Проницаемый бетонный тротуар

Эпизоды наводнений в городских районах увеличились в геометрической прогрессии, что привело к снижению качества жизни и нанесению ущерба стоимости имущества. Это является результатом ускоренного развития городов и уплотнения почвы, что приводит к отводу ливневых вод.

Влияние урбанизации на стоки ливневых вод наблюдалось в разных местах, основными аспектами которых являются увеличение величины критических скоростей потоков, объемов утилизации и сокращение времени для достижения максимальных пиковых потоков. Последствия этих воздействий проявляются в виде городских наводнений и оползней. Урбанизация может оказать негативное воздействие на окружающую среду, так как сток ливневых вод с мощеных поверхностей и крыш увеличивается, что может вызвать эрозию и перенос дополнительных ливневых вод и связанных с ними загрязняющих веществ в водные объекты (Haselbach et al., 2014).

Проницаемый бетонный тротуар является альтернативой малоэффективного дорожного покрытия (Henderson and Tighe, 2013). Это уникальный строительный материал, который одновременно служит структурной поверхностью и лучшей практикой управления ливневыми стоками. Благодаря своей пустотной структуре проницаемый бетон пропускает воду и воздух через тротуар (Haselbach, 2010). В этом направлении проницаемый бетон является одной из важных новых технологий для устойчивых объектов и инфраструктуры (Montes and Haselbach, 2006).

Управление ливневыми водами стало проблемой для городов и муниципалитетов из-за возросшей урбанизации жилых и коммерческих районов (Gupta, 2014). Системы ливневой канализации направляют и помогают потоку непоглощенной воды после появления атмосферных осадков, предотвращая образование наводнений. Эти традиционные дренажные системы обычно состоят из транспортной сети галерей и подземных проводников, которые отвечают за быстрое перемещение избыточной воды вниз по течению. Наблюдалось большое количество случаев неэффективности существующих сетей ливневой канализации, поскольку подавляющее большинство существующих систем превышено и не соответствует фактическим потребностям городских центров, которые росли и расширялись за пределы своих возможностей, ставя под угрозу все сток воды в бассейне (Aciolli, 2005).

Классическая концепция дренажных систем в основном направлена ​​на быстрый ливневый сток (например, используя для отвода воды лоток водоотводный betomax лв), транспортируя его из верхнего и нижнего течения в кратчайшие сроки. В результате можно наблюдать увеличение пиковых расходов и объема стока, сокращение времени стока и особенно возникновение наводнений и оползней. Несмотря на то, что этот принцип не применялся в развитых странах с начала 1970-х годов (Tucci, 2003), некоторые бразильские города все еще принимают эту концепцию.

Современные концепции городских систем канализации дождевой воды считают, что новые проекты не должны способствовать максимальному увеличению стока в естественных условиях. По этой причине план бассейна должен включать меры по контролю объема производства, избегая переноса воздействий вниз по течению. Контроль дренажной мощности может осуществляться с помощью зон проникновения и впадинных траншей, проницаемых покрытий и удерживающих систем. Принцип заключается в том, чтобы поддерживать существующий поток, не позволяя проблеме рассеиваться в верховьях бассейна вверх по течению.

Проницаемый бетон — это новый тротуар, который разрабатывается для предотвращения экологических проблем, связанных с ливневыми водами. Проницаемый бетон имеет сеть взаимосвязанных пустот, которые обеспечивают фильтрацию воды на основании ниже (Kevern et al., 2012).

Использование проницаемого бетона в городских дренажных системах является альтернативой для устранения воздействия, которое городская гидроизоляция оказывает на окружающую среду, позволяя увеличить проникновение дождевой воды и уменьшить потребность в дорогостоящих инфраструктурных проектах. При использовании на открытом воздухе проницаемый бетон позволяет дождевой воде проникать непосредственно в почву, уменьшая поток, который идет в городскую дренажную систему. Кроме того, его принятие также способствует поддержанию подземных водоносных горизонтов и снижению скорости и объема стока подземных вод, способствуя более устойчивому развитию.
В поисках альтернативы для снижения высокой стоимости громоздких дренажных работ в настоящей работе предлагается использовать проницаемый бетон вместо обычного бетона с целью производства элементов для городского дренажа.

Проницаемые бетоны характеризуются большим присутствием взаимосвязанных пустот, которые обеспечивают проницаемость для дождевой воды. Поэтому мелкий заполнитель (песок) не используется, а его состав производится только с водой, цементом и крупным заполнителем. Гарантируется, что полученный материал имеет объем пустот от 15 до 25% и пропускную способность около 200 л / м2 / мин (ACI 522R-10, 2011). Степень проницаемости, относящаяся к проницаемым бетонам, достаточна для того, чтобы позволить прохождение всего потока осадка от климатических явлений, практически устраняя сток. Из-за высокой пористости этого материала, он допускает поток воды около 5080 мм / ч, что означает скорость проникновения выше 200 л / мин / м2 (Huffman, 2005).

Институт гидравлических исследований (IPH) от UFRGS демонстрирует скорости потока воды от 120 л / м2 / мин (2 мм / с) до 320 л / м2 / мин (5,4 мм / с) на проницаемых образцах бетона, что подтверждает высокую инфильтрацию пропускная способность проницаемых покрытий, выполненных из проницаемого бетона (Araújo et al., 1999). Авторы подчеркивают, что полученные результаты выходят далеко за пределы возможностей большинства почв, которые ограничены свойствами почвы, расположенными у основания тротуара.

