高分子防護(hù)排水異型片排水性能測試方法研究

楊衛(wèi)波，吳新澤，殷悅，何曉強(qiáng)，彭超，劉穎卓

（中國建材檢驗認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

0 引言

高分子防護(hù)排水異型片是最近幾年在建筑工程中興起并廣泛使用的一種防護(hù)排水材料，是以高分子樹脂（PE、PP等）為原料制成，表面為單面或者雙面凹凸形狀的連續(xù)片狀防護(hù)排水材料，其外形特點(diǎn)與JC/T 2112—2012《塑料防護(hù)排水板》中規(guī)定的塑料排水板產(chǎn)品有相似之處，但因在原料中不使用回收料[1]，所以產(chǎn)品的性能與JC/T 2112—2012的規(guī)定有很大區(qū)別，在結(jié)構(gòu)形式上更具多樣性，這也使得該產(chǎn)品在應(yīng)用領(lǐng)域上相比塑料防護(hù)排水板有了進(jìn)一步的拓寬，主要在海綿城市工程、屋頂綠化、地下建筑、室內(nèi)地面、隧道工程、垃圾填埋場等工程領(lǐng)域應(yīng)用[2-5]。

在工程中使用時，該產(chǎn)品表面的凹凸結(jié)構(gòu)與上部或者側(cè)面的回填層之間形成架空層，形成了積水或者雨水導(dǎo)排通道，可以快速將雨水或其他積水排出，降低回填層含水量，避免土層因水飽和引起失穩(wěn)，也可以降低整體防滲層的靜水壓力，減少滲漏風(fēng)險，保護(hù)建筑物及其防水層，因而該產(chǎn)品的排水性能決定其能否發(fā)揮使用性能，所以評價方法被重點(diǎn)關(guān)注，但目前還沒有針對性的測試標(biāo)準(zhǔn)。本文選取目前工程上常作為參考的評價高分子防護(hù)排水異型片排水性能的3個測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比分析，通過結(jié)果比較得出更能反映產(chǎn)品實際排水性能的測試方法。

1 試驗

1.1 試驗概述

目前，國內(nèi)高分子防護(hù)排水異型片排水性能的測試方法主要有GB/T 18173.1—2012《高分子防水材料 第1部分 片材》、JC/T 2112—2012《塑料防護(hù)排水板》、GB/T 17633—2019《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品 平面內(nèi)水流量的測定》。上述標(biāo)準(zhǔn)在材料排水能力的測試原理上不盡相同。GB/T 18173.1—2012是采用計算異型片材料排水截面積的方式；JC/T 2112—2012和GB/T 17633—2019在原理上有類似之處，即都是在規(guī)定的水力梯度條件下，采用特定的包覆材料包覆特定寬度的試樣，然后在試樣平面施加特定的壓力，測量規(guī)定時間內(nèi)通過異型片排水截面的水量，計算排水性能，但是在包覆材料的種類、施加的試驗壓力、評價方式等方面存在明顯差異。

JC/T 2112—2012是引用了SL/T 235—1999《土工合成材料測試規(guī)程》中的測試方法，即將定寬度的試樣先用乳膠膜進(jìn)行包裹，然后裝置在臥式或者立式通水量測試儀樣品艙中，通過水壓的方式施加150 kPa的側(cè)壓力進(jìn)行試驗。并且在試驗結(jié)果評價上，因為受設(shè)備限制，規(guī)定了只測試8 mm高度的樣品，如果高度大于8 mm的樣品，則允許使用凹凸高度為8 mm、膜厚相同、材質(zhì)相同、相似形狀的排水板試件進(jìn)行試驗。若試驗通過，則可以判定同材質(zhì)、凹凸高度大于8 mm的樣品通水量結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)，即JC/T 2112—2012對于凹凸高度8 mm以上的樣品的排水性能是通過間接測試的。本文為了更客觀地反應(yīng)樣品的排水性能，所有樣品均進(jìn)行實測，不采用間接推測法。

GB/T 17633—2019則是采用泡沫橡膠板包覆在樣品的四周，然后對樣品平面施加固定的法向壓力，該壓力不是通過水壓實現(xiàn)，而是通過機(jī)械在壓板擠壓樣品上層的發(fā)泡橡膠板提供。另外，測試設(shè)備兼容性好，對于不同尺寸的樣品均可以直接測試。

1.2 試驗樣品及設(shè)備

選取4組目前常見的高分子防護(hù)排水異型片產(chǎn)品，產(chǎn)品凸殼高度在8～30 mm，分別測試其抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表1。

表1 試驗樣品參數(shù)

