及透水路面领域，特别涉及到一种保水降温截水砖。

背景技术

城市传统路面大多是沥青、混凝土、石板材等材料组成的硬质路面，它的优点是整齐耐用，最大的缺点是不透水。不透水路面失去地表温度、湿度的调节能力，缺乏蒸腾效应，加上混凝土的热惰性，不透水路面将储蓄的热量以长波辐射的形式加热近地面的空气，导致近地面空气平均气温升高，加剧城市热岛效应。同时，在城市化进程中，可储水也可透水的土层、草坪被铲除，导致雨水不能有效地储存于地表土层也不能渗入地下，增大地面径流量。在强降雨时，地下水位上涨，城市地下水道系统和排水沟渠无法及时排掉强降雨形成的地面径流，导致城市内涝。

相对于硬化地面而言，近年来发展出来的城市透水性地面能够将雨水有效的积蓄在路基当中，不仅可以有效的补充地下水源，又可以通过蒸发冷却作用带走路面大部分的热量，从而有效的降低路面的温度，缓解城市热岛效应。我国还出台了各项标准鼓励透水路面的发展，如2004年建设部公布的创新国家生态园林城市的评估办法中，对建成区道路广场用地中透水路面占地面比重≥50%作为一项硬性指标。新颁布的JGJ286—2013《城市居住区热环境设计标准》以及GB/T50378—2014《绿色建筑评价标准》也对透水铺装做了规定性要求。透水路面的主要形式以透水砖和透水混泥土为主，其透水蒸发的原理主要是，雨天积水通过易渗透的路面渗入下方的保水层和路基泥土层，干燥炎热的天气，透水路面通过蒸发保水层的水分，以及保水层通过毛细吸收作用将路基泥土层的水分吸收至上表面蒸发，起到降低路面温度的作用。

透水砖是一种常见透水铺装地面，并已有十分成熟的技术规程《CJJ/T 188-2012透水砖路面技术规程》，要求透水砖的透水系数不应小于等于1.0×10^-2cm/s。其表观密度比普通密实混凝砖低，一般为1300-2100kg/m³。孔隙率为15~25%。

但经过试验研究发现，现有的传统透水路面在自然条件下（干燥状态），其最高温度和表面温度在昼夜均大于普通路面，这是因为透水路面表面粗糙，其表面的阳光吸收率要高于普通密实路面，因此吸收更多的太阳热辐射。只有当降雨或者人工洒水后，透水路面内部及保水层中的水分才可通过蒸发作用，带走孔隙内部的热量，大幅降低透水路面温度和近地层空气温度。客观上，透水路面的降温效益的长短很大程度上取决于截留在路面中水分的多少。

但是由于传统透水路面的渗透速率过快，不能有效地将雨水截留于路面，以备热天蒸发冷却路面。因此，传统透水路面在只有在表面湿润的情况下能够有效降低表面温度。传统透水路面在长时间的阳光照射下反而增加了路面温度，加剧了城市热岛效应，对车辆和行人不利。

我们通过专利和文献检索，也发现了一些现有关于透水路面砖（板）的相关资料，例如：

1、海绵城市路面用透水储水的悬浮拼装地板，申请号：CN201620713936.3；申请人：湖南现代科文有限公司；摘要：一种海绵城市路面用透水储水的悬浮拼装地板，拼装地板包括若干个重复的拼装单元，拼装单元包括盖板、过滤层及箱体，盖板及箱体底部均设有溢水孔，盖板与箱体活动连接。本实用新型提供的海绵城市路面用透水储水的悬浮拼装地板可有效提高城市排水系统的标准，缓减城市内涝的压力；拼装地板简单易铺设，使用成本低，拼装地板有损耗时可直接拆卸下来替换上新的拼装单元；拼装地板结构简单用料普通，微孔箱体透气透水，PP材料防滑耐磨、防火耐候，内置承重支撑结构，箱体底部具有水管接口，可连接给排水管道，通过控水泵房来调控每个拼装地板单元的储水量，且可以定制不同要求的拼装单元，适用面广。

