生态透水砖

生态透水砖（通用7篇）

生态透水砖 篇1

引言

近年来, 全世界对“可持续发展”的话题越发关注。这就使得由于农业、工业、生活废弃物的肆意排放, 致使大量淡水资源重度污染而无法得以利用的问题倍受重视。对于大城市而言, 因城市地面主要由水泥或沥青铺制而成, 从而导致了近年来城市热岛效应越发明显。同时, 地表因被隔绝而长期接触不到水分造成的地面的沉降问题, 十分不利于地表水循环。而新型材料透水砖可以有效的缓解并改变目前的情形, 其本身是利用建筑废弃材料制成的, 大面积的平铺在城市路面上, 可防止下雨天雨水无法渗入地表及地下, 并对地下水给予及时的补充。而且雨水在经过透水砖的及地表层的多层过滤后其污染程度会大大减轻, 剩余的污染成分基本上能够被自然微生物所降解。

1 现如今透水砖及其使用情况

1.1 透水砖的分类[1]

透水砖总体上可分为陶瓷透水砖和非陶瓷透水砖两大类, 其中陶瓷透水砖主要是以工业、建筑、生活产生的垃圾原料, 经粉碎、成形、高温烧制而成的具有透水砖性能的建筑装饰材料;另一类主要是以无机非金属为主要材料, 通过粘结剂粘结, 模具加固, 晾晒等环保工艺加工成型。因为无需烧结成型, 固称之为非陶瓷透水砖。

另外, 透水砖还可从性能和使用功能上进行分类, 可分为砖体本身透水的透水砖和砖体本身不透水或本身只能渗水或微弱透水的透水砖。

1.2 透水砖自身生产所具有的环保性

透水砖主要是对尾矿废料、粉煤灰、建筑垃圾等的二次利用, 是真正的绿色环保产品。我国每年在建筑方面产生的垃圾数量惊人, 大约为15.5亿-24亿吨, 并且数量还在逐年上升;然而, 在发达国家, 其建筑垃圾的资源利用率平均可达到90%, 而目前我国对建筑垃圾的资源利用率却不到5%。[2]通过推广使用透水砖, 能将建筑垃圾这笔宝贵的资源有效利用, 不但可以解决目前给人们带来的诸多问题, 还可以减少因开山采石而造成的对生态环境的负面影响等等。透水砖的使用还能达到节能减排、资源循环利用的目的。因此对建筑垃圾进行回收再利用和对建筑垃圾制造透水砖的生产是十分迫切也是十分有必要的。[3]

1.3 目前国内外透水砖的使用现状

德国针对城市不透水地面对地下水资源的负面影响, 提出了“雨洪计划”。该计划主要是将城市绝大部分地面改为透水地面。主要针对新建小区, 其中无论是工业、商业、还是居住区均要设计雨洪利用项目, 若无雨洪利用措施, 政府将征收雨洪排水设施费和雨洪排放费。[4]

我国著名的城市西安市, 也是目前国内透水砖使用较广泛的城市之一。西安以及多个城市当前的目标是能够将自己打造成“海绵城市”, 而想要将城市改造成为“海绵城市”, 透水砖在这个过程中就起到了“肺”的功能。

2 透水砖如何缓解当前水资源及生态环境的破坏

2.1 城区径流水质污染

近年来, 城市公路径流污染越发严重, 尤其是机动车辆的漏油污染、重金属污染以及有机污染物污染。[5]这些污染物在雨水的冲刷下, 被尽数冲入下水道, 进而流入河流、湖泊。其所需的污水处理代价十分大, 处理费用也是极其昂贵。

2.2 减小城市排水系统的压力

目前城市建设铺设的下水管道存在各种问题, 局部地区排水不畅, 出现积水现象, 给人们的生活带来很大的不便。由于下水管道材料损坏及功能下降, 现今已不能解决城市的排涝和防洪等各种问题, 每当遇到大到暴雨时, 产生的雨洪径流远远超出了城市下水管网设计的承受能力。因而, 各大城市“看海”绝不是天方夜谭, 主要是由城市排水系统严重不能满足雨水的排放量而导致的各种悲剧。

