一种用于重金属吸附的装配式透水道面改性方法及装配式透水路面系统

本发明涉及装配式透水道面，尤其是涉及一种用于重金属吸附的装配式透水道面改性方法及装配式透水路面系统。

背景技术：

1、透水路面是海绵城市建设中一项重要的低影响开发技术。透水混凝土由特定级配的骨料经过特殊工艺制备而成。由于透水混凝土浆体较少，初凝时间短，拌合后不宜长时间停留，因此透水水泥混凝土大部分为现场拌合施工。透水水泥混凝土现场拌合通常伴随施工流程复杂、施工质量难以控制、养护时间长等问题。装配式水泥混凝土具有施工时间短、交通开放快、扰动交通小、维修养护简单、环境影响小等显著优点，被广泛应用于机场、道路、港口等工程的快速维修工程或是新建工程中。

2、此外，伴随工业化快速发展，城市和工业区域经常面临暴雨径流中的重金属污染挑战。其中，pb、cu、zn、ni等重金属对水生生物产生急性毒性，并且持续存在于食物链中，成为日益严重的环境危害。传统的透水路面难以持续有效地捕捉地表径流中包含的重金属元素，具有一定的局限性。

3、cn107021539a中公开了一种可截留重金属的透水路面复合系统，包括透水路面与后处理系统。透水路面从上到下依次为透水路面层，透水性上基层，透水性下基层，垫层与路基；后处理系统包括导流管道、水平过滤柱、重金属吸附材料与管道检修井。其中重金属吸附材料为钛酸钠纳米纤维与活性炭颗粒的混合材料。下雨时，携带有重金属的雨水径流通过透水路面得到初步过滤，再通过导流管道进入后处理系统得到强效吸附截留，最后的出水可作为清洁水源注入地下以补充地下水，但该系统通过钛酸钠纳米纤维与活性炭颗粒的混合材料进行吸附，存在透水路面施工复杂、工期长等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于重金属吸附的装配式透水道面改性方法及装配式透水路面系统，通过装配式透水混凝土界面改性剂对装配式透水混凝土上基层和装配式透水混凝土路面进行处理，解决目前透水混凝土不能实现高效率吸附雨水重金属的问题且透水路面施工复杂、工期长等问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的第一个目的是提供一种重金属吸附功能的装配式透水路面系统，所述重金属吸附功能的装配式透水路面系统包括自下而上依次设置的不透水混凝土下基层、装配式透水混凝土上基层和装配式透水混凝土路面；所述重金属吸附功能的装配式透水路面系统中重金属吸附率大于70％；所述装配式透水混凝土上基层为经过装配式透水混凝土界面改性剂处理的混凝土基层；所述装配式透水混凝土路面为经过装配式透水混凝土界面改性剂处理的混凝土路面。

4、所述重金属吸附功能的装配式透水路面系统采用预制标准节结构，可以快速地实现装配施工，减少施工工期，且后期路面的养护和修复较为简单、便捷。同时，本发明的路面结构的板面在预制过程中对其进行处理，当雨水透过装配式透水混凝土路面和装配式透水混凝土上基层，表面改性物质会对雨水中重金属元素进行吸附作用。雨水透过装配式透水混凝土路面和装配式透水混凝土上基层后，通过不透水混凝土下基层中的快速排水体系快速排出，减轻城市排水设施的负担，防止河流泛滥。

5、进一步地，所述重金属吸附功能的装配式透水路面系统还包括设置在不透水混凝土下基层中的排水管道组件。

6、进一步地，所述排水管道组件为快速排水机构，包括安装于不透水混凝土下基层结构内的梁管、均匀分布在梁管顶部槽口的竖向管、安装于梁管上的滤网。

7、进一步地，所述装配式透水混凝土界面改性剂包括水和磷酸氢二铵，其中磷酸氢二铵质量分数为10％；通过ph调节剂调节所述装配式透水混凝土界面改性剂的ph在7.6-8.5之间。

8、进一步地，所述ph调节剂选自3.5mol/l的氢氧化钠标准溶液和0.1mol/l的氢氧化钠标准溶液中的一种或多种。

9、进一步地，所述装配式透水混凝土界面改性剂的制备方法包括边搅拌边将磷酸氢二铵逐渐加入水中混合后，调ph至7.6-8.5后制备获得。

10、进一步地，所述装配式透水混凝土界面改性剂的制备方法中，需要边搅拌边逐渐往水中加入磷酸氢二铵，保证磷酸氢二铵完全溶解且均匀分布在溶液中。

11、进一步地，所述装配式透水混凝土上基层包括透水混凝土预制板和装配构件；所述透水混凝土预制板和装配构件连接。

12、进一步地，所述透水混凝土预制板形状采用三角形；多个透水混凝土预制板通过装配构件拼接连接；所述装配式透水混凝土上基层与不透水混凝土下基层形成斜坡。

13、本发明的第二个目的是提供一种用于重金属吸附的装配式透水道面改性方法，用于制备重金属吸附功能的装配式透水路面系统。所述方法包括如下步骤：

14、(1)对混凝土基层和/或混凝土路面进行表面清洁；

15、(2)在进行表面清洁后，将装配式透水混凝土界面改性剂均匀涂抹于混凝土基层和/或混凝土路面表面，进一步得到所述装配式透水混凝土上基层和/或装配式透水混凝土路面。

