高分子防护排水异型片排水性能测试方法研究

杨卫波，吴新泽，殷悦，何晓强，彭超，刘颖卓

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

0 引言

高分子防护排水异型片是最近几年在建筑工程中兴起并广泛使用的一种防护排水材料，是以高分子树脂（PE、PP等）为原料制成，表面为单面或者双面凹凸形状的连续片状防护排水材料，其外形特点与JC/T 2112—2012《塑料防护排水板》中规定的塑料排水板产品有相似之处，但因在原料中不使用回收料[1]，所以产品的性能与JC/T 2112—2012的规定有很大区别，在结构形式上更具多样性，这也使得该产品在应用领域上相比塑料防护排水板有了进一步的拓宽，主要在海绵城市工程、屋顶绿化、地下建筑、室内地面、隧道工程、垃圾填埋场等工程领域应用[2-5]。

在工程中使用时，该产品表面的凹凸结构与上部或者侧面的回填层之间形成架空层，形成了积水或者雨水导排通道，可以快速将雨水或其他积水排出，降低回填层含水量，避免土层因水饱和引起失稳，也可以降低整体防渗层的静水压力，减少渗漏风险，保护建筑物及其防水层，因而该产品的排水性能决定其能否发挥使用性能，所以评价方法被重点关注，但目前还没有针对性的测试标准。本文选取目前工程上常作为参考的评价高分子防护排水异型片排水性能的3个测试标准进行对比分析，通过结果比较得出更能反映产品实际排水性能的测试方法。

1 试验

1.1 试验概述

目前，国内高分子防护排水异型片排水性能的测试方法主要有GB/T 18173.1—2012《高分子防水材料 第1部分 片材》、JC/T 2112—2012《塑料防护排水板》、GB/T 17633—2019《土工布及其有关产品 平面内水流量的测定》。上述标准在材料排水能力的测试原理上不尽相同。GB/T 18173.1—2012是采用计算异型片材料排水截面积的方式；JC/T 2112—2012和GB/T 17633—2019在原理上有类似之处，即都是在规定的水力梯度条件下，采用特定的包覆材料包覆特定宽度的试样，然后在试样平面施加特定的压力，测量规定时间内通过异型片排水截面的水量，计算排水性能，但是在包覆材料的种类、施加的试验压力、评价方式等方面存在明显差异。

JC/T 2112—2012是引用了SL/T 235—1999《土工合成材料测试规程》中的测试方法，即将定宽度的试样先用乳胶膜进行包裹，然后装置在卧式或者立式通水量测试仪样品舱中，通过水压的方式施加150 kPa的侧压力进行试验。并且在试验结果评价上，因为受设备限制，规定了只测试8 mm高度的样品，如果高度大于8 mm的样品，则允许使用凹凸高度为8 mm、膜厚相同、材质相同、相似形状的排水板试件进行试验。若试验通过，则可以判定同材质、凹凸高度大于8 mm的样品通水量结果符合标准，即JC/T 2112—2012对于凹凸高度8 mm以上的样品的排水性能是通过间接测试的。本文为了更客观地反应样品的排水性能，所有样品均进行实测，不采用间接推测法。

GB/T 17633—2019则是采用泡沫橡胶板包覆在样品的四周，然后对样品平面施加固定的法向压力，该压力不是通过水压实现，而是通过机械在压板挤压样品上层的发泡橡胶板提供。另外，测试设备兼容性好，对于不同尺寸的样品均可以直接测试。

1.2 试验样品及设备

选取4组目前常见的高分子防护排水异型片产品，产品凸壳高度在8～30 mm，分别测试其抗压强度，结果见表1。

表1 试验样品参数

分别按照GB/T 18173.1—2012、JC/T 2112—2012、GB/T 17633—2019三个标准中规定的排水性能测试方法对4组样品进行测试，所用到的设备包含游标卡尺、钢卷尺、尺寸测量专用试验平面台、纵向通水量仪、平面导水仪。对于JC/T2112—2012和GB/T 17633—2019测试时的试验压力，按照梯度设计，第1种是选择目前种植屋面工程规程测试要求的150 kPa，第2种是参照目前海绵城市及环保工程等设计实例选取更高的350 kPa两种试验条件做比较研究。

