天津市水利科学研究院天津300061
摘要：在海绵城市的建设中，离不开沙基透水材料以及砂基透气防渗技术的使用。基于此，本文制作了几种砂基透水材料以及砂基透气防渗材料，并对其进行了透水、防渗等性能检测的实验，总结了砂基透水材料的特性以及砂基透气防渗材料的施工关键技术。
关键词：砂基透水材料；砂基透气防渗材料；施工技术
引言：2015年10月，国务院办公厅发布了《关于推进海绵城市建设的指导意见》，对于我国的海绵城市建设提出了新的规划与要求。在海绵城市的建设中，河道治理是一项十分重要的工作。在相应的工程中，离不开沙基透水材料以及砂基透气防渗技术的使用。本文结合笔者所在的天津市水利科学研究院对海绵城市河道/湖泊治理中使用的沙基透水材料以及砂基透气防渗关键技术的研究，为相关工作人员提供参考。
一、砂基透水材料及砂基透气防渗材料的实验研究
（一）实验材料
在本次实验中，采购或加工的实验设备包括压制成型设备、烤箱、透水实验设备、搅拌机、振动平台以及模具。
压制成型设备：针对市场上既有的万能材料实验机，选择的设备适合本实验的型号。若是无法满足本次实验的要求，则需要在现有万能材料试验机上进行改进。鉴于此，选购该设备时主要考虑该类设备对于本次实验的可操作性。
烤箱：购买此设备的目的是为了加快大分子胶凝材料的固化速度，从而提高实验的效率。所以，选择时主要考虑该类设备的升温速度和防止试件的空间尺寸。
透水实验设备：该设备的主要功能为测定透水试件水的渗透速度。根据初步调研，现有市场上没有既有的产品。所以，计划参照国家行业标准JC/T945-2005《透水砖》进行加工。
搅拌机：本实验所需要的搅拌设备大致分为两类，一类属于实验室用搅拌机，搅拌仓容量为5L以内；另一类为小批量生产时所用的搅拌机，搅拌仓容量较大。
（二）砂基透水材料的研究
根据前期实验成果确定两种大分子胶凝材料、一种来源的砂，砂的粒径为80-120目、120-180目；针对第一种大分子胶黏剂，对80-120目的砂按照初始参照砂胶比（100克：15克）采用已经加工的标准化模具（按照相关规范制作的小型模具），压制2块厚度为2cm的砂基透水面层试件；调整砂胶比例，砂胶比例的调整范围为100克：5克——100克：30克。采用与上述相同的方法，每种砂胶比例通过压制的方法分别制作2块砂基透水面层试件；仍然是第一种大分子胶黏剂，对120-180目数的砂按照上述方法制作砂基透水面层试件。
根据同样的方法，对第二种大分子胶黏剂进行实验，最终制作出两种目数砂不同砂胶比例的砂基透水面层试件；对通过压制的方法做成的各种砂胶比例的砂基透水面层，进行透水实验、抗压强度实验，然后挑选出透水性能好、抗压强度高的试件进行冻融实验。从而确定两种大分子胶黏剂对应于两种目数砂的砂胶比例；采用已经成熟的大颗粒混凝土配比，通过已备的模具制作20块试件，并养护。
以已经养护完成的大颗粒混凝土试件为基础，重新布置第一种大分子胶黏剂与目数为80-120砂的混合料、第一种大分子胶黏剂与目数为120-180砂的混合料、第二种大分子胶黏剂与目数为80-120砂的混合料、第二种大分子胶黏剂与目数为120-180砂的混合料，通过压制方式各制作2块试件，并养护；对于已经养护完成的四种透水砖，各取一块，进行透水实验、抗压强度实验、混凝土料与面层材料的抗滑能力实验、抗冻融实验、抗堵塞实验等；对大颗粒混凝土、大分子胶黏剂与砂的混合料先后布料，然后一起静压，制作10块。测试其透水性能、抗压强度、抗堵塞能力等。
（三）河道/湖泊透气防渗材料的实验及研究