分別按照GB/T 18173.1—2012、JC/T 2112—2012、GB/T 17633—2019三個標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的排水性能測試方法對4組樣品進(jìn)行測試，所用到的設(shè)備包含游標(biāo)卡尺、鋼卷尺、尺寸測量專用試驗平面臺、縱向通水量儀、平面導(dǎo)水儀。對于JC/T2112—2012和GB/T 17633—2019測試時的試驗壓力，按照梯度設(shè)計，第1種是選擇目前種植屋面工程規(guī)程測試要求的150 kPa，第2種是參照目前海綿城市及環(huán)保工程等設(shè)計實例選取更高的350 kPa兩種試驗條件做比較研究。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 按照GB/T 18173.1—2012測試排水截面積（見表2）

表2 按照GB/T 18173.1—2012測試排水截面積

由表2可見，4組樣品的排水截面積與樣品凸殼高度呈正相關(guān)，即凸殼高度越大的樣品其排水截面積也相應(yīng)更大。但這種測試方法并未考慮產(chǎn)品在使用時所受的負(fù)載，所以不能客觀反應(yīng)實際排水性能。

2.2 按照J(rèn)C/T 2112—2012測試縱向通水量（見表3）

表3 按照J(rèn)C/T 2112—2012測試縱向通水量

由表3可以看出：

（1）4組樣品縱向通水量在150 kPa試驗壓力下的測試結(jié)果整體高于350 kPa試驗壓力下的結(jié)果，這表明試樣表面受到的壓力增加時，其排水能力下降。其主要原因是產(chǎn)品在外部壓力作用下凸殼結(jié)構(gòu)會因壓縮產(chǎn)生變形，凸殼單元會變扁平，圓臺型殼體的圓形橫截面可能變?yōu)闄E圓形，會顯著削減有效排水通道面積導(dǎo)致，壓力越大越明顯。

（2）樣品的縱向通水量測試結(jié)果隨凸殼高度的增加呈先上升后下降的趨勢，這是由于樣品表面包裹乳膠膜的原因，在試驗壓力下乳膠膜會發(fā)生變形，緊貼樣品凸殼間的間隙部位，進(jìn)一步削減樣品的排水通道，且這種緊貼現(xiàn)象隨著試驗壓力越高、凸殼高度越高、凸殼間隙越大而緊貼面積會越大，因而出現(xiàn)了4#樣品在350 kPa條件下的測試結(jié)果僅為150 kPa下測試結(jié)果的28.6%，這一點(diǎn)從原理上與實際工程情況不一致。

2.3 按照GB/T 17633—2019測試平面內(nèi)水流量（見表4）

表4 按照GB/T 17633—2019測試平面內(nèi)水流量

由表4可以看出：

（1）4組樣品平面內(nèi)水流量在150 kPa試驗壓力下的測試結(jié)果整體高于350 kPa試驗壓力下，這與JC/T 2112—2012測試結(jié)果趨勢一致，因樣品在外部壓力作用下凸殼結(jié)構(gòu)會因壓縮產(chǎn)生變形，有效排水通道面積減小導(dǎo)致，壓力越大越明顯。

（2）在試驗壓力不超過樣品抗壓強(qiáng)度（150 kPa試驗壓力）試驗條件下，4組樣品的平面內(nèi)水流量隨凸殼高度的增加而增大。這是由于測試方法中使用了發(fā)泡橡膠板作為包覆材料，避免了采用乳膠膜作為包覆材料時膜緊貼凸殼間隙減小有效通水面積的情況，能比較真實的反應(yīng)樣品的排水能力。

（3）當(dāng)試驗壓力增大到350 kPa時，超過了3#和4#樣品的抗壓強(qiáng)度，此時樣品的排水能力受抗壓強(qiáng)度的影響比凸殼高度更明顯，隨著抗壓強(qiáng)度的降低而減小，原因是當(dāng)試驗壓力超過了樣品抗壓強(qiáng)度時，樣品凸殼結(jié)構(gòu)會塌陷變形，顯著減小了水流通道造成的。這也表明了在工程中使用高分子防護(hù)排水異型片時，應(yīng)充分考慮實際回填層負(fù)載，并考慮在降水量較大的情形下回填層水飽和后總的負(fù)載來進(jìn)行設(shè)計，并選擇抗壓強(qiáng)度適用的產(chǎn)品。

3 結(jié)論

（1）由于產(chǎn)品在實際使用過程中有回填土或者其他覆蓋負(fù)載，因此排水能力測試模型應(yīng)根據(jù)真實工況設(shè)計，在有負(fù)載情況下測試樣品的排水截面積不適用于評價產(chǎn)品排水能力。

（2）由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式的不統(tǒng)一，在測試過程中應(yīng)盡量消除試驗本身對結(jié)果的影響，采用乳膠膜包覆樣品的方式因乳膠膜內(nèi)嵌導(dǎo)致排水通道面積減小，不建議采用。

（3）平面導(dǎo)水試驗從測試原理上更接近樣品實際使用時的工況，更能反應(yīng)樣品的排水能力，可以參照進(jìn)行，試驗條件的選擇應(yīng)參考實際使用的負(fù)載進(jìn)行確定，從而獲得更接近真實情況的測試結(jié)果。