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透水混凝土路面因其内部具有大量开放且相互连通的大直径孔隙而得以保持较高的透水能力,这种性能有利于解决城市化过程中由于不透水下垫面增多带来的诸多问题。一方面,透水路面通过减少雨水径流,降低洪峰流量,将更多的水资源以地下水的形式储存,能够大大提高城市抵抗洪涝和干旱灾害的能力。另一方面,由于其多孔性特征,透水路面就如同一张人工过滤层,能够净化城市的水体,降低重金属、油污、固体颗粒等对城市水体的污染。由此可见,透水混凝土路面能够在建设海绵城市的过程中发挥关键作用,但是透水路面在使用过程中孔隙中堵塞物的聚集会导致其透水能力下降,需要对其加强维护。
本研究根据目前透水路面测试渗透系数的测试方法,使用不同管径的测试仪,以落水头法和常水头法,并采用单环双环法不同的组合方式,对路面9个不同区域进行现场试验,以进行渗透系数的比较。同时,使用取芯设备,钻取路面9个透水混凝土试样,进行渗流方向的研究以验证路面原位测试方法的准确性,根据试验结果为工程推荐既方便又能兼顾试验误差的测试方法。在此基础上,进一步开展透水路面清堵维护方式的试验研究。首先在试验路面附近的主要交通要道收集沉积的颗粒物质,并对其进行筛分得到颗粒级配,根据得到的实际颗粒级配设置4种不同级配的堵塞物质。然后在试验现场选取32个试验区域,分成4组,使用4种不同级配的堵塞物对其进行人工堵塞,并设置淋雨过程模拟实际状况,使泥沙以径流挟带的方式进入孔隙堵塞路面。堵塞完成之后,测量不同堵塞区域的渗透系数。最后,采用8种不同的维护措施,即高压水冲洗20(MPa)、15(MPa)、10(MPa)、5(MPa)、2.5(MPa)、高压水冲洗20(MPa)+真空抽吸、高压水冲洗10(MPa)+真空抽吸以及清扫+真空抽吸对4组堵塞路面的8个试验区域进行渗透系数恢复。每个区域维护完成之后,再次测量维护之后路面的渗透系数。不断重复“堵塞-维护”过程,直到路面渗透系数低于0.5mm/s或渗透系数无明显变化时停止试验。
根据渗透系数的测量试验,可以得出结论:所有的渗透仪均可以测量路面的渗透系数,但不同管径的试验仪试验误差不一样,管径越大,所需的水量更大,但测量的结果更准确,更具代表性;双环比单环更加可靠,但双环在试验现场操作更为复杂;落水头法测量结果高于常水头法的测量结果;透水混凝土路面内部水流流动方向竖向渗流速度大于横向渗流速度,进一步验证原位测试的结果的可信度。
根据堵塞试验可以得出结论:全集配堵塞物更容易使透水性路面发生堵塞,其次是细级配堵塞物,最后是粗级配堵塞物;而形成周期性堵塞后,透水路面的渗透性能将完全丧失。根据对透水路面的维护试验,可以得出结论:所用的8种养护措施在一定程度上都能够恢复透水路面的渗透性,其中,压力清洗的效率远高于清扫+真空抽吸,而当压力清洗压力在5-20MPa之间时,压力的变化对维护效果影响不大;压力清洗与真空抽吸相结合效果最好,其中压力清洗20(MPa)+真空的恢复效率最好,即使在路面孔隙堵塞最严重的情况下,经过9个循环,渗透性仍能恢复到初始渗透系数的26%。由此可得出最终结论:定期养护可以延长透水性路面的使用寿命。随后,根据以上试验研究结果,研发了适配国内透水混凝土路面的养护车原型机,为透水路面养护工作提供了设备保障。
本研究根据目前透水路面测试渗透系数的测试方法,使用不同管径的测试仪,以落水头法和常水头法,并采用单环双环法不同的组合方式,对路面9个不同区域进行现场试验,以进行渗透系数的比较。同时,使用取芯设备,钻取路面9个透水混凝土试样,进行渗流方向的研究以验证路面原位测试方法的准确性,根据试验结果为工程推荐既方便又能兼顾试验误差的测试方法。在此基础上,进一步开展透水路面清堵维护方式的试验研究。首先在试验路面附近的主要交通要道收集沉积的颗粒物质,并对其进行筛分得到颗粒级配,根据得到的实际颗粒级配设置4种不同级配的堵塞物质。然后在试验现场选取32个试验区域,分成4组,使用4种不同级配的堵塞物对其进行人工堵塞,并设置淋雨过程模拟实际状况,使泥沙以径流挟带的方式进入孔隙堵塞路面。堵塞完成之后,测量不同堵塞区域的渗透系数。最后,采用8种不同的维护措施,即高压水冲洗20(MPa)、15(MPa)、10(MPa)、5(MPa)、2.5(MPa)、高压水冲洗20(MPa)+真空抽吸、高压水冲洗10(MPa)+真空抽吸以及清扫+真空抽吸对4组堵塞路面的8个试验区域进行渗透系数恢复。每个区域维护完成之后,再次测量维护之后路面的渗透系数。不断重复“堵塞-维护”过程,直到路面渗透系数低于0.5mm/s或渗透系数无明显变化时停止试验。
根据渗透系数的测量试验,可以得出结论:所有的渗透仪均可以测量路面的渗透系数,但不同管径的试验仪试验误差不一样,管径越大,所需的水量更大,但测量的结果更准确,更具代表性;双环比单环更加可靠,但双环在试验现场操作更为复杂;落水头法测量结果高于常水头法的测量结果;透水混凝土路面内部水流流动方向竖向渗流速度大于横向渗流速度,进一步验证原位测试的结果的可信度。
根据堵塞试验可以得出结论:全集配堵塞物更容易使透水性路面发生堵塞,其次是细级配堵塞物,最后是粗级配堵塞物;而形成周期性堵塞后,透水路面的渗透性能将完全丧失。根据对透水路面的维护试验,可以得出结论:所用的8种养护措施在一定程度上都能够恢复透水路面的渗透性,其中,压力清洗的效率远高于清扫+真空抽吸,而当压力清洗压力在5-20MPa之间时,压力的变化对维护效果影响不大;压力清洗与真空抽吸相结合效果最好,其中压力清洗20(MPa)+真空的恢复效率最好,即使在路面孔隙堵塞最严重的情况下,经过9个循环,渗透性仍能恢复到初始渗透系数的26%。由此可得出最终结论:定期养护可以延长透水性路面的使用寿命。随后,根据以上试验研究结果,研发了适配国内透水混凝土路面的养护车原型机,为透水路面养护工作提供了设备保障。