16、进一步地，对于装配式透水混凝土上基层，当采用多个透水混凝土预制板拼接得到装配式透水混凝土上基层时，所述方法包括如下步骤：

17、(1)对透水混凝土预制板进行表面清洁；

18、(2)在进行表面清洁后，将装配式透水混凝土界面改性剂均匀涂抹于透水混凝土预制板表面，多个透水混凝土预制板通过装配构件拼接连接，得到所述装配式透水混凝土上基层。

19、进一步地，所述方法具体包括以下步骤(以装配式透水混凝土上基层为例)：

20、步骤1：制备一种装配式透水混凝土界面改性剂，所述装配式透水混凝土界面改性剂主要由水和磷酸氢二铵混合而成，其中磷酸氢二铵质量分数为10％；

21、在水与磷酸氢二铵混合时应边搅拌边逐渐加入磷酸氢二铵，完全混合后再调整ph到7.6-8.5之间。

22、调节ph的溶液应采用3.5mol/l或0.1mol/l的氢氧化钠标准溶液。

23、步骤2：透水混凝土预制板负压处理，将透水混凝土预制板在25℃，133pa条件下放置24小时。

24、步骤3：透水混凝土预制板表面处理

25、在透水混凝土预制板改性前，需对板面进行清洁，保持板面表面干净无杂物。

26、将装配式透水混凝土界面改性剂液均匀涂抹于透水混凝土预制板上，每次涂抹用量为0.054g/cm2，处理次数10次，处理间隔24h。

27、进一步地，对板面进行清洁是通过毛刷清理。

28、进一步地，本发明所提供的透水混凝土预制板界面改性方法中，所述步骤(2)是在透水混凝土预制板表面清洁步骤(1)结束后，将改性剂均匀涂抹于透水混凝土预制板表面，每次涂抹用量控制于0.054g/cm2，处理次数10次，处理间隔24h。

29、进一步地，将步骤(2)得到的所述装配式透水混凝土上基层和/或装配式透水混凝土路面用于装配得到所述重金属吸附功能的装配式透水路面系统。

30、进一步地，所述重金属吸附功能的装配式透水路面系统的装配包括如下过程：

31、将排水管道组件设置在不透水混凝土下基层中；

32、将多个经过装配式透水混凝土界面改性剂处理的透水混凝土预制板通过装配构件拼接连接，得到装配式透水混凝土上基层；

33、将装配式透水混凝土上基层与不透水混凝土下基层连接并形成斜坡；

34、将装配式透水混凝土路面与装配式透水混凝土上基层连接；

35、其中，不透水混凝土下基层、装配式透水混凝土上基层和装配式透水混凝土路面自下而上依次设置。本发明的技术构思如下：

36、使用改性物质提前对透水混凝土板(透水混凝土预制板)进行预处理，使其具备重金属吸附能力。此外，还提供一种用于装配式透水道面预制板(透水混凝土预制板)，是增大表面改性面积，优化雨水于透水路面中流经、流速及停留时间，提高重金属吸附效率，构建施工简单、承载力强且能实现重金属吸附功能的装配式透水混凝土道面预制板，用于装配得到重金属吸附功能的装配式透水路面系统。

37、装配式透水混凝土预制板与道面板板改性相结合。第一层(装配式透水混凝土路面)对雨水进行重金属吸附预处理、第二层采用三角形透水混凝土预制板对雨水进行收集，通过三角形透水混凝土板块对雨水流经、流速进行优化，保证最大程度对雨水中重金属进行有效吸附(目的使雨水均匀分布在透水混凝土中)，通过第三层道面不透水层(不透水混凝土下基层)的隔绝，通过排水管道，最后将雨水快速排出路面结构。

38、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

39、1)本技术方案所提供的用于重金属吸附的装配式透水道面改性方法及装配式透水路面系统，该路面体系可实现重金属元素有效吸附。本发明利用磷酸盐溶液对透水混凝土进行预处理，并通过三角形透水混凝土预制板增大表面改性面积，提高吸附效率，同时起到控制雨水流径、流速的目的。

40、2)本技术方案所提供的用于重金属吸附的装配式透水道面改性方法及装配式透水路面系统，该路面系统可有效提高道路承载能力。本发明的透水混凝土界面改性剂可有效提高透水混凝土强度。

41、3)本技术方案所提供的用于重金属吸附的装配式透水道面改性方法及装配式透水路面系统，该路面系统采用装配式结构，施工便捷，减少现场施工对周围环境的影响，保证施工质量。对比普通现浇透水混凝土路面，工期缩短80％。