海绵体透水管道及其制作方法、应用和雨水排水系统与流程

本发明属于市政工程雨水排水领域，尤其涉及一种海绵体透水管道及其制作方法、应用和雨水排水系统。

背景技术：

雨水管道是收集地面天然雨水并输送到天然水体的管道。现有的雨水管道有两种类型，一种是不透水管道，通过打孔、开槽或另行连接雨水盛接容器来收集地面雨水。该类管道多为混凝土管道或钢筋混凝土管道，其抗压能力强，可以深埋入路面以下，不影响路面上车辆行驶。但通过打孔、开槽或连接雨水盛接容器来收集地面雨水容易引入各种杂物，长年累月，容易引起管道内雨水流速减慢，甚至管道堵塞，需定期排查及清理。

另一种是透水软管，是以防锈弹簧圈支撑管体，形成高抗压软式结构，无纺布内衬过滤，使泥砂杂质不能进入管内，从而达到净渗水的功能。由于其抗压能力显著弱于混凝土管道和钢筋混凝土管道，故主要用于软地基排水，且无法深埋入地下。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种既具有高抗压能力，又具有良好透水性的管道。其技术方案为，一种海绵体透水管道，包括管壁和由所述管壁围合而成的管腔，所述管壁的材质包括管壁混凝土，制备所述管壁混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，85～120份砂子、200～330份石子、3～15份木质纤维和35～45份水。木质纤维指植物废弃物，比如修剪产生的树枝、掉落的树叶、稻壳、秸秆等等园林废弃物和/或农作物废弃物，实现了城市建设过程中对园林废弃物材料再生资源的优化配置。木质纤维在管壁混凝土中起着填充作用，使得管壁混凝土内部形成网状空隙，从而使得该混凝土具有像海绵一样的透水和透气功能。另一方面，管壁混凝土在制备过程中是先行制备出常规混凝土，然后在常规混凝土未凝固之际再加入木质纤维进行搅拌而成的。这样的好处是：水泥在水化反应中，即制备混凝土的过程中会与溶液中的弱酸弱碱反应。若此时，加入木质纤维，由于木质纤维呈弱酸性，因此会与水泥发生反应，从而不利于透水性能的形成。只有当混凝土已经制备好，但尚未凝固时再添加木质纤维，进行混合，方可有效避免水泥与木质纤维反应。并且在搅拌过程中由于木质纤维表面比砂石骨料表面粗糙，因而木质纤维会将砂石骨料上的粘附物抢夺部分过来从而在混凝土内部形成细小的空隙，增强了透水性。此外，先行制备好混凝土还可以使得混凝土的强度和均匀性尽可能少的受到木质纤维的影响。

进一步地，各所述原料的重量配比为：100份水泥，100～120份砂子、200～240份石子、5～10份木质纤维和40～45份水。

在一个具体实施方式中，所述管壁的材质还包括钢筋。

进一步地，还包括支架，所述支架设置在所述管腔中。

进一步地，所述支架的数量为N个，N≥2。

进一步地，相邻的所述支架之间相距S米，S≥2。

进一步地，所述支架包括棒状支架、三角支架、四角支架中的一种或者多种。

进一步地，所述棒状支架的两端均与所述管壁接触；所述三角支架的三个端点均与所述管壁接触；所述四角支架的四个端点均与所述管壁接触。

本发明还提供一种如上所述的海绵体透水管道的制作方法，包括以下步骤：

步骤一：管壁混凝土的制备；

步骤二：将所述步骤一得到的尚未凝固的管壁混凝土倒入模具内，振捣，养护2-3天后拆除所述模具，得到所述海绵体透水管道。

进一步地，所述步骤一具体为：将园林废弃物粉碎，得到粒径1～10cm的粗颗粒；再将所述粗颗粒干燥脱水得到产物一；将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；将所述产物二通过10目、12目或14目筛孔筛选，得到木质纤维；按照重量配比称取水泥、砂子、石子、木质纤维和水；将称取的水泥、砂子、石子和水置于混凝土搅拌装置中，搅拌得到常规混凝土，然后向尚未凝固的所述常规混凝土中加入称取的木质纤维，再搅拌，得到所述管壁混凝土。

进一步地，所述步骤二还包括在向所述模具中倒入所述管壁混凝土之前，先向所述模具中放入钢筋，使得倒入所述管壁混凝土后，所述钢筋被所述管壁混凝土包裹在其中。

在应用方面，如上所述的海绵体透水管道作为雨水管道使用。此外，如上所述的海绵体透水管道还可以作为水井壁使用。现有技术中将管道竖直沉入土壤中作为水井壁使用，该管道又叫做沉管。在我国农村很多地方都在使用沉管造水井。当用如上所述的海绵体透水管道作为沉管时，由于该海绵体透水管道具有良好的透水透气特性，因而在将该海绵体透水管道竖直打入土地中时会使得地下水渗透到管腔中，从而形成水井。当下雨时，雨水进入井中通过管壁渗透到深层的土壤中，又可减少下雨天井水泛滥的情况出现，同时补充地下水。