2、一种城市路面透水地砖，申请号：CN200920154880.2；申请人：温超；摘要：一种城市路面透水地砖，涉及一种地砖，包括地砖本体，地砖各表面均匀设有通孔(1)，且每一贯穿四周侧表面的通孔(1)都至少和一贯穿上下表面的通孔(1)连通，通孔(1)的最大宽度小于4mm。所述地砖为一长方体，通孔(1)呈横、纵或竖向直线贯穿对应两表面，形成三维网格形状。所述地砖本体由煤矸石、多孔混凝土或陶瓷制成。本实用新型具有良好的渗水、保水性能，能有效缓解城市中因路面硬化带来的各种环境问题。

3、一种具有吸音降噪功能的城市路面透水砖，申请号：CN201510723187.2；申请人：合肥正拓装饰材料有限公司；摘要：一种具有吸音降噪功能的城市路面透水砖，由下列重量份的原料制备制成：污水厂污泥40-43、稻壳6-7、钾长石粉4-5、粉煤灰10-12、水玻璃10-12、硅藻土12-14、PET纤维3-4、硅酸铝纤维8-10、聚乙烯醇2-3、硅溶胶6-8、木粉3-4、小米石20-23、锆英粉7-8。本发明添加硅藻土、小米石、锆英粉等成分作为骨料，配合硅溶胶、木粉、聚乙烯醇等成分，制成的砖坯具有塑性好、粘合性好的特点，通过烧结，不仅具有良好的强度，同时具备发达的通孔，透水系数高，具备吸音降噪的功能，本发明配方科学合理，原料易得，成本低廉，很适合大规模工业化生产城市路面透水砖。

4、一种用于城市路面铺设的环保透水砖；申请号：CN201510722881.2；申请人：合肥正拓装饰材料有限公司；摘要：一种用于城市路面铺设的环保透水砖，由下列重量份的原料制成：沙漠砂50-53、热塑性酚醛树脂4-5、乌洛托品0.6-0.7、硬脂酸钙0.2-0.22、水适量、标号为42.5的硅酸盐水泥42-45、粉煤灰5-6、纯丙乳液2.5-3、骨胶2-3、高炉矿渣70-75、脱硫渣19-22、玻璃粉55-58、磷石膏20-23、硅藻土12-14、海藻酸钠1.5-2、木屑3-4、木质素磺酸钠0.5-0.6。本发明在表层材料中添加硅藻土、木屑、海藻酸钠，通过烧结，制备出多孔隙的填料，具有一定的吸引降噪的功效，进一步增强表层材料的透水性；本发明制成的产品具有良好的渗水、吸音功能。

从以上公开文献中看出，现有的城市透水路面仅考虑渗水透水的功能，关注点在透水砖的渗透系数指标，但众所周知，透水砖的渗透系数越大，滞留在砖体内的水分越少，水分最终是要渗入土里，而土壤的渗透系数一般6.0×10^-3-6.0×10^-5cm/s。所以，透水砖的渗透系数下限由土壤来控制。由此可见，透水砖的渗透系数并不是越大越好，需要考虑道路的吸热效应，道路需有保水储水的能力以备炎热时蒸发降温。

发明内容

本实用新型提供一种保水降温截水砖，既能在满足透水砖最小透水系数的前提下，还可利用多孔材料内部结构截留地面径流更多的水分，减少排入地下的水量，以供热天蒸发。延缓内涝的发生，同时又截取了内部水分在热天蒸发，降低路面温度，缓解城市热岛效应。本发明对减少城市内涝、调节地下水平衡及建造新型海绵城市提供了新的思路。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种保水降温截水砖，其包括最上方的透水面层，透水面层下方为截水层，截水层侧面和底面包覆硬质保护层，截水砖底面有高低端面，在高端面处设置溢水口；底部结构形式可依据截水砖的承载力和蒸发量设计；截水砖底面可为弧形、圆形或矩形结构，优选弧形结构。其截水原理为：当降雨或人工补水落在砖表面时，水自透水面层渗入截水层，砖内水开始积累在低端面后水位慢慢抬升，超过预设于砖内的溢水线的高度后，水从溢水口流出，进入基层和土层，即保水降温截水砖实现了“先蓄后排”的功能。

