降雨作用下陶瓷透水路面磚淤堵規(guī)律研究

魏漢林，任文淵，張愛(ài)軍

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

0 引 言

為緩解由城市化引起的城鎮(zhèn)內(nèi)澇災(zāi)害、熱島效應(yīng)、地下水位下降等環(huán)境問(wèn)題[1]，海綿城市建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生[2-3]。透水道路建設(shè)是海綿城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，目前常用的透水路面鋪裝材料有透水瀝青混合料、透水混凝土和透水路面磚等[4-5]，其中陶瓷透水路面磚是透水路面磚類(lèi)別中的一種新型透水路面材料，采用陶瓷廢料為原料，經(jīng)過(guò)布料、壓制、高溫?zé)Y(jié)等工藝制備而成，具備綠色環(huán)保、透水降噪、保濕防滑等良好的路用性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

然而透水路面材料在使用過(guò)程中通常會(huì)面臨淤堵問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致其滲透能力降低，使用壽命縮短[6]。目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者已采用試驗(yàn)、數(shù)值模擬等方法對(duì)透水路面材料的淤堵現(xiàn)象進(jìn)行了一些研究：蔣瑋等[7]通過(guò)設(shè)計(jì)淤堵試驗(yàn)研究了孔隙率、混合料的公稱(chēng)最大粒徑以及堵塞物的粒徑大小對(duì)多孔瀝青混合料孔隙堵塞的影響規(guī)律。Afonso 等[8]在模擬降雨量為100 mm/h 的工況下，研究了不同類(lèi)型堵塞材料對(duì)多孔瀝青混合料滲透能力的影響。崔新壯等[9]采用電導(dǎo)率測(cè)試方法研究了暴雨作用下透水混凝土路面快速堵塞過(guò)程，并基于Kozeny-Carman 方程得到了透水混凝土路面快速堵塞預(yù)測(cè)模型。Zhang 等[10]采用CFD-DEM 耦合法對(duì)透水混凝土的淤堵過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。張文靜等[11]在北京市海淀區(qū)某小區(qū)進(jìn)行了混凝土透水磚的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)其淤堵過(guò)程進(jìn)行了研究。Coughlin 等[12]、Nichols 等[13]的研究表明，不同特征的堵塞顆粒物會(huì)對(duì)透水路面材料的淤堵現(xiàn)象產(chǎn)生不同影響。綜上所述，目前對(duì)透水混凝土和透水瀝青混合料的淤堵規(guī)律研究較多，而對(duì)透水路面磚類(lèi)別中的陶瓷透水路面磚的淤堵規(guī)律研究較少；且不同地域的堵塞顆粒物特征不同，也會(huì)對(duì)其淤堵規(guī)律產(chǎn)生不同影響。

本文以西北地區(qū)作為具體研究區(qū)域，根據(jù)該地區(qū)雨水徑流所含懸浮顆粒物特征分析結(jié)果，利用黃土配制堵塞溶液，采用自行研制的陶瓷透水路面磚滲透與淤堵試驗(yàn)裝置，研究了其淤堵規(guī)律，可為西北地區(qū)陶瓷透水路面磚的應(yīng)用與市政維護(hù)提供參考。

1 試驗(yàn)材料

1.1 陶瓷透水路面磚

陶瓷透水路面磚：山東宜景生態(tài)科技有限公司生產(chǎn)，尺寸為200 mm×100 mm×55 mm，如圖1 所示。磚體在高度方向分為2 層，上層呈黃色，高度約為8 mm，該層的陶瓷廢料粒徑較小，為0.05～2.00 mm；下層呈灰白色，高度約為47 mm，該層的陶瓷廢料粒徑較大，為2～6 mm。這樣的磚體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了使磚體的孔隙上小下大，在實(shí)際應(yīng)用中，可以減少路面大顆粒懸浮物進(jìn)入磚體內(nèi)部，又可以使進(jìn)入磚體的小顆粒懸浮物順著下層的大孔隙流出磚體，減輕淤堵程度，延長(zhǎng)其使用壽命。