2.3 透水砖对生态系统的调节能力

透水砖是为维护城市生态平衡而诞生的绿色环保新型建材产品。其主要目的是解决城市地表硬化所产生的诸多问题, 营造高质量的自然生活环境。透水砖的特点是:首先, 其具有十分良好的透水和透气性能, 雨水通过透水砖迅速渗入地下, 可对土壤水和地下水进行及时补充;第二, 透水砖对调节地表局部空间的温湿度, 缓解城市热岛效应具有较大的作用;第三, 雨水通过透水砖渗入地下, 可大大减轻城市排水和防洪压力, 同时其本身可充当过滤装置, 进一步减小水质污染;第四, 使用透水砖后, 城市道路雨后便不会存在积水现象, 方便出行, 从而提高我们的生活质量;当然, 所提及的仅仅是透水砖带来的一小部分优点, 其在未来城市建设和改善居民生活上有着更加深远的影响和不可替代的作用。

3 结论及憧憬

透水砖作为当前出现的绿色环保新型材料, 能够极大缓解城市地表硬化问题, 能够使得城市的生态环境维持平衡, 营造出质量较高的自然及生活环境。除此之外, 其还具有保湿、强度高、能吸收降低噪音、有效防滑及抗寒等特点, 其主要的原材料可以是矿渣废料或者是废弃的陶瓷等, 其受到关注的原由也是多方面的:能使得雨水快速渗透地表, 补充土壤内的水分及地下水, 可以改善各城市植物生存条件, 丰富土壤内的微生物;可以调节城市小气候, 较大地缓解城市的热岛效应并且能缓解各城市防洪、排水压力, 减少道路积水, 减轻公共水域的水污染;方便城市居民的出门, 透水砖表面凹凸能防路面反光吸收行走车辆的噪音提高出行舒适性, 并且其色彩及规格多样, 朴实且自然, 非常经济。

摘要：近些年来“透水砖”的应用越发流行。究其根本是因为其能够对建筑废料起到二次利用, 从而减少因建筑废弃物造成的环境问题。透水砖的使用, 能有效地缓解城市热岛效应, 降低水质污染, 调节城市生态环境。而且通过透水砖渗入地下的雨水在经过透水砖及地表层的多层过滤后, 在降低水污染的过程中可对地下水起到及时补充的作用。

关键词：透水砖,建筑废弃物,热岛效应,水质污染,生态系统,地下水

参考文献

[1]马养志.透水砖的生产工艺与发展前景[J].砖瓦, 2004 (7) :47-49.

[2]李瑶, 秦佳琪.中国每年产生建筑垃圾超15亿吨回收利用率不足5%[N].人民网-人民日报, 2016.

[3]左富云.建筑垃圾在透水砖及城市道路上的应用[D].昆明理工大学, 2008:1-71.

[4]张泽中, 王海潮, 刘广柱.城市雨洪调控利用与管理[M].中国水利出版社, 2013:1-13.

[5]孙长磊.西安城市雨水利用分区及不同下垫面雨水径流水质研究[D].西安理工大学, 2005:1-89.

自洁式透水砖 篇2

城市化进程的不断加快日益加重了对环境的影响。为了解决这些问题, 建设“生态城市”成为各国共同追求的目标, 水资源短缺、热岛效应等问题成为各国面临的紧迫问题。为构建生态城市提供了新的思路, 南京推出的一款排水铺面系统———自洁式透水砖, 因其可大大降低城市积水问题而赢得广泛关注。

自洁式透水砖是将光触媒技术应用在混凝土透水地砖中, 光触媒在光的照射下, 会产生类似光合作用的光催化反应, 产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧, 具有很强的光氧化还原功能。可氧化分解各种有机化合物和部分无机物, 把有机污染物分解成无污染的水 (H2O) 和二氧化碳 (CO2) , 因而具有极强的防污自洁、净化空气与水的功能, 有效的解决了透水地砖的孔隙容易堵塞和对城市土壤污染的问题。在试验中用机油浸泡自洁式透水地砖使其不具备透水功能, 然后放在阳光下照射一周, 这些孔隙自然张开, 开始透水。典型的城市“牛皮癣”口香糖粘在地砖上一般很难清除, 而自洁式透水地砖在两周后口香糖自然脱落。

自洁式透水砖在构建生态城市中对城市水环境的改善作用也是颇为显着的, 由于城市中的不透水路面不能及时地将雨水渗入地下, 因此, 城市中常常出现雨水蓄积和漫流现象, 自洁式透水性铺装地面由于自身良好的透水性能, 能有效地缓解城市排水系统的泄洪压力。特别是与普通铺装相比, 自洁式透水砖兼有良好的渗水保湿及透气功能。