所述透水面层为天然花岗岩颗粒、金刚砂与改性环氧树脂胶合而成；透水面层材料允许地面径流和雨水通过的同时过滤掉水中的大颗粒物质，防止堵塞；天然花岗岩和金刚砂通过改性环氧树脂粘结一体后，透水面层具备耐磨特性，可保护截水砖长时间使用而不磨损，并具有靓丽的外观；改性环氧树脂优选水性环氧树脂，其分子式中具有亲水集团，具有较低的憎水性，对水分的吸收和渗透具有良好效果。

所述截水层由碎石骨料、矿渣、水泥、聚丙烯纤维、减水剂、聚氨酯胶黏剂与水混合后制得；其中碎石骨料优选人工再生骨料，较天然砂石骨料具有吸水性好，透水系数高的优点；水泥可选用硅酸盐水泥、硫酸盐水泥和铁铝酸盐水泥等；聚丙烯纤维长度优选50mm，起到连接各骨料的作用，增强骨料间连接强度，使骨料之间不易脱离分裂，增强截水砖的抗压、抗折等力学性能，也大大提高了截水转抗冻开裂的能力；聚氨酯胶黏剂起到了增强水泥与骨料之间连接的作用，在水泥浆与骨料之间形成较高粘接力的膜，最后形成一种互穿的网状结构，大大提高了混凝土的结构强度。

所述硬质保护层为密级配水泥混凝土制得；硬质保护层用于增强截水砖表面强度和刚度，也将截水层与下方的基质地面隔离开，防止水分直接从截水层底部渗入基质地面中。

所述截水砖底面可为凹弧形、凹圆柱型或凹矩形结构；优选为凹弧形结构。

所述截水砖的制造方法包括以下步骤：

A、制作外模：准备与截水砖外形相同的的钢制模具，同时准备一个跟截水砖底部弧度相同的弧形盖板，弧形盖板上设置若干孔洞作为溢水口，具体孔径和数量根据截水砖的渗透系数大小决定；

B、制作内框：准备一个内径小于模具的内框，用于制作截水砖的周围的硬质保护层；

C、制作透水面层：将天然花岗岩颗粒、金刚砂与改性环氧树脂混合搅拌，注入钢制模具内加压碾平后，然后按预定好的位置安装内框；

D、制作截水层：在内框内注入碎石骨料、矿渣、水泥、聚丙烯纤维和聚氨酯胶黏剂与水混合后的浆料，注入高度与内框齐平；

E、制作硬质保护层：在内框与外框之间注入密级配水泥混凝土砂浆，注入高度与内框齐平，然后取出内框，将内框取出后的缝隙用密级配水泥混凝土砂浆填满；

G、将步骤A中所准备的弧形盖板对中后慢慢下压，不断清除被挤压出来的浆料，直到弧形盖板压至设定位置，再密实处理密级配水泥混凝土砂浆弧形面；

H、待所有浆料硬化成型后，倒置，脱模即可制成上述截水砖。

所述步骤C中原料重量份数为：天然花岗岩颗粒10-14份、金刚砂3-5份、改性环氧树脂1-3份，花岗岩颗和金刚砂粒径为4.75mm-9.50mm。

所述步骤D的浆料中原料的重量份数为：碎石骨料170-250份、矿渣250-350份、水泥300-350份、聚丙烯纤维0.5-2份、减水剂4份、聚氨酯胶黏剂13-45份、水100-130份；其中砂石骨料和矿渣的粒径为2.36~4.75mm的单一级配，浆料的骨胶比为4-4.5。

本实用新型有益效果是：

通过室内毛细吸水试验对比分析截水砖和普通透水砖的吸水特性，然后在室外相同气象条件下，比较两者的蒸发降温性能差异，获得了两种类型透水铺装在湿热地区夏季蒸发降温对室外热环境指标的影响规律。本发明的有益效果和优点是：

1、本实用新型截水砖毛细吸水作用强于普通透水砖，在时间跨度为24h毛细吸水实验中，分别将普通透水砖和本发明截水砖进行毛细吸水实验，得到如图3所示的对比结果曲线，单位面积内的截水砖的含水量为12kg/m²，而普通透水砖的含水量为6kg/m²，表明了截水砖储存的水分可以更容易通过毛细作用迁移到表面，可以推理出截水砖蒸发阻力更小，更能通过蒸发效应达到降温的效果。