圖1 陶瓷透水路面磚試樣

1.2 堵塞溶液

為了使室內(nèi)試驗(yàn)更加接近陶瓷透水路面磚實(shí)際應(yīng)用工況，本研究基于實(shí)際降雨徑流特征來(lái)配制堵塞溶液進(jìn)行試驗(yàn)?？紤]到陶瓷透水路面磚主要應(yīng)用于人行道、小區(qū)道路、廣場(chǎng)等地點(diǎn)，因此本試驗(yàn)中降雨徑流收集地點(diǎn)選在咸陽(yáng)市楊凌區(qū)渭惠路人行道、化建家園小區(qū)、新時(shí)代廣場(chǎng)3 處，收集時(shí)間為降雨形成地表徑流的初期(前0.5 h)，此時(shí)徑流中的顆粒物濃度較高，所含懸浮顆粒物情況也更符合陶瓷透水路面磚在使用過(guò)程中的實(shí)際淤堵工況。

1.2.1 徑流顆粒物濃度

將每個(gè)地點(diǎn)的徑流收集樣攪拌均勻后分別裝入3 個(gè)250 mL 的燒杯，采用烘干法測(cè)試所含顆粒物濃度，每個(gè)地點(diǎn)的顆粒物最終濃度取3 個(gè)所測(cè)濃度的平均值，表1 為各采樣地點(diǎn)的顆粒物濃度情況。本試驗(yàn)為了研究陶瓷透水路面磚在最不利工況下的淤堵情況，堵塞溶液的配制參考化建家園小區(qū)處的徑流顆粒物濃度為0.688 g/L。

表1 不同地點(diǎn)雨水徑流樣品懸浮顆粒物濃度

1.2.2 徑流顆粒物粒徑分布

徑流樣品中所含顆粒物粒徑采用Mastersizer 2000E 型激光粒度儀進(jìn)行測(cè)試，再根據(jù)GB/T 50123—2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)土的工程分類(lèi)，可將樣品中顆粒物根據(jù)粒徑大小進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)，表2 為各樣品中顆粒物在相應(yīng)粒徑區(qū)間所占的體積百分比。

表2 不同地點(diǎn)雨水徑流樣品顆粒物粒徑分布

由表2 可知，各樣品懸浮顆粒物在粒徑區(qū)間為0.005～0.075 mm 中的含量最多，在1～2 mm 粒徑區(qū)間內(nèi)的顆粒物含量幾乎為0。由于本試驗(yàn)選擇樣品2 的顆粒物濃度作為堵塞溶液配制的目標(biāo)濃度值，所以后續(xù)堵塞溶液配制中的顆粒物稱(chēng)量也將依據(jù)表2 中樣品2 的顆粒物粒徑分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

1.2.3 堵塞溶液配制

針對(duì)西北黃土分布區(qū)，本試驗(yàn)利用黃土篩分顆粒與蒸餾水配制堵塞溶液用于進(jìn)行室內(nèi)淤堵試驗(yàn)。配制堵塞溶液的具體計(jì)算步驟為：根據(jù)《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒2019》可知，咸陽(yáng)市年均降雨量為457.2 mm，而單塊陶瓷透水路面磚的上表面尺寸為200 mm×100 mm，則一年內(nèi)作用在單磚上的水量為457.2×200×100=9.144×106mm3=9.144 L。經(jīng)測(cè)試知樣品 2 的顆粒物濃度為0.688 g/L，則單磚一年的作用水量中包含顆粒物質(zhì)量為0.688×9.144=6.29 g。再根據(jù)表2 中樣品2 所含顆粒物在各粒徑區(qū)間的體積百分比，可得單磚一年作用水量中所含顆粒物在各粒徑區(qū)間的質(zhì)量，如表3 所示。

表3 單磚一年不同粒徑區(qū)間(mm)黃土篩分顆粒物質(zhì)量 g

由表3 可知，利用9.144 L 蒸餾水與計(jì)算所得單磚一年淤堵時(shí)所需各粒徑區(qū)間的黃土篩分顆粒，可配制單磚實(shí)際淤堵一年時(shí)所需的堵塞溶液，將該堵塞溶液一次性地施加于磚樣并滲透完全后，即可認(rèn)為模擬了此單磚試樣實(shí)際經(jīng)歷一年淤堵后的工況。本方法將單磚面積內(nèi)一年淤堵所需堵塞溶液總量，以單次、不間斷的方式施加，忽略了一年中多次降雨的間歇影響，此種考慮為最不利情況，且能大幅縮短試驗(yàn)周期。以此類(lèi)推，通過(guò)施加單磚淤堵某一時(shí)間段所需堵塞溶液并經(jīng)試樣一次滲透完全后，即可認(rèn)為是模擬了試樣實(shí)際經(jīng)歷該時(shí)間段淤堵后的工況。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)裝置

