雨水收集材料与装置探究

文 / 沈春雷 宋功业

1 研究策划

本课题探究的雨水收集技术就是将雨水根据需求进行收集后，经过处理使之达到符合设计使用标准的水的技术。主要包括屋面雨水收集技术、道路雨水收集技术以及防止钢筋混凝土水池漂浮技术等。

2 课题研究内容及研究过程

2.1 对道路雨水收集材料与装置的研究

2.1.1 研究目的

从需求出发，对国内外现有的道路雨水收集技术进行调研，自主研发出透水混凝土、快速排水地透水路缘石等产品，进行优化，形成具有自主知识产权的道路雨水收集系统。

2.1.2 研究方法

（1）首先对国内外道路雨水收集技术进行调研，并进行方案制订与方案优化。

（2）研究开发相关材料。研究编制相关技术标准图集并报有关政府部门备案。

2.1.3 研究项目

（1）透水混凝土

所谓的透水混凝土，是指由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔混凝土。透水混凝土的应用研究，主要包括透水混凝土制备的研究、透水混凝土的应用和透水混凝土的施工的研究3部分。透水混凝土的技术指标分为拌合物指标和硬化混凝土指标。

1）拌合物指标

要求坍落度在5mm～50mm之间，初凝时间不少于2h，浆体包裹要均匀、用手攥能成团，要有金属光泽。

2）硬化后的透水混凝土

要求强度在C15～C30等级之间，透水性不小于1mm/s，透水混凝土的孔隙率在10%～20%之间。

抗冻融循环要求一般不得低于D100。

（2）透水钢筋混凝土

透水钢筋混凝土是将透水混凝土与防腐钢筋相结合形成的；将普通钢筋混凝土中的混凝土用满足设计要求的透水混凝土替代，将普通钢筋混凝土中的钢筋用经过特殊处理的防腐蚀钢筋替代，就可制成透水钢筋混凝土。

防腐蚀钢筋是钢筋表面除锈后用特殊要求的防腐材料覆盖的钢筋，覆盖要严密，粘接应牢固；钢筋表面除锈是不仅要求除去块状铁锈，还应除去钢筋表面浮锈；钢筋除锈后，在钢筋表面涂环氧树脂，再表裹无纺纤维布形成钢筋表面防腐层。

透水混凝土与防腐蚀钢筋必须具备相当的裹握力，是指能确保钢筋混凝土共同受力的要求的裹握力。

透水混凝土中的水泥浆不宜过多，是要求能使骨料充分粘接，不至于有多余水泥浆的混凝土配合比，水泥浆过多，影响透水性。透水混凝土的养护，是透水混凝土表面积大，容易使水分散发，故既要保水，又要经常湿水。

（3）透水混凝土地面结构

透水混凝土地面结构，包括自上向下依次分布的混凝土面层、碎石层垫和素土层；混凝土面层为能够透水的无砂混凝土面层。无砂混凝土面层中分布有20～40毫米粒径的碎石粗骨料。

（4）快速排水地砖

快速排水地面砖（图1），是由快速排水地面砖砖体与排水管组成；快速排水地面砖砖体由快速排水地面砖包裹材料、排水凹槽、防滑槽组成；排水凹槽与防滑槽镶嵌在快速排水地面砖包裹材料的表面；排水管由排水立管与排水横管组成；排水立管与排水横管垂直相交并相关联通，形成方便的排水通道。

快速排水地面砖采用透水混凝土或普通混凝土制作。快速排水地面砖砖体的表面的漏斗形凹槽，是在快速排水地面砖砖体上表面排水立管上口附近形成的。快速排水地面砖砖体的防滑槽，是在快速排水地面砖砖体上表面形成的，防滑槽在快速排水地面砖砖体上表面的中间纵横布置，且将各排水凹槽联通。

图1 快速排水地面砖示意图1—快速排水地面砖砖体；11—快速排水地面砖包裹材料；12—排水凹槽；13—防滑槽；2—排水管；21—排水立管；22—排水横管

排水管用PPR管制作，排水立管与排水横管都是管状部件，排水立管与排水横管垂直相交并固结、贯通。

（5）透水树池盖

水混凝土树池（图2），由透水混凝土制成，用透水混凝土树池覆盖在树根周围，既可以挡住树根部的泥土与灰尘不在起风时扬起，避免污染环境，又能使雨水能进入树根部泥土中。

图2 透水混凝土树池工作示意图 1—透水混凝土水池零件；2—透水混凝土水池孔眼。

图3 透水混凝土路缘石示意图1—透水混凝土路缘石面层；2—透水混凝土层；3—透水混凝土路缘石底层

透水混凝土树池，是覆盖在树根部泥土上的透水混凝土板，透水混凝土板由内圆外方板组成，其特征为： 抗压强度：≥30MPa；抗折强度：≥4.0MPa；透水性：≥3.0×10-2cm/s；环保性：放射性、重金属含量、有毒物质溶出符合国家标准； 抗冻性：25次冻融循环，抗压损失率≤15%；密度：1700kg/m3。

（6）透水路缘石

透水混凝土路缘石，由透水混凝土路缘石面层与透水混凝土层以及透水混凝土路缘石底层组成（图3）。透水混凝土路缘石面层与底层是用普通混凝土制成的，透水混凝土层是用透水混凝土制成的，透水混凝土的特征是雨水等地面水可以通过混凝土流进与流出，而普通混凝土则不能。透水混凝土路缘石面层与底层由普通混凝土组成，制作时，可以先将面层与底层制作成预制块放在模具内浇筑透水混凝土层制成，也可以用其它方法制成。

（7）道路雨水收集装置

水土流失，不仅是指在雨水冲刷下的土体流失，也包括水的流失；大自然的支出与收入是基本平衡的，太阳将地面水蒸发后，用雨水补偿、滋润大地，而现代文明造成了地面多处被硬化，这些被硬化的地面，在太阳曝晒下，地面水分被蒸发出去，下雨时雨水在被硬化的地面流走，回不到地下，使得地下水源得不到补充。

2.2 屋面雨水收集的装置的研究

2.2.1 研究目的

从需求出发，对国内外现有的屋面雨水收集技术进行调研，找出他们的优缺点，进行优化，形成具有自主知识产权的屋面雨水收集技术。

2.2.2 研究方法

（1）首先对国内外屋面雨水收集技术进行调研，并进行方案制订与方案优化，设计出具有自主知识产权的屋面雨水收集技术。

（2）充分搜集屋面雨水收集系统技术标准图集并报有关政府部门备案。