2、本实用新型截水砖降温效果远优于普通透水砖，在时间跨度为4天的室外蒸发降温实验中，分别将普通透水砖和本发明截水砖进行室外蒸发降温实验，并记录其表面温度，得到结果温度曲线图如图4-图6所示，从图6的曲线中可以明显看出，9月份高温气候条件下，湿润的截水砖表面温度大大低于普通透水砖表面温度。

3、本实用新型截水砖与普通透水混凝土、普通密实混凝土的降温效益对比，从图7中的a图可以看出，路面最佳淋水时刻在中午12:00，保水降温截水砖的降温时间（表面温度）最高能持续在60h左右，普通透水混凝土只为18h左右；从图7中的b图可以看出，另一组实验中，保水降温截水砖降温时间最高能持续在36h左右，普通密实混凝土只为2-3h左右；说明使用截水砖可以长时间降低地表温度和调节空气的湿度，有效地缓解的城市热岛效应。

4、本实用新型截水砖截水量远大于普通透水砖，如图8所示，截水砖的渗透系数为1.12mm/s，满足透水路面最小渗透系数为0.1mm/s的要求，因此截水砖不会造成路面在暴雨时出现积水现象，避免城市内涝。降雨过后，单位面积内，保水降温截水砖截水量为8.3kg/m³，而普通透水砖截水量仅为0.95kg/m³。截水砖储存的水分可以通过毛细作用迁移到表面蒸发，从而降低路面的温度，透水路面的降温效益的长短很大程度上取决于截留在路面中水分的多少。

5、根据实验表明，本发明截水砖的28天抗压强度为30.6MPa，抗折强度为3.5MPa，空隙率为22.5%-25.5%之间；既有良好的透水性，又具有较高力学性能。

6、保水降温截水砖节约材料和能源。通过拱形设计理论，将上部的荷载有效地传递到水平方向，提高了砖的承载力同时，也优化了砖的体积大小，此外，还可采用回收利用的废弃混凝土破碎做成骨料，节能环保。

附图说明

图1为保水降温截水砖内部剖面结构示意图；

图2为保水降温截水砖的外观仰视图；

图3为保水降温截水砖与普通透水砖24h毛细吸水能力对比试验曲线图；

图4为室外蒸发降温实验中，保水降温截水砖干湿状态下的表面温度曲线图；

图5为室外蒸发降温实验中，普通透水砖干湿状态下的表面温度曲线图；

图6为室外蒸发降温实验中，保水降温截水砖和普通透水砖湿状态下的表面温度对比图；

图7为保水降温截水砖与普通透水混凝土、普通密实混凝土的降温效益对比图；

图8为保水降温截水砖和普通透水砖材料参数的对比表；

图中标号说明：

1、透水面层；2、截水层；3、硬质保护层；4、溢水口；5、溢水线。

具体实施方式

实施例1

一种保水降温截水砖，其包括最上方的透水面层1，透水面层1下方为截水层2，截水层2侧面和底面包覆硬质保护层3，截水砖底面有高低端面，在高端面处设置溢水口4。

所述透水面层1为天然花岗岩颗粒、金刚砂与改性环氧树脂胶合而成。

所述截水层2由碎石骨料、矿渣、水泥、聚丙烯纤维、减水剂、聚氨酯胶黏剂与水混合后制得。

所述硬质保护层3为密级配水泥混凝土制得。

所述截水砖底面可为凹弧形、凹圆柱型或凹矩形。

实施例2

其与实施例1的区别在于：所述截水砖底面为凹圆柱型；

实施例3

其与实施例1的区别在于：所述截水砖底面为凹弧形。

Claims

1.一种保水降温截水砖，其特征在于：其包括最上方的透水面层（1），透水面层（1）下方为截水层（2），截水层（2）侧面和底面包覆硬质保护层（3），截水砖底面有高低端面，在高端面处设置溢水口（4）。

2.根据权利要求1所述的保水降温截水砖，其特征在于：所述截水砖底面可为凹弧形、凹圆柱型或凹矩形结构。