對(duì)于陶瓷透水路面磚滲透與淤堵試驗(yàn)裝置，需要考慮試樣形狀、尺寸，且要防止側(cè)壁滲漏。根據(jù)達(dá)西滲透定律，采用亞克力板自行研制了針對(duì)單磚試樣的滲透與淤堵試驗(yàn)裝置，其中創(chuàng)新點(diǎn)為選用了合適尺寸的電動(dòng)車(chē)內(nèi)胎，輔以少量凡士林，對(duì)其進(jìn)行充氣以產(chǎn)生足夠大的圍壓來(lái)防止側(cè)壁滲漏，試驗(yàn)證明本裝置合理有效，且成本低廉，圖2 為本研究設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置原理示意。

圖2 滲透與淤堵試驗(yàn)裝置原理示意

2.2 試驗(yàn)步驟

滲透與淤堵試驗(yàn)具體步驟如下：

(1)首先在試樣四周纏上一層生料帶，生料帶的作用是防止試驗(yàn)過(guò)程中涂抹的少量凡士林在擠壓作用下進(jìn)入磚體內(nèi)部，再將試樣放入抽真空飽和缸中進(jìn)行抽氣飽和，使陶瓷透水路面磚內(nèi)部孔隙達(dá)到飽水狀態(tài)。

(2)將試樣從抽真空飽和缸中取出，然后在試樣的周側(cè)套上內(nèi)胎，內(nèi)胎內(nèi)外側(cè)需預(yù)先涂敷少量凡士林，用以加強(qiáng)密封效果；接著將試樣置于樣品槽中的透水板上，通過(guò)螺釘蓋上壓板并對(duì)內(nèi)胎進(jìn)行充氣，使內(nèi)胎漲緊擠壓位于其內(nèi)側(cè)的試樣和其外側(cè)的樣品槽側(cè)壁，達(dá)到防止側(cè)漏的目的；最后將測(cè)試箱上、下兩部分用法蘭連接，放入水槽。

(3)向測(cè)試箱中自上而下緩慢注入蒸餾水，水流逐漸進(jìn)入測(cè)試箱并經(jīng)由磚樣上下表面進(jìn)行入滲至出流水槽，直至測(cè)試箱上部的溢流口開(kāi)始溢流。待出流水槽上部出流口的水流穩(wěn)定時(shí)，開(kāi)始滲透試驗(yàn)：用量筒收集出流口在一定時(shí)間t 內(nèi)流出的水流，體積記為Q，結(jié)合溢流口和出流口之間的水位差H，根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算試樣的滲透系數(shù)kT；并經(jīng)式(1)換算得到標(biāo)準(zhǔn)溫度(15 ℃)下的滲透系數(shù) k15，其中 ηT/η15為水的動(dòng)力粘滯系數(shù)比，通過(guò)查JC/T 945—2005《透水磚》可得。

(4)在測(cè)試磚樣未淤堵時(shí)的滲透系數(shù)時(shí)，待試樣上的液柱滲透完全后，利用虹吸原理將預(yù)先配制的單磚實(shí)際淤堵0.5年所需堵塞溶液均勻地噴灑在磚樣表面，待加入的堵塞溶液經(jīng)由磚體完全滲透后，即可認(rèn)為模擬了試樣在實(shí)際經(jīng)歷0.5年淤堵后的工況，然后利用蒸餾水按照試驗(yàn)步驟(3)測(cè)試該淤堵程度下試樣的滲透系數(shù)。再累加實(shí)際淤堵0.5 年所需堵塞溶液，即可得到試樣在模擬淤堵時(shí)間為1 年時(shí)的滲透系數(shù)；以此類(lèi)推，測(cè)試試樣在模擬淤堵時(shí)間分別為 0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0 年時(shí)的滲透系數(shù)，最終得到磚樣的淤堵曲線(xiàn)。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 淤堵曲線(xiàn)分析

基于堵塞溶液配制的計(jì)算結(jié)果，利用西北黃土篩分顆粒和蒸餾水配制堵塞溶液，再按照前述滲透與淤堵試驗(yàn)步驟對(duì)陶瓷透水路面磚試樣進(jìn)行室內(nèi)淤堵試驗(yàn)，得到試樣在模擬淤堵時(shí)間分別為 0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0 年時(shí)的滲透系數(shù)，圖3 為2 塊試樣(1#磚與2#磚)的滲透系數(shù)隨模擬淤堵時(shí)間延長(zhǎng)的變化規(guī)律。其中，由于2 塊試樣的初始滲透系數(shù)和內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)特征存在差異，導(dǎo)致其完成淤堵試驗(yàn)的時(shí)間不同。