根据前期实验成果确定三种大分子胶凝材料、某一种来源的砂（40-80目、80-120目、120-180目三种粒径）；针对已经选定的第一种大分子胶凝材料，对40-80目数的砂按照初始参照砂胶比（100克：15克），制作小型花盆，并检查花盆的透气防渗性能；参照基准比例（100克：15克）通过压制成型的方式制作2个花盆试件，并通过实验测定其透气防渗性能、抗压强度。若两个试件的性能不理想，则调整砂胶比。砂胶比调整的基本原则：最大砂胶比（减少胶的用量）能够压制成型，最小砂胶比（增加胶的用量）能够使试件不透气。直至确定理想的砂胶比例。
针对其它两种粒径（80-120目、120-180目）的砂采用上述方式进行试验，从而确定理想的砂胶比例；参照上述的方法，采用第二种、第三种大分子胶黏剂进行试验，确定理想的砂胶比例；采用自主设计的模具通过压制成型的方法分别制作两个试件。并对这些养护之后的试件进行透气防渗、抗压强度实验；按照最优性能试件的配比，制作150块护砌并养护，同时准备防渗砂浆等材料；在野外实验场地开挖三个底部2平方米、深2米的坑，分别编号1号坑、2号坑、3号坑。其中，一号坑做成自然护坡，二号坑做成混凝土护坡，三号坑做成透气防渗材料护坡；待2号、3号坑养护完成后，对三个坑同时注入同一来源的水，水深1.7米。之后每2周进行一次水质取样并进行水质分析，直至项目结束。
二、砂基透水材料分析
（一）砂基透水材料的适用范围
砂基透水材料以沙漠风积沙为原料，具有透水滤水的功能，节能环保；通过改变水的表面张力透水，表面致密，解决了强度与透水的矛盾，使得砂基透水材料强度高、透水速度快；不易被灰尘堵塞，具有长效的透水性，可以做到下雨不湿鞋下雪不结冰；可做成石材的样式，兼顾体量大外表美观的同时保证强度；砂基透水材料可回收再生循环利用。击杀透水材料的适用范围为：砂基透水砖与砂基滤水石适用于人行道、广场、甬道等非机动车道路面铺装；砂基透水路缘石适用于路面边缘、路面界限及道路雨水汇集导流槽。
（二）砂基透水材料的实验结果分析
经过上述的实验发现，砂基透水砖的抗压强度分别为Cc30级、Cc40级、Cc50级、Cc60级；透水速率大于等于1.5mL/（min•cm2）、磨坑长度小于等于35mm，经过25次冻融循环后，可以测得其抗冻融性，在外观上，无缺棱、裂纹、分层、色差等现象、抗压强度损失小于等于20%，符合《砂基透水砖》JG/T376-2012中的标准。
三、砂基透气防渗材料的施工关键技术分析
结合河道/湖泊透气防渗材料的实验的结果以及示范基地的建设，可以提出以下砂基透气防渗材料的施工关键技术：第一，水文条件的勘察[1]。在进行实际的蓄水池开挖以及砂基透水砖的铺设工作中，必须要对填充的水质进行分析，判断水质中是否存在腐蚀性较强的成分，并依照相应的水质信息进行砂基透气防渗材料的选择；第二，防渗施工工艺的选择。在进行砂基透气防渗材料的施工时，要结合实际的工程需要进行施工工艺以及技术的选择[2-3]。在进行河道治理中，普遍使用的砂基透气防渗材料施工工艺包括高喷灌浆法、垂直铺塑法以及水平铺盖法。第三，生产性试验。确定的施工工艺后，要在现场进行50m的生产性试验，保证施工的质量。
总结：综上所述，在海绵城市建设中，砂基透水材料与砂基透气防渗材料的使用不可或缺。本文通过对砂基透水材料以及砂基透气防渗材料的特性进行检验，得出了基于大分子胶凝材料以及粒径为80-120目、120-180目的砂的砂基透水材料的特性，得出了砂基透气防渗材料的施工关键技术。
参考文献：
[1]万广，程浩.浅谈某堤基防渗加固工程中射水法造墙技术[J].中华民居（下旬刊），2012（11）：266-267.
[2]范思刚，孙凯.混凝土防渗墙技术在砂基防渗中的应用[J].东北水利水电，2011，29（06）：24-25.
[3]江辉，刘瑶.射水法造墙技术在堤基防渗加固中的应用[J].吉林水利，2008（08）：37-39.