透水砖的优势及市场前景分析 篇3

透水砖是为解决城市地表硬化, 营造高质量的自然生活环境, 维护城市生态平衡而隆重诞生的绿色环保新型建材产品。它采用工业废渣为主要原料, 经一次压制成型, 高温烧成而成, 是绿色环保产品。透水砖的特点是:第一, 具有良好的透水、透气性能, 可使雨水迅速渗入地下, 补充土壤水和地下水, 保持土壤湿度, 改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件。第二, 可吸收水分与热量, 调节地表局部空间的温湿度, 对调节城市小气候、缓解城市热岛效应有较大的作用。第三, 可减轻城市排水和防洪压力、对防止公共水域的污染和处理污水具有良好的效果。第四, 可以实现雨后不积水, 雪后不打滑, 方便市民出行。第五, 表面呈微小凹凸, 防止路面反光, 吸收车辆行使时产生的噪音, 可提高车辆通行的舒适性和安全性。第六, 透水砖色彩丰富, 自然朴实, 可以和周围环境完美的结合在一起, 增加了城市的艺术感。

1 透水砖基本情况介绍

1.1 透水砖的工艺指标

产品单重:1.50 kg/块~1.80 kg/块

烧成周期:18 h~22 h

烧成温度:1 050℃~1 100℃

1.2 透水砖的产品方案

外形尺寸:100 mm×200 mm、150 mm×150 mm、200 mm×200 mm、300 mm×15 mm、300 mm×300 mm、300 mm×300 mm、300 mm×450 mm

厚度:45 mm, 60 mm, 65 mm

1.3 透水砖的性能指标

透水砖的性能指标见表1。

1.4 透水砖的铺装方法

铺设区域铺上路沿砖或做边沿处理。基底层的准备, 即铲除表层松土, 密实振压。在基底层上铺一层碎石作为垫层。在碎石垫层上铺一层中粗砂, 并密实振压。铺上透水砖, 用细沙填缝, 并再次密实振压。

2 透水砖的优势

2.1 环保与节水

水资源已成为一个国家可持续发展的决定性因素, 而高密度的人口和高密度的建筑群, 已成为现代化城市的标志, 由此而引起的城市硬化, 在生态学上称为“人造沙漠”。城市所有排水通过管网系统排走, 造成城市地下水位大幅度下降。近年来, 随着城市建筑群的增加和地下水的超负荷开采, 在我国北京、天津、石家庄已形成很大的地下漏斗群;随着人们环保、生态意识提高, 特别是北京2008年奥运的举办, 生态透水砖的铺设率将会与绿化覆盖率一样引起人们的高度重视, 这也标志着城市“交通”道路的铺设已步入了一个新的时期。

透水砖具有梯度结构、透水、保水及装饰等功能, 其孔隙率高达30%, 具有较高的微孔透水效果, 路面年雨水截留量达45%。在雨水天气, 雨水可快速经透水砖渗入地下, 以补充日趋紧缺的地下水资源。在晴朗的气候下, 蓄积在砖中的水分通过蒸发作用, 平衡地表温度。透水砖路面在冬季与其他路面相比有较高的温度和相对湿度, 具有减轻温室效应的效果, 从而具有较高的环保性能。且产品表面粗糙, 保水性、透水性高, 即使是雨天, 行人也不会因此而滑倒, 具有较高的安全性能。

2.2 工业废渣的综合利用

开展资源综合利用, 是我国一项长远的战略方针, 该项目所用原料为工业废渣, 对于节约资源、改善环境, 提高经济效益, 促进经济增长方式由粗放型向集约型转变、实现资源优化配置和可持续发展都具有重要的意义。

透水砖的项目建设适应了国家环保政策和社会发展的需要, 是符合环保材料的发展方向的。

2.3 产品的可持续性

透水砖具有良好的透水性, 采用合理的铺设方法, 属新型绿色环保产品。对于工业废渣的利用以及类似产品的开发生产及使用起到良好的示范作用。

2.4 透水砖的效果优势

透水砖原材料多采用工业废渣等环保材料为主高压成形, 高温烧制;整砖为一次性压制而成, 不得分层压制, 形成上下一致不分层的同质砖。表面无龟裂、脱层现象;耐磨性好, 挤压后不出现表面脱落, 适合更高的负重使用环境;透水性好、防滑功能强;色泽自然、持久。使用寿命长;外表光滑, 边角清晰, 线条整齐;抗冻性能和抗盐碱性高;不易破裂, 抗压抗折强度高于同类产品, 行车安全;维护成本低, 易于更换, 便于路面下管线埋设;颜色形状多样, 与四周环境相映衬, 自然美观。