由圖3 可知：

(1)隨著模擬淤堵時(shí)間的延長(zhǎng)，2 塊試樣的滲透系數(shù)均不斷減小。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，1#磚的滲透系數(shù)由最初的2.91×10-2cm/s減小至1.88×10-3cm/s，減小幅度為93.54%；2#磚的滲透系數(shù)由最初的2.23×10-2cm/s 減小至6.03×10-4cm/s，減小幅度為97.30%。

圖3 試樣淤堵規(guī)律曲線(xiàn)

(2)隨著模擬淤堵時(shí)間的延長(zhǎng)，磚樣的滲透系數(shù)變化過(guò)程大致可分為3 個(gè)階段：快速衰減階段、緩慢衰減階段和穩(wěn)定階段。對(duì)于1#磚，從初始狀態(tài)到模擬淤堵1.5 年的階段屬于滲透系數(shù)快速衰減階段，在此階段內(nèi)，堵塞顆粒物隨著堵塞溶液入滲而滯留在試樣內(nèi)部的連通孔隙內(nèi)，造成試樣滲透系數(shù)快速衰減；模擬淤堵時(shí)間為1.5～3.0 年的階段屬于滲透系數(shù)緩慢衰減階段，此階段內(nèi)滲透系數(shù)仍不斷減小，但減小的速率較第一階段要緩慢得多，原因是經(jīng)過(guò)第一階段的快速淤堵后，試樣滲透系數(shù)大幅減小，這使得第二階段內(nèi)堵塞溶液進(jìn)入磚體的速度變慢，隨之運(yùn)移的堵塞顆粒物在相同時(shí)間間隔內(nèi)較第一階段大幅減少，滲透系數(shù)的衰減速率放緩；在模擬淤堵時(shí)間為3～5 年內(nèi)，滲透系數(shù)基本保持不變，屬于穩(wěn)定階段，原因是此階段內(nèi)試樣表面和內(nèi)部連通孔隙顆粒物淤積程度均很?chē)?yán)重，造成堵塞溶液的入滲和流出十分緩慢，滲透系數(shù)維持在1.88×10-3cm/s 左右，此時(shí)可結(jié)束淤堵試驗(yàn)。對(duì)于2#磚，因其初始滲透系數(shù)較1#磚小，且孔隙結(jié)構(gòu)特征與1#磚也存在差異，導(dǎo)致其完成淤堵試驗(yàn)的時(shí)長(zhǎng)較1#磚短，但兩者淤堵曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)基本相似，2#磚的滲透系數(shù)變化過(guò)程也可分為快速衰減階段、緩慢衰減階段和穩(wěn)定階段，對(duì)應(yīng)的模擬淤堵時(shí)間分別為 0～1.0、1.0～1.5、1.5～2.5 年。

根據(jù)GB/T 25993—2010《透水路面磚和透水路面板》的規(guī)定，認(rèn)為當(dāng)透水路面磚的滲透系數(shù)小于1×10-2cm/s 時(shí)，透水路面磚可視為已經(jīng)基本失效。對(duì)于本試驗(yàn)中的1#磚和2#磚，在模擬淤堵時(shí)間分別達(dá)到1.0 年、0.5 年時(shí)，滲透系數(shù)分別減小至 1.07×10-2cm/s、8.83×10-3cm/s，因此可以認(rèn)為 2 塊試樣的正常使用年限分別為1.0 年和0.5 年。然而，上述得到的正常使用年限可能較實(shí)際情況要短，原因是本試驗(yàn)沒(méi)有考慮路面會(huì)定期清潔維護(hù)、降雨時(shí)徑流的水平流動(dòng)沖刷作用等實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜工況條件，僅僅只考慮了堵塞顆粒物隨堵塞溶液垂直入滲進(jìn)入磚體內(nèi)部導(dǎo)致的淤堵現(xiàn)象，為單磚實(shí)際應(yīng)用工況中較不利情況。

3.2 擬合分析

為了進(jìn)一步分析滲透系數(shù)和淤堵時(shí)間的關(guān)系，本文進(jìn)行擬合分析，將吉林大學(xué)杜新強(qiáng)等[14]所測(cè)得的淤堵曲線(xiàn)與本試驗(yàn)的淤堵曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析?？紤]到試樣的初始滲透系數(shù)存在差異，首先對(duì)淤堵曲線(xiàn)中的滲透系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，具體步驟為將每塊試樣在淤堵試驗(yàn)中測(cè)得的滲透系數(shù)k15除以該試樣初始滲透系數(shù)k0。

