楊衛(wèi)波，吳新澤，殷悅，何曉強(qiáng)，彭超，劉穎卓

（中國建材檢驗(yàn)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(shí)，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(xiǎn)，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(píng)價(jià)方法被重點(diǎn)關(guān)注，但目前還沒有針對(duì)性的測試標(biāo)準(zhǔn)。本文選取目前工程上常作為參考的評(píng)價(jià)高分子防護(hù)排水異型片排水性能的3個(gè)測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，通過結(jié)果比較得出更能反映產(chǎn)品實(shí)際排水性能的測試方法。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)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(jì)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(shí)間內(nèi)通過異型片排水截面的水量，計(jì)算排水性能，但是在包覆材料的種類、施加的試驗(yàn)壓力、評(píng)價(jià)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(yàn)。并且在試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)上，因?yàn)槭茉O(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(yàn)。若試驗(yàn)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(duì)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(shí)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(duì)樣品平面施加固定的法向壓力，該壓力不是通過水壓實(shí)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(duì)于不同尺寸的樣品均可以直接測試。

1.2 試驗(yàn)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(yàn)樣品參數(shù)

分別按照GB/T 18173.1—2012、JC/T 2112—2012、GB/T 17633—2019三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的排水性能測試方法對(duì)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(yàn)平面臺(tái)、縱向通水量儀、平面導(dǎo)水儀。對(duì)于JC/T2112—2012和GB/T 17633—2019測試時(shí)的試驗(yàn)壓力，按照梯度設(shè)計(jì)，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(jì)實(shí)例選取更高的350 kPa兩種試驗(yàn)條件做比較研究。

2 試驗(yàn)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(shí)所受的負(fù)載，所以不能客觀反應(yīng)實(shí)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(yàn)壓力下的測試結(jié)果整體高于350 kPa試驗(yàn)壓力下的結(jié)果，這表明試樣表面受到的壓力增加時(shí)，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(huì)因壓縮產(chǎn)生變形，凸殼單元會(huì)變扁平，圓臺(tái)型殼體的圓形橫截面可能變?yōu)闄E圓形，會(huì)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(shì)，這是由于樣品表面包裹乳膠膜的原因，在試驗(yàn)壓力下乳膠膜會(huì)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(yàn)壓力越高、凸殼高度越高、凸殼間隙越大而緊貼面積會(huì)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(shí)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(yàn)壓力下的測試結(jié)果整體高于350 kPa試驗(yàn)壓力下，這與JC/T 2112—2012測試結(jié)果趨勢(shì)一致，因樣品在外部壓力作用下凸殼結(jié)構(gòu)會(huì)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(yàn)壓力不超過樣品抗壓強(qiáng)度（150 kPa試驗(yàn)壓力）試驗(yàn)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(shí)膜緊貼凸殼間隙減小有效通水面積的情況，能比較真實(shí)的反應(yīng)樣品的排水能力。

（3）當(dāng)試驗(yàn)壓力增大到350 kPa時(shí)，超過了3#和4#樣品的抗壓強(qiáng)度，此時(shí)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(yàn)壓力超過了樣品抗壓強(qiáng)度時(shí)，樣品凸殼結(jié)構(gòu)會(huì)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(shí)，應(yīng)充分考慮實(shí)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(jì)，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(shí)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(shí)工況設(shè)計(jì)，在有負(fù)載情況下測試樣品的排水截面積不適用于評(píng)價(jià)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(yàn)本身對(duì)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(yàn)從測試原理上更接近樣品實(shí)際使用時(shí)的工況，更能反應(yīng)樣品的排水能力，可以參照進(jìn)行，試驗(yàn)條件的選擇應(yīng)參考實(shí)際使用的負(fù)載進(jìn)行確定，從而獲得更接近真實(shí)情況的測試結(jié)果。