2 试验结果与分析

2.1 按照GB/T 18173.1—2012测试排水截面积（见表2）

表2 按照GB/T 18173.1—2012测试排水截面积

由表2可见，4组样品的排水截面积与样品凸壳高度呈正相关，即凸壳高度越大的样品其排水截面积也相应更大。但这种测试方法并未考虑产品在使用时所受的负载，所以不能客观反应实际排水性能。

2.2 按照JC/T 2112—2012测试纵向通水量（见表3）

表3 按照JC/T 2112—2012测试纵向通水量

由表3可以看出：

（1）4组样品纵向通水量在150 kPa试验压力下的测试结果整体高于350 kPa试验压力下的结果，这表明试样表面受到的压力增加时，其排水能力下降。其主要原因是产品在外部压力作用下凸壳结构会因压缩产生变形，凸壳单元会变扁平，圆台型壳体的圆形横截面可能变为椭圆形，会显著削减有效排水通道面积导致，压力越大越明显。

（2）样品的纵向通水量测试结果随凸壳高度的增加呈先上升后下降的趋势，这是由于样品表面包裹乳胶膜的原因，在试验压力下乳胶膜会发生变形，紧贴样品凸壳间的间隙部位，进一步削减样品的排水通道，且这种紧贴现象随着试验压力越高、凸壳高度越高、凸壳间隙越大而紧贴面积会越大，因而出现了4#样品在350 kPa条件下的测试结果仅为150 kPa下测试结果的28.6%，这一点从原理上与实际工程情况不一致。

2.3 按照GB/T 17633—2019测试平面内水流量（见表4）

表4 按照GB/T 17633—2019测试平面内水流量

由表4可以看出：

（1）4组样品平面内水流量在150 kPa试验压力下的测试结果整体高于350 kPa试验压力下，这与JC/T 2112—2012测试结果趋势一致，因样品在外部压力作用下凸壳结构会因压缩产生变形，有效排水通道面积减小导致，压力越大越明显。

（2）在试验压力不超过样品抗压强度（150 kPa试验压力）试验条件下，4组样品的平面内水流量随凸壳高度的增加而增大。这是由于测试方法中使用了发泡橡胶板作为包覆材料，避免了采用乳胶膜作为包覆材料时膜紧贴凸壳间隙减小有效通水面积的情况，能比较真实的反应样品的排水能力。

（3）当试验压力增大到350 kPa时，超过了3#和4#样品的抗压强度，此时样品的排水能力受抗压强度的影响比凸壳高度更明显，随着抗压强度的降低而减小，原因是当试验压力超过了样品抗压强度时，样品凸壳结构会塌陷变形，显著减小了水流通道造成的。这也表明了在工程中使用高分子防护排水异型片时，应充分考虑实际回填层负载，并考虑在降水量较大的情形下回填层水饱和后总的负载来进行设计，并选择抗压强度适用的产品。

3 结论

（1）由于产品在实际使用过程中有回填土或者其他覆盖负载，因此排水能力测试模型应根据真实工况设计，在有负载情况下测试样品的排水截面积不适用于评价产品排水能力。

（2）由于产品结构形式的不统一，在测试过程中应尽量消除试验本身对结果的影响，采用乳胶膜包覆样品的方式因乳胶膜内嵌导致排水通道面积减小，不建议采用。

（3）平面导水试验从测试原理上更接近样品实际使用时的工况，更能反应样品的排水能力，可以参照进行，试验条件的选择应参考实际使用的负载进行确定，从而获得更接近真实情况的测试结果。