在進(jìn)行規(guī)律擬合時(shí)，通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)李美云等[15]、Sansalone 等[16]、Boogaard 等[6]的研究均發(fā)現(xiàn)透水鋪裝材料的滲透系數(shù)衰減過(guò)程符合指數(shù)衰減模型；同時(shí)，本文也對(duì)比了數(shù)種典型函數(shù)的擬合效果，發(fā)現(xiàn)指數(shù)型函數(shù)與2 塊試樣及杜新強(qiáng)等[14]所得數(shù)據(jù)的歸一化淤堵試驗(yàn)結(jié)果均具有較強(qiáng)的擬合關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2均大于0.99，如圖4 所示。由此可知，歸一化后的陶瓷透水路面磚淤堵曲線(xiàn)可用指數(shù)型函數(shù)進(jìn)行擬合。

圖4 歸一化處理后的淤堵試驗(yàn)結(jié)果與擬合曲線(xiàn)

3.3 不同部位顆粒物質(zhì)量分析

在淤堵試驗(yàn)完成后，小心地將試樣取出，然后對(duì)不同部位的堵塞顆粒物進(jìn)行質(zhì)量分析，具體是指陶瓷透水路面磚表面淤積的顆粒物、磚體內(nèi)部的顆粒物(包括可以反向沖洗出來(lái)的和滯留在磚體內(nèi)部難以反向沖洗出來(lái)的)、隨堵塞溶液透過(guò)磚體的顆粒物以及試驗(yàn)過(guò)程中損失的顆粒物(如粘附在試驗(yàn)裝置上的)。具體過(guò)程為：待試樣自然風(fēng)干后，用牙刷將試樣表面淤積的顆粒物輕輕刷下收集，可以反向沖洗出來(lái)的內(nèi)部顆粒物通過(guò)反向注水沖洗的方式收集，滯留在磚體內(nèi)部難以反向沖洗出來(lái)的顆粒物質(zhì)量通過(guò)磚樣淤堵前后的質(zhì)量差得到，隨堵塞溶液透過(guò)試樣的顆粒物通過(guò)烘干試驗(yàn)用水中的沉淀物獲得，損失的顆粒物質(zhì)量通過(guò)質(zhì)量守恒定律得到，表4 為不同部位顆粒物質(zhì)量占比統(tǒng)計(jì)。

表4 不同部位堵塞顆粒物質(zhì)量占比統(tǒng)計(jì)

由表4 可知，對(duì)于淤堵試驗(yàn)后的2 塊試樣，磚體表面淤積的顆粒物質(zhì)量占比最多(均超過(guò)50%)，原因是本研究在試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有對(duì)磚體表面進(jìn)行實(shí)時(shí)清理，導(dǎo)致磚體表面的顆粒物累積增多，大大加快了滲透系數(shù)的衰減，可將此部位顆粒物造成的淤堵定義為表面淤堵。對(duì)于進(jìn)入磚體內(nèi)部的顆粒物，統(tǒng)一將這部分顆粒物造成的淤堵定義為內(nèi)部淤堵，其中能反向沖洗出的顆粒物較少，且這部分堵塞顆粒物可能大多分布在離磚體上表面較淺處；對(duì)于難以反向沖洗出來(lái)的內(nèi)部堵塞顆粒物，原因可能是其位于磚體內(nèi)部較深處或磚體內(nèi)部曲折的孔隙通道內(nèi)，反向沖洗的方式很難使其流出，這說(shuō)明在實(shí)際應(yīng)用中，真空抽吸的清理方式對(duì)淤堵在磚體內(nèi)部較深處的顆粒物清理效果可能不佳，為了延長(zhǎng)陶瓷透水路面磚的使用壽命，需要經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行表面清理維護(hù)，避免長(zhǎng)時(shí)間的不清理使較多堵塞顆粒物運(yùn)移到磚體內(nèi)部較深處而難以清理。透過(guò)磚體的顆粒物大部分是在淤堵試驗(yàn)前期，隨堵塞溶液的入滲而透過(guò)磚體，后期由于磚體表面的顆粒物累積增多導(dǎo)致堵塞溶液的滲透速度緩慢，透過(guò)磚體的堵塞顆粒物也大幅減少。綜上可知，在對(duì)鋪設(shè)陶瓷透水路面磚的場(chǎng)所進(jìn)行管養(yǎng)時(shí)，經(jīng)常性地表面清理很有必要；對(duì)于淤堵到磚體內(nèi)部較深處的顆粒物，如果采用真空抽吸的方式進(jìn)行清理，真空吸力的大小會(huì)影響清理效果。

