近年來,隨著城市化的快速發(fā)展以及硬化面積急劇增加,城市徑流污染、生態(tài)破壞、地下水補給匱乏等問題日益突出,傳統(tǒng)的快排模式破壞了原有的水文循環(huán),同時徑流污染物直接排入附近河道,更是引發(fā)嚴重的水污染問題。此外,城市排水系統(tǒng)尤其是舊城區(qū)管網(wǎng)與日益增加的排水量不相匹配,造成嚴重的內(nèi)澇以及合流制溢流污染（CSO）問題。透水鋪裝（Permeable Pavement Systems）作為一種重要的雨水源頭減排設(shè)施,具有削減城市雨水徑流、補充地下水位以及降低徑流污染負荷等作用。但在寒冷地區(qū),受凍融條件的影響,透水鋪裝易損程度顯著增加,其凍融損壞問題已然成為海綿城市建設(shè)的重點和難點。本研究以透水鋪裝為主要研究對象,首先通過調(diào)研方式,總結(jié)出透水鋪裝凍脹損壞的影響因素,從材料、排空時間、冬季降雪量、凍融循環(huán)次數(shù)、凍結(jié)速率等角度,揭示影響透水鋪裝凍脹損壞程度的主要因素。然后經(jīng)過凍融循環(huán)實驗,研究影響透水鋪裝抗凍性能主要影響因素以及找平層、基層不同材料的抗凍性能,并通過上述實驗,提出透水鋪裝凍脹損壞防治措施。本文所得結(jié)論主要如下:（1）透水鋪裝凍脹損壞是滯蓄容積中的水結(jié)冰體積膨脹對孔隙周圍產(chǎn)生凍脹力,當產(chǎn)生的凍... 

【文章來源】：北京建筑大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線

第2章透水鋪裝凍脹損壞機理及影響因素7第2章透水鋪裝凍脹損壞原因及影響因素透水鋪裝獨特的多孔結(jié)構(gòu)及較大的滲透系數(shù)使其具有降低城市“水體熱污染”、削減城市雨水徑流、補充地下水位以及降低徑流污染負荷等特點。作為雨水基礎(chǔ)設(shè)施中的重要技術(shù)之一，在海綿城市試點建設(shè)中得到大量應(yīng)用。然而在寒冷地區(qū)因會受到凍融條件的影響，會對透水鋪裝的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生破壞，因此，分析透水鋪裝凍脹損壞的原因及影響因素，也是我國當前亟需解決的問題。本章將重點分析透水鋪裝在凍脹條件下對其損壞進行研究分析。2.1透水鋪裝凍脹損壞調(diào)研分析我國是一個幅員遼闊，疆土面積廣大的國家，其中寒冷區(qū)域的面積占國土面積很大一部分比重，具體表現(xiàn)為：季節(jié)性凍土的面積占比為55%；高緯度和高海拔的多年凍土，包括大小興安嶺、及我國西南部等區(qū)域，面積占比為20%，我國凍土分布情況見圖2-1。隨著近年來我國海綿城市的開發(fā)建設(shè)，透水鋪裝作為一種重要的雨水基礎(chǔ)設(shè)施，其面積也在快速的增長，同時在寒冷地區(qū)也得到了大量的應(yīng)用，海綿城市建設(shè)試點—遼寧省大連莊河市，透水鋪裝的鋪設(shè)面積達到28萬m2。在透水鋪裝發(fā)揮其功能的同時，在冬季受到外界低溫條件的影響加上其獨特的孔隙結(jié)構(gòu)而易堵塞的缺陷，使其在冬季易產(chǎn)生凍脹損壞的問題經(jīng)常發(fā)生。圖2-1中國凍土分布圖Fig.2-1DistributionmapoffrozensoilinChina本文為分析凍脹對透水鋪裝性能的影響，對比分析整個時間段、不同時段的變化。以大連莊河市海綿城市建設(shè)試點為例，選取莊河市海綿城市建設(shè)實驗基地作為典型區(qū)域進行調(diào)研、觀察。莊河市地處遼寧省，屬于季節(jié)性凍土范圍，累年月均氣溫為-7.3℃（冬季），月均降水量為8.6mm（冬季），凍土深度為56cm且實驗基地為海綿城市建設(shè)基礎(chǔ)

第2章透水鋪裝凍脹損壞機理及影響因素12H——蓄水高度，m；Q——排水系統(tǒng)排水流量，m3/s。2.3.2影響凍脹損壞程度的外因2.3.2.1冬季降水量透水鋪裝水飽和度與其凍脹損壞密切相關(guān)，是透水鋪裝損壞的最主要的因素[10]，而冬季降水量又是影響透水鋪裝水飽和度的決定性因素，所以冬季降水量是影響凍脹損壞的外界主要因素。當透水鋪裝結(jié)構(gòu)層因孔隙形成一定滯蓄容積中的水飽和度（含水量）超過“臨界水飽和度”時，在地表溫度低于0℃的條件下就會產(chǎn)生凍脹力，對透水鋪裝造成破壞，即當透水鋪裝結(jié)構(gòu)層中水飽和度低于某一“臨界值”時，即使有凍脹力的存在，透水鋪裝也將不易受損；當透水鋪裝結(jié)構(gòu)層中的水飽和度超過“臨界值”時，透水磚孔隙中貯有較多的水，水凍結(jié)時產(chǎn)生的凍脹力就有可能大于透水鋪裝抗壓強度，而造成透水鋪裝損壞。一般情況下，透水鋪裝結(jié)構(gòu)層“臨界水飽和度”與水結(jié)冰凍脹系數(shù)的大小相關(guān)，透水鋪裝結(jié)構(gòu)層水飽和度越大，凍融產(chǎn)生的損壞越嚴重。圖2-2黃河以北主要城市冬季月均降水量/mmFig.2-2MonthlymonthlyprecipitationinmajorcitiesnorthoftheYellowRiver/mm2.3.2.2凍融循環(huán)次數(shù)以及凍結(jié)速率透水鋪裝的凍融損壞具有累積效應(yīng)，即發(fā)生第一次凍融后的凍融過程中，因結(jié)冰引起其結(jié)構(gòu)與性能的破壞不會自動恢復(fù)，使得凍脹量得以維持。這樣就有了更大的空間來容納更多的水，當發(fā)生第二次凍結(jié)時會發(fā)生進一步的膨脹，此時的透水磚凍脹量較第一次的凍脹量要大，產(chǎn)生的損壞更加嚴重。因此，凍融循環(huán)具有累積效應(yīng)，造成破壞的不是單次凍融，而是反復(fù)凍融。透水磚耐久性（Df）與凍融損壞次數(shù)（n）之間的關(guān)系可按式（2-5）計算[38]：

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]透水路面與生物滯留組合系統(tǒng)對徑流峰值控制效能的實驗研究[D]. 楊擎柱.北京建筑大學(xué) 2018
[2]基于海綿城市理念下的透水磚及鋪裝設(shè)計[D]. 韓暖.西南交通大學(xué) 2017
[3]透水鋪裝控流截污試驗及其設(shè)計應(yīng)用研究[D]. 幺海博.北京建筑大學(xué) 2013
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本文編號：3417081