本发明还提供一种雨水排水系统，包括透水路面和设置在所述透水路面之下的如上所述的海绵体透水管道；

所述透水路面的材料包括透水混凝土和透水砂浆；制备所述透水混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，90～150份砂子、190～250份石子、5～40份木质纤维和45～60份水；制备所述透水砂浆的原料包括水泥、砂子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，200～300份砂子、5～40份木质纤维和45～60份水。

进一步地，所述透水路面包括从上到下依次排列的面层、连接层、基层和垫层，所述面层为砼透水砖，所述连接层为所述透水砂浆，所述基层为所述透水混凝土，所述垫层为碎石垫层。

进一步地，还包括设置在所述透水路面和所述海绵体透水管道之间的土壤层。

有益效果是：

1、本发明所涉及的海绵体透水管道的管壁具有透水透气的功能，因此通过雨水自行渗漏进入该海绵体透水管道，而不用打孔、开槽或者另行连接雨水盛接容器来收集地面雨水，从而避免了杂物进入该管道使得管道变狭窄或堵塞的现象出现。同时本发明的管道采用管壁混凝土制备，其抗压能力远远大于现有技术中的透水软管，因而可以深埋入地下，尤其是设置在透水路面以下，透水路面以上可以用于机动车道。克服了透水软管无法用于机动车道之下的问题。

2、由于本发明所涉及的海绵体透水管道不会有杂物进入，因此设计上支架，不会导致管道堵塞，但是可以进一步的提供管道的承压能力。

3、本发明的雨水排水系统，利用了透水路面和海绵体透水管道均具有透水透气的特点，使得在有效排除雨水的同时，对海绵体透水管道以下的深层土壤也能起到雨水渗透作用，从而有效滋养了深层土壤，使得水循环的深度被扩大，改善土壤环境，也有利于地下水的形成。

随着城市化进程的加快，各地都在建房、修路。人们的生活富裕起来了，但是其中有一个后果是，原本的自然、具有透水透气的土壤层被严严实实的钢筋混凝土所替代，封住了雨水向深层土壤的浸润，影响了地质结构，也影响了地下水的含量。本发明的雨水排水系统有效模拟了土壤的透水透气功能，同时兼具常规混凝土的强度，有效的向深层土壤输送了水分，也促进了地下水的生成。

附图说明

图1是本发明所涉及的海绵体透水管道的一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本发明所涉及的海绵体透水管道的另一种具体实施方式的横截面的结构示意图。

图3是本发明所涉及的雨水排水系统的一种具体实施方式的结构示意图。

图4是本发明所涉及的雨水排水系统的另一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。

实施例一

图1示出了本发明的海绵体透水管道的一种具体实施方式。该海绵体透水管道1包括管壁11和管腔12。管壁11的材质是管壁混凝土。制备该管壁混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各原料的重量配比为：100份水泥，85份砂子、200份石子、3份木质纤维和35份水。木质纤维包括修剪产生的树枝、树叶等等园林废弃物。

实施例二

本实施例的海绵体透水管道的管壁混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各原料的重量配比为：100份水泥，120份砂子、330份石子、15份木质纤维和45份水。木质纤维包括修剪产生的树枝、树叶等等园林废弃物。该海绵体透水管道的横截面并不限定为如图1所示的圆形，可以为多边形或者椭圆形等任意形状。其余与实施例一相同。

实施例三

图2示出了本发明的海绵体透水管道的另一种具体实施方式。该海绵体透水管道1包括管壁11、管腔12和设置在管腔12中的支架13。支架13的形状不限于图2中所示的三角形，可以为棒状、四边形等等。同样，海绵体透水管道1的横截面也不限于图2中所示的圆形，可以为椭圆形、多边形甚至其他不规则图形等。

管壁11的材质是管壁混凝土。制备该混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各原料的重量配比为：100份水泥，110份砂子、210份石子5份木质纤维和40份水。木质纤维包括秸秆、稻壳等等农业废弃物。

实施例四

本实施例的海绵体透水管道的管壁用混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各原料的重量配比为：100份水泥，120份砂子、240份石子10份木质纤维和45份水。木质纤维包括秸秆、稻壳等等农业废弃物。其余与实施例一相同。

实施例五

本实施例的海绵体透水管道的管壁混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维、水和添加剂，各原料的重量配比为：100份水泥，85份砂子、100份石子3份木质纤维、35份水。木质纤维包括秸秆、稻壳等等农业废弃物。管壁的材料还包括钢筋，钢筋包裹在管壁混凝土中。其余与实施例一相同。