3 透水砖的市场前景

3.1 政策环境

《我国国民经济和社会发展十二五规划纲要》中提出:推进大宗工业固体废物和建筑、道路废弃物以及农林废物资源化利用, 工业固体废物综合利用率达到72%。按照循环经济要求规划、建设和改造各类产业园区, 实现土地集约利用、废物交换利用、能量梯级利用、废水循环利用和污染物集中处理。推动产业循环式组合, 构筑链接循环的产业体系。资源产出率提高15%。

2012年3月开始, 国家发改委在全国范围内开展“双百工程”建设 (“双百工程”指“十二五”期间将在全国重点培育和扶持百个资源综合利用示范工程 (基地) 和百家资源综合利用骨干企业, 发挥示范引领作用, 带动整体水平提升, 推动战略性新兴产业发展, 加快经济发展方式转变) 。

3.2 国外情况

由于透水路面材料具有诸多生态方面的优点, 在人类寻求与自然协调、维护生态平衡和可持续性发展的思想指导下, 欧美、日本等一些发达国家从20世纪70年代开始研究开发透水性路面材料, 并将其应用于广场、步行街、道路两侧和中央隔离带、公园内道路以及停车场等, 增加城市的透水透气空间, 对调节城市微气候、保持生态平衡起到了良好的效果。如德国在20世纪80年代初期, 混凝土砌块渗水路面材料的产量已超过4 500万m2, 据报道, 目前又推广应用生态型砌块路面高达2 000万m2。同时, 国际上相应的学术活动也非常活跃, 如2000年9月17日至21日在日本东京召开的第六届砼砌块路面国际会议 (每四年一次) , 内容涉及路面设计、港口码头、机场应用、市政工程中构造景观等应用实例。其中, 日本在1988年度达到500万m2的施工量, 以后逐年递增, 1996年达到了863万m2, 后虽受经济衰退的影响, 1998年仍达到了719万m2的施工量。人行道及广场的使用在1998年度占全部的80%以上, 车道占10%。

目前日本北海道的人行道透水率已达到25%, 东京也将有40%的人行道铺面都要改成透水铺面 (采用透水砖) 。韩国及中国香港透水地面铺设计划正在实施中。

3.3 国内情况

20世纪90年代以来, 国内对此也开始进行了研究, 并从美国、德国、意大利、韩国、日本等国引进了多条砼砌块生产线, 所生产的砌块用于香港新机场停机坪50万m2, 深圳盐田港二期集装箱码头40万m2, 以及北京大运村的人行道、车道、停车场。但目前市售的具渗水功能的砌块道路广场砖, 一般采用与传统混凝土相同的原材料, 为使制品具有一定的渗水性, 在混凝土内部必须保持一定的气孔率, 这样就必然大大降低了制品的强度与耐磨性能等指标, 其抗压强度一般只能达到20 MPa左右, 且有着渗透水性能方面的欠缺。

随着人们环保、生态意识提高, 特别是借北京2008年奥运的东风, 生态透水砖的铺设率将会与绿化覆盖率一样引起人们的高度重视, 这也标志着城市“交通”道路的铺设已步入了一个新的时期。以北京、上海、天津、西安、济南为例, 仅这四大城市的总需求量即超过1亿m2以上, 这还不包括城市新建发展的需要部分。按总量需求的10%计, 年需求量已超过1 000万m2。加之其他大中城市的需求, 其应用前景极为广阔。在出口贸易方面, 我国毗临韩国、日本, 受自然资源和环保要求的制约, 韩国、日本的建筑陶瓷产品基本上依赖进口, 其需求量也是极为巨大的。因此, 无论在国际还是国内, 透水砖的市场应用前景巨大。

透水砖必将以它独特的透水、节能、环保等性能, 在将来的城市建设中做出突出的贡献。

参考文献

[1]中华人民共和国国民经济和社会发展十二五规划纲要.

[2]JC/T 945-2005, 透水砖[S].

[3]CJJ 37, 城市道路设计规范[S].