3.4 不同部位顆粒物粒徑分析

淤堵試驗(yàn)結(jié)束，對(duì)不同部位的堵塞顆粒物進(jìn)行了粒徑分布特征分析，圖5 為2 塊試樣不同部位堵塞顆粒物的粒徑分布。其中，滯留在磚體內(nèi)部而難以反向沖洗出來(lái)的顆粒物和損失的顆粒物因難以得到，所以未對(duì)此部分顆粒物進(jìn)行粒徑分析。

圖5 不同部位堵塞顆粒物粒徑分布

由圖5 可知，2 塊試樣表面淤積的顆粒物粒徑分布特征相似，反向沖洗出試樣以及透過(guò)試樣的顆粒物粒徑分布特征也較為相似，即粒徑0.005～0.075 mm 的顆粒物占比最高，粒徑1～2 mm 的顆粒物占比最低。

3.5 清理維護(hù)效果分析

在陶瓷透水路面磚的實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)定期進(jìn)行清理和維護(hù)，以延長(zhǎng)其使用壽命。目前，國(guó)內(nèi)外常用的清理維護(hù)方法主要有機(jī)械清掃、真空抽吸、壓力水沖洗等[17]。本研究在進(jìn)行以上結(jié)果分析后，對(duì)經(jīng)表面清理和內(nèi)部反向沖洗處理后的試樣，再次按照前述滲透試驗(yàn)步驟測(cè)試其滲透系數(shù)，觀察其滲透系數(shù)恢復(fù)情況，表5 為試樣處理前后的滲透系數(shù)。

表5 試樣處理前后滲透系數(shù)

由表5 可知，1#磚經(jīng)過(guò)模擬淤堵時(shí)間5 年后，滲透系數(shù)由最初的 2.91×10-2cm/s 減小至 1.88×10-3cm/s，減小幅度為93.54%；在經(jīng)過(guò)表面清理和反向沖洗后，滲透系數(shù)又恢復(fù)為1.98×10-2cm/s，為淤堵試驗(yàn)完成時(shí)滲透系數(shù)的10.5 倍，較初始滲透系數(shù)低32%。對(duì)于2#磚，經(jīng)過(guò)模擬淤堵時(shí)間2.5 年后，滲透系數(shù)由最初的2.23×10-2cm/s 減小至6.03×10-4cm/s，減小幅度為97.30%；在經(jīng)過(guò)表面清理和反向沖洗后，滲透系數(shù)又恢復(fù)為1.29×10-2cm/s，較初始滲透系數(shù)低42%。由此可知，在實(shí)際應(yīng)用中，采用表面清理和真空抽吸相結(jié)合的清理維護(hù)方式，是降低陶瓷透水路面磚的淤堵程度、延長(zhǎng)其使用壽命較為有效的方法。

4 結(jié) 論

(1)研制的滲透與淤堵試驗(yàn)裝置能夠達(dá)到防側(cè)漏的目的，能有效用于單塊陶瓷透水路面磚的室內(nèi)淤堵試驗(yàn)；磚樣在淤堵過(guò)程中，其滲透系數(shù)變化過(guò)程大致可分為快速衰減階段、緩慢衰減階段和穩(wěn)定階段，且可將歸一化處理后的淤堵曲線(xiàn)進(jìn)行指數(shù)型函數(shù)擬合。

(2)在不進(jìn)行表面清理的情況下，淤堵試驗(yàn)結(jié)束后，磚樣表面淤積的顆粒物最多，進(jìn)入磚體內(nèi)部的堵塞顆粒物大多較難被反向沖洗出來(lái)；同時(shí)，2 塊試樣表面淤積的顆粒物粒徑分布特征相似，透過(guò)試樣以及反向沖洗出的顆粒物粒徑分布特征也較為相似。

(3)在實(shí)際應(yīng)用中，采用表面清理和真空抽吸相結(jié)合的清理維護(hù)方式對(duì)降低陶瓷透水路面磚的淤堵程度、延長(zhǎng)其使用壽命具有較明顯的作用。