实施例六

本发明所涉及的海绵体透水管道的制备方法包括以下步骤：

步骤一：管壁混凝土的制备：将园林废弃物粉碎，得到粒径1～10cm的粗颗粒；再将粗颗粒干燥脱水得到产物一；将产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；将产物二通过10目、12目或14目筛孔筛选，得到木质纤维；按照重量配比称取水泥、砂子、石子、木质纤维和水；将称取的水泥、砂子、石子和水置于混凝土搅拌装置中，搅拌得到常规混凝土，然后向尚未凝固的所述常规混凝土中加入称取的木质纤维，再搅拌，得到该管壁混凝土。

步骤二：将步骤一得到的尚未凝固的管壁混凝土倒入模具内，振捣，养护2-3天后拆除该模具，得到该海绵体透水管道。为了更好的效果，该海绵体透水管道需继续进行养护。

实施例七

本发明所涉及的海绵体透水管道的制备方法包括以下步骤：

步骤一：管壁混凝土的制备：将园林废弃物粉碎，得到粒径1～10cm的粗颗粒；再将粗颗粒干燥脱水得到产物一；将产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；将产物二通过10目、12目或14目筛孔筛选，得到木质纤维；按照重量配比称取水泥、砂子、石子、木质纤维和水；将称取的水泥、砂子、石子和水置于混凝土搅拌装置中，搅拌得到常规混凝土，然后向尚未凝固的所述常规混凝土中加入称取的木质纤维，再搅拌，得到该管壁混凝土。

步骤二：向模具中放入钢筋，将步骤一得到的尚未凝固的管壁混凝土倒入模具内，振捣，使得该钢筋被该管壁混凝土包裹在其中；养护2-3天后拆除该模具，得到该海绵体透水管道。该海绵体透水管道可继续进行养护。

实施例八

图3示出了本发明的雨水排水系统的一种具体实施方式。该雨水排水系统包括透水路面2和设置在透水路面2之下的海绵体透水管道1，以及设置在透水路面2和海绵体透水管道1之间的土壤层3。透水路面2包括从上到下依次排列的面层21、连接层22、基层23和垫层24，面层21为砼透水砖，连接层22为透水砂浆，基层23为透水混凝土，垫层24为碎石垫层。

该透水混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，90份砂子、190份石子、5份木质纤维和45份水。该透水砂浆的原料包括水泥、砂子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，200份砂子、5份木质纤维和45份水。透水混凝土和透水砂浆的制备方法均类似于管壁混凝土，即水泥水化反应之后再加入木制纤维。木质纤维包括秸秆、稻壳等等农业废弃物，或者修剪产生的树枝、树叶等等园林废弃物。

雨水降落到透水路面2上，通过透水路面2的透水特性渗透到土壤层3中，经土壤层3渗透到海绵体透水管道1中。

实施例九

图4示出了本发明的雨水排水系统的另一种具体实施方式。该雨水排水系统包括透水路面2和设置在透水路面2之下的海绵体透水管道1。

所用透水混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，110份砂子、210份石子、20份木质纤维和50份水。透水路面所用透水砂浆的原料包括水泥、砂子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，250份砂子、25份木质纤维和55份水。

雨水降落到透水路面2上，通过透水路面2的透水特性渗透到海绵体透水管道1中。

其余同实施例八。

实施例十

本实施例的雨水排水系统的透水路面所用透水混凝土的原料包括水泥、砂子、石子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，150份砂子、250份石子、40份木质纤维和60份水。透水路面所用透水砂浆的原料包括水泥、砂子、木质纤维和水，各所述原料的重量配比为：100份水泥，300份砂子、40份木质纤维和60份水。其余同实施例八。

实施例一到十中管壁混凝土和透水路面所用透水混凝土的物理力学性能如表1所示：

表1经固化后的管壁混凝土和透水路面所用透水混凝土的物理力学性能

因而，实施例一到七中的海绵体透水管道具有较好的抗压强度和透水性能，均可作为雨水管道和/或水井壁(即沉管)使用。

实施例八到十中透水路面所用透水砂浆的物理力学性能如表2所示：

表2经固化后的透水路面所用透水砂浆的物理力学性能

实施例十一

实施例一到七中的海绵体透水管道竖直沉入土壤中，则形成了沉管。在我国农村很多地方都在使用沉管造水井。当用如上所述的海绵体透水管道作为沉管时，由于该海绵体透水管道具有良好的透水透气特性，因而在将该海绵体透水管道竖直打入土地中时会使得地下水渗透到管腔中，从而形成水井。当下雨时，雨水进入井中通过管壁渗透到深层的土壤中，又可减少下雨天井水泛滥的情况出现，同时补充地下水。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。