建筑垃圾透水砖的工艺与性能研究 篇4

建筑垃圾是工业化和城市化的副产物。随着我国城市化进程的不断加快, 我国建筑垃圾产生量急剧增加[1]。目前我国建筑垃圾大都采用露天堆放或填埋的方式进行处理, 大量建筑垃圾的堆放、填埋, 不但占用了大量土地、影响市容, 同时也对土壤、水源等产生着严重污染, 建筑垃圾的处理成为我们急需解决的难题[2]。建筑垃圾具有孔隙率高、透水性好的特点, 利用建筑垃圾制备透水砖是一种变废为宝的有效方式, 不仅解决了建筑垃圾的处理问题, 还能带来一定的社会效益和经济效益[3]。为此, 本试验通过改变骨料粒径和粉煤灰的掺量来探究其对透水砖性能的影响并对其影响机理进行分析。

2 试验原料及方法

2.1 试验原料

试验所用建筑垃圾为某城区旧房改造及拆除房屋产生的建筑垃圾, 经粗破、分选、磁选、细破、筛分等工序制备成细骨料, 符合GB/T25176-2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》标准要求, 其主要的化学成分见表1。

某热电厂Ⅱ级粉煤灰, 其化学组成见表2。按照GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》对其进行检测, 各项指标均符合要求。

水泥采用市售42.5强度等级的普通硅酸盐水泥;表面改性剂、复合激发剂、界面增强剂、复合防水剂均为实验室自制。

2.2 试验方法

在前期试验的基础上我们初步确定了建筑垃圾透水砖的基本原料配比范围见表3。

注:复合激发剂、界面增强剂、减水剂均为所占水泥的质量分数。

利用实验室自制表面改性剂对建筑垃圾再生骨料进行改性处理, 以建筑垃圾再生骨料、水泥、粉煤灰、外加剂为主要原料, 调整原料配比进行混合搅拌、成型、脱模、养护等工序制备建筑垃圾透水砖。对其抗折强度、抗压强度、抗冻性强度损失率及透水系数等进行测试, 对比各项性能指标, 来确定骨料粒径的最佳范围和粉煤灰的最佳掺量。

3 结果与讨论

3.1 骨料粒径对建筑垃圾透水砖性能的影响

在试验中灰料比为4, 水灰比为0.32, 复合激发剂掺入量为0.9%, 减水剂掺入量为0.5%;通过改变骨料的粒径范围研究其对透水砖性能的影响。不同粒径的骨料对试件抗压强度、抗折强度以及透水系数影响测试结果见表4。

从表4中可以看出, 当骨料粒径变小时, 其劈裂抗拉强度、抗折强度逐渐增加, 增幅由大变小;其强度冻融损失率、透水率系数随着骨料粒径的变小逐渐减小。在此试验条件下, 当建筑垃圾再生骨料粒径范围在4.75 mm~9.5 mm时, 透水砖的各项性能指标可以满足《透水路面砖和透水路面板》GB/T25993-2010标准的要求。其劈裂抗拉强度为4.0MPa, 和标准中要求的劈裂抗拉强度fts4.0一致;其抗折强度为4.1 MPa, 大于标准中的抗折强度Rf4.0;其冻融强度损失率为16%, 小于20%;其透水系数为1.56×10-2cm/s, 大于1.0×10-2cm/s。

粒径范围在4.75 mm~9.5 mm时, 能满足国家标准要求是因为透水砖内部结构比较疏松, 再生骨料上虽然包覆着胶结层, 但是骨料颗粒与骨料颗粒之间尚存在大量孔隙。透水砖的强度主要来自于骨料颗粒之间的胶结界面和再生骨料的强度, 因此选取合适的粒径, 调整级配, 使骨料颗粒与骨料颗粒之间的胶结面和胶结点数量适中, 才能保证透水砖的强度性能指标同时也能保证有一定的孔隙率和透水率。透水砖的结构模型如图1所示。

骨料粒径的大小在一定程度上决定着单位体积中骨料颗粒的数量。颗粒尺寸越小, 彼此之间的接触点也就会越多, 成型后所形成的胶结点也就越多。理论上讲, 颗粒尺寸小的骨料对于透水砖的强度和抗冻性有着积极的作用。骨料的粒径越大, 存在于骨料间的胶结点数量就会越少, 透水砖的孔隙就会变多, 从而使透水砖的强度和抗冻性变差。但是, 颗粒尺寸越小的骨料使透水砖的透水性能越差, 骨料的粒径越大, 存在于骨料间的胶结点数量就会越少, 透水砖的孔隙就会变多, 使得透水砖的透水性能越好, 当骨料粒径增大时, 透水系数也会随之成倍的增长。本试验确定了骨料的最佳粒径范围为4.75 mm~9.5 mm。