Другие очевидные преимущества бетона связаны с его тепловыми и акустическими свойствами, что позволяет использовать его в качестве изоляции для стен зданий, а также в качестве звукоизоляционных барьеров (Polastre and Santos, 2006). Собранные доказательства указывают на то, что использование этого материала может способствовать снижению воздействия островов жары, поддержанию растительности, предотвращению несчастных случаев из-за скольжения по гладкой поверхности с накоплением воды, способствуя улавливанию углекислого газа (CO2) и уменьшению совокупного потребления и потребления цемента.
Из-за высокой пористости сопротивление проницаемого бетона обычно уступает его обычному бетонному аналогу. По этой причине его использование часто ограничено областями с низкой интенсивностью движения. Согласно ACI 522R-10 (2011), смеси проницаемого бетона имеют тенденцию к развитию механической прочности на сжатие в диапазоне от 3,5 до 28 МПа, но, согласно Polastre и Santos (2006), среднее сопротивление проницаемых бетонов обычно близко к 25 МПа.

Время, необходимое для заливки бетоном этого типа, должно быть меньше, чем время, обычно используемое для обычных бетонов. Это должно быть завершено в течение одного часа между начальным временем смешивания и окончанием работы. Это необходимо из-за характеристик этого материала, который имеет повышенную скорость испарения с более быстрой потерей воды.

Использование проницаемого бетона все еще находится на начальных этапах в Бразилии, и существует несколько опубликованных работ и еще меньшее количество практических примеров такого типа материала. Немногие ссылки, найденные в бразильской литературе, включают заявки в Park Belo Horizonte (Polastre and Santos, 2006), некоторые исследовательские проекты IPH в UFRGS (Aciolli, 2005) и некоторые исследования, проведенные в USP (Silveira, 2010). Более того, до сих пор нет стандартов, которыми можно руководствоваться в бразильском производстве или контроле качества проницаемого бетона.

В силу процесса урбанизации и большого расширения городских центров все более важно пересмотреть наши меры по управлению ливневыми стоками. Проницаемый бетон вводится в качестве экологически чистой и жизнеспособной альтернативы, смягчая последствия, вызванные уплотнением почвы, и приближая окружающую среду к условиям до урбанизации.

Результаты экспериментальных испытаний и сравнения затрат между двумя анализируемыми элементами (традиционные бетонные сетки х проницаемых бетонных сеток) показывают, что проницаемый бетон является технически и финансово интересным решением, которое может быть реализовано в качестве дренажного элемента, заменяя используемые в настоящее время сетки.

Проницаемый бетон является инновационной альтернативной технологией, и, если он используется в дренажных элементах, он может внести существенный вклад в уменьшение проблем, связанных с наводнениями в городах.

Использованные источники

  1. ACI 211.3R-02 (2009) Guide for Selecting Proportions for No-Slump Concrete, 26p, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, USA.
  2. ACI 522R-10 (2011) Report on Pervious Concrete, 25p, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, USA.
  3. Aciolli, L.A. (2005) Estudo experimental de pavimentos permeáveis para o controle do escoamento superficial na fonte, 162p, Dissertação – Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental e Recursos Hídricos, Instituto de Pesquisas Hidráulicas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
  4. Araújo, P.R., Tucci, C.E.M. and Goldenfum, J.A. (2000) ‘Avaliação da eficiência dos pavimentos permeáveis na redução de escoamento superficial’, Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Vol. 5, No. 3, pp.21–29.
  5. ASTM C1701/C1701M (2009) ‘Standard test method for infiltration rate of in place pervious concrete’, American Society of Testing and Materials, Vol. 04.02, 3p.
  6. Gupta, R. (2014) ‘Monitoring in situ performance of pervious concrete in British Columbia – a pilot study’, Case Studies in Construction Materials, Vol. 1, No. 1, pp.1–9.
  7. Haselbach, L. (2010) ‘Pervious concrete testing methods’, Low Impact Development 2010: Redefining Water in the City, American Society of Civil Engineers, Vol. 1, No. 1, pp.180–192.
  8. Haselbach, L., Poor, C. and Tilson, J. (2014) ‘Dissolved zinc and copper retention from stormwater runoff in ordinary portland cement pervious concrete’, Construction and Building Materials, 28 February, Vol. 53, pp.652–657.
  9. Henderson, V. and Tighe, S.L. (2013) ‘Verification of pervious concrete drainage characteristics using instrumentation’, Innovation in the Use of Instrumentation in Transportation Infrastructure Design  and Construction  Session,  2013 Conference  of the  Transportation, Winnipeg.
  10. Huffman, D. (2005) ‘Understanding pervious concrete’, The  Construction  Specifier,  Dez, Vol. 12, No. 5, pp.42–49.
  11. Kevern, J.T., Haselbach, L. and Schaefer, V.R. (2012) ‘Hot weather comparative heat balances’, Journal of Heat Island Institute International, Vols. 7, No. 2, pp.231–237.
  12. Montes, F. and Haselbach, L. (2006) Mea Suring-Hydraulic Conductivity in Pervious Concrete’ Environmental Engineering Science, Vol. 23, No. 6, pp.960–969, University of South Carolina, Columbia.
  13. Polastre, B. and Santos, L.D. (2006) Concreto Permeável, Final report, Disponível em [online] usp.br (accessed 10 December 2010).
  14. Silveira, A.M. (2010) ‘Um asfalto antienchente’, Jornal Zero Hora – Caderno Nosso Mundo Sustentável, Vol. 1, No. 41, p.1.
  15. Tucci, C.E.M. (2003) ‘Drenagem Urbana’, Ciência e Cultura, Vol. 55, No. 4, pp.21–29.

Study of the drainage properties of pervious concrete

Gabriel Galvan Perera,
Alexandra Cruz Passuello,
Alexandre Lorenzi,
Luiz Carlos Pinto da Silva Filho

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *