一种蓄水排水一体化的透水砖的制作方法

本发明涉及一种蓄水排水一体化的透水砖。

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，无法做到将渗、蓄、用、排等作用综合到一起，因此需要额外配置相应的辅助工程，既浪费了城市的建设空间，又没有经济效益。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。

针对传统透水砖的一体化程度不足的问题，本发明提供了一种蓄水排水一体化的透水砖。

技术实现要素：

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蓄水排水一体化的透水砖，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：提供一种蓄水排水一体化的透水砖，包括不透水基层，所述不透水基层中部设有蓄水腔，所述蓄水腔由上至下依次设置有用以遮蔽蓄水腔开口的高强陶瓷透水层、承接实心管、封水板以及复位弹簧，所述封水板两侧与蓄水腔两侧内壁密封滑动连接，所述蓄水腔内底部设有排水管，所述封水板下方与排水管之间设有导流通道，两侧的导流通道之间的最小距离大于封水板的宽度，用以当封水板下降一定高度后蓄水腔内部的积水经导流通道流出。

进一步的，所述复位弹簧两侧设有用以防止积水进入的不透水弹性膜。

进一步的，所述排水管输出端设置有排水渠。

进一步的，所述复位弹簧间隔设置多个，每个弹簧的上端与封水板连接，弹簧下端与蓄水腔内底面连接。

进一步的，所述蓄水腔由位于上部的矩形腔、中部的等腰梯形腔及位于下部的方形腔组成，所述等腰梯形腔的上底的长度等于矩形腔的长度，所述梯形腔下底的长度等于方形腔的长度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）在雨水量较小或降雨过后，由于蓄水腔中储存水分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，同时由于陶瓷透水层的自身具有较大的空隙能够积蓄较多的热量与水分，有利于调节城市的生态环境，缓解城市的热岛效应；

（2）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；

（3）在路人行走时，由于行人自身的重力作用于陶瓷透水层上，使得积蓄在蓄水腔中的残余水分可以提前排出，有利于保持行人常走路线与路面的长久干燥；

（4）经本发明改造后的区域，能够很好地消除传统透水砖因排水不畅而导致的水膜，同时具有很强的抗外部冲击负荷的能力；

（5）本发明以改良后的陶粒为原料实现了建筑废弃材料的资源化与回收利用。

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状态剖视图；

图3为本发明实施例透水砖组合初始状态剖面图；

图4为本发明实施例透水砖组合受压状态剖面图；

图5为本发明实施例透水砖俯视图；

图6为本发明实施例高强陶瓷透水样品制作工艺图；

图中：1-高强陶瓷透水层，2-不透水基层，3-承接实心管，4-复位弹簧，5-蓄水腔，6-封水板，7-不透水弹性膜，8-排水管，9-排水渠，10-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1~5所示，提供一种蓄水排水一体化的透水砖，包括不透水基层2，所述不透水基层中部设有蓄水腔5，所述蓄水腔由上至下依次设置有用以遮蔽蓄水腔开口的高强陶瓷透水层1、承接实心管3、封水板6以及复位弹簧4，承接实心管上端与高

强陶瓷透水层固定连接，承接实心管下端与封水管固定连接，所述封水板两侧与蓄水腔两侧内壁密封滑动连接，所述蓄水腔内底部设有排水管8，所述封水板下方与排水管之间设有导流通道10，两侧的导流通道之间的最小平行距离大于封水板的水平宽度，用以当封水板下降一定高度后，封水板的两侧无法贴合蓄水腔内壁，蓄水腔内部的积水经导流通道流出。

本实施例中，所述复位弹簧两侧设有用以防止积水进入的不透水弹性膜7；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，能够保护复位弹簧免受水体的冲刷侵蚀而生锈。

本实施例中，所述排水管输出端设置有排水渠9。

本实施例中，所述复位弹簧间隔设置多个，每个弹簧的上端与封水板连接，弹簧下端与蓄水腔内底面连接。

本实施例中，所述蓄水腔由位于上部的矩形腔、中部的等腰梯形腔及位于下部的方形腔组成，所述等腰梯形腔的上底的长度等于矩形腔的长度，所述梯形腔下底的长度等于方形腔的长度。

本实施例中，高强陶瓷透水层，由改良改性后的陶瓷材料制成，高强陶瓷透水层设有渗水孔，雨水通过高强陶瓷透水层迅速进入砖体下部的蓄水腔，当行人路过并对其施加外部压力，将压力通过承接实心管传递到封水板。

本实施例中，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。

本实施例中，承接实心管由刚性较大的材料制成，两端分别连接高强陶瓷透水层与封水板，同时起到将作用于高强陶瓷透水层的外部压力传递到封水板的作用。

本实施例中，复位弹簧具有一定强度的弹簧。通过弹簧的弹力使高强陶瓷透水层、承接实心管与封水板所构成的结构恢复到初始位置。

本实施例中，蓄水腔由高强陶瓷透水层、不透水基层以及封水板构成的空间，具有储存一定雨水或“锁水”的能力。

本实施例中，排水渠内部设有自适应坡度，与工程实际要求坡度相适应，多列的排水砖可以形成若干个组合式排水渠，加快水体的排出；排水管接收来自于蓄水腔的雨水后，将其排入到排水渠。

本实施例中，高强陶瓷透水层上设有透水孔。

本实施例中，工作时：（1）当降水量较小时，通过高强陶瓷透水层进入到蓄水腔中的水量较少，由于复位弹簧向上的弹力作用，封水板会处在一个能与不透水基层构成底部封闭空间的位置区间，从而达到蓄水的目的；

若此时天气较为炎热，气温较高，储存在蓄水腔中的水分会慢慢蒸发，降低地表温度，缓解城市的“热岛效应”；

（2）当降水量较大时，通过高强陶瓷透水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，直至不能与不透水基层构成底部封闭空间的位置时，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排水渠；两两组合的透水砖，形成了一种组合式排水渠，拥有着较好的水力条件与自适应坡度，加快了多余水体的排出。待多余水分排出后，作用在封水板上的压力减小，在复位弹簧向上的弹性作用之下，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。

（3）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。

实施例2：一般地，按照透水砖的材料组成可分为砂基透水砖、石材透水砖、混凝土透水砖、钢渣透水砖、陶瓷透水砖，这些材料在工程中的应用频率较高、应用较为广泛。传统透水材料的性能指标如下表1：

表1传统透水材料的性能指标

由上表可知砂基透水材料和陶瓷透水材料的透水性能较好，在数值上基本相等。但陶瓷透水砖的抗压强度和抗拉强度及耐磨性均优于砂基透水砖。同时，与砂基透水材料相比，陶瓷透水材料的抗冻性能较差。因此，本发明一般适用于抗冻性要求较低的南方地区。

本发明的高强陶瓷透水层具体以陶粒、长石粉、纤维素、可燃无毒颗粒材料为原料烧结而成。在高温烧结时，陶粒表面熔融后相互粘结，成为多孔陶瓷透水砖的透水层。长石粉的加入有利于坯体在950℃以上的陶粒表面熔融，并填充其空间，提高产品的强度。纤维素主要作用于坯体的成型及低温阶段的粘结。可燃无毒颗粒材料的作用在于高温时燃成灰烬，在砖体内预留下大量的空隙，从而大大提高产品的透水率和呼吸性。

通过改变原料质量分数配比及烧成温度进行了若干组优化试验，试验过程技术路线如图所示，样品制作过程的工况及测试结果如下表所示。

表2样品试验工况及结果

由上表2知，样品的透水系数与其陶粒含量成正比关系，而透水系数并不随烧成温度的增大而增加。通过以上不同材料含量的对比试验，对传统的陶瓷透水层（砖）进行了改良，选取了陶粒含量最高（70%）且在1040℃下制成的样品作为本发明的透水层，透水系数为2.51×10^-2cm×s^-1，与传统陶瓷材料的透水系数2.30×10^-2cm×s^-1相比，本发明的透水性能提高了9.13%。其余部分采用混凝土材料进行砖体的压制与成型即可。

透水砖之间粘接以水泥、骨料与水按照1:5:0.5的比例现场搅拌并放置30min后进行铺装。透水砖铺装完毕后用彩条布进行覆盖并养护，防止污染，最后在砖体间粘接剂硬化之后用石英砂进行扫缝处理。

如图6，高强度陶瓷透水样品的工艺分为三个步骤：（1）样品制作；（2）样品成型；（3）样品测试；其中，在步骤（1）中，经粉碎、细磨、筛分、配料、搅拌、压制工序初步制成样品；在步骤（2）中，经过干燥、高温烧结、降温冷却后样品成型；最后样品对透水系数进行测试。

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。

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