3.2 粉煤灰掺量的确定及其对建筑垃圾透水砖性能的影响

根据前期试验结果, 我们选用粒径为4.75 mm~9.5 mm的再生骨料进行试验研究, 试验中采用外掺粉煤灰, 其掺量分别为0%、5%、10%、15%、20%, 试验结果见表5。

从表5中可以看出, 随着粉煤灰掺量的增加, 透水砖的劈裂抗拉强度也随之增加, 但透水系数、孔隙率反而呈现出逐渐减小的趋势。当粉煤灰掺量小于10%时, 透水系数、孔隙率能达到标准要求的性能指标, 但透水砖的劈裂抗拉强度未能达到fts4.0, 不符合标准要求;当粉煤灰掺加量为15%、20%时, 虽然其劈裂抗拉强度有所提高, 能满足国家标准要求, 但是其透水系数均小于1.0×10-2cm/s, 其孔隙率也未能达到设定值15%。本试验条件下, 粉煤灰掺量为10%时, 此时产品性能各项指标均能够满足《透水路面砖和透水路面板》GB/T25993-2010标准要求。

产生这种结果的原因主要是: (1) 粉煤灰具有良好的粘聚性, 可以使再生骨料很好地被胶凝浆体所包裹, 从而使骨料与胶凝材料之间的接触变得更加的充分, 最终能够使透水砖的强度有所提高。 (2) 粉煤灰具有相对较小的颗粒尺寸, 一方面它可以在水泥颗粒之间起到滚珠轴承的作用, 另一方面它还可以填充到骨料的微裂纹中, 强化了骨料, 提高了强度。 (3) 粉煤灰的掺加使骨料颗粒之间的孔隙率降低, 随着粉煤灰掺量的增加, 透水砖的透水系数逐渐降低。

5结论

a.骨料粒径对建筑垃圾透水砖的劈裂抗拉强度、抗折强度强度、冻融损失率及透水系数有着较大的影响, 当建筑垃圾再生骨料粒径在4.75 mm~9.5 mm时, 透水砖的各项性能指标可以满足《透水路面砖和透水路面板》GB/T25993-2010标准的要求。

b.粉煤灰掺量的增加, 劈裂抗拉强度增大, 透水系数和孔隙率呈现出减小的趋势, 当粉煤灰掺量为10%时, 透水砖的抗压强度、透水系数、孔隙率均能达到国家标准规定的性能指标。

摘要：利用建筑垃圾为主要原料制备建筑垃圾透水砖, 探究了骨料粒径和粉煤灰的掺量对透水砖劈裂抗拉强度、抗折强度、抗冻性强度损失率及透水系数等性能参数的影响并构建了建筑垃圾透水砖模型。通过试验确定的骨料粒径的最佳范围为4.75mm9.5mm, 粉煤灰最佳掺入量为10%。

关键词：透水砖,建筑垃圾,骨料粒径,粉煤灰

参考文献

[1]朱东风.城市建筑垃圾处理研究[D].华南理工大学, 2010.

[2]唐沛, 杨平.中国建筑垃圾处理产业化分析[J].江苏建筑, 2007 (3) :57-60.

花岗岩环保型透水砖的研制 篇5

吉林省东部乃至整个长白山地区蕴藏着丰富的花岗岩矿物资源。 花岗岩是一种深成酸性火成岩,也被称作酸性结晶深成岩,是钢硬的全结晶结构晶状体石材。 花岗岩结构致密、质地坚硬、耐酸碱、耐气候性好,花岗岩的优点还包括高承载性,良好的抗压能力及耐磨、研磨延展性。 矿物组成以石英、正长石、微斜长石和云母为主要成分。 其中,长石含量为40%~60%,石英含量为20%~40%。二氧化硅含量较高,属于酸性岩石,花岗岩是建材行业所用的天然石材中最硬的建筑材料。 吉林市周边加工、生产花岗岩石板材的企业不计其数,花岗岩石材加工后废弃的边角废料堆积如山,不仅侵占了耕地,而且还污染环境。 花岗岩可以制成碎石,是配制混凝土和水泥制品的优良集料,此外,花岗岩的化学及矿物组成使其更适合制作砖一类的产品。 利用花岗岩边角废料为主要原料进行透水砖的开发, 进行废物资源化的合理利用,推广和应用透水砖这种新型的绿色环保建材,将产生良好的经济效益和社会效益。

1试验部分

1.1试验原材料

水泥:P·O 42.5级普通硅酸盐水泥。

粉煤灰:Ⅰ级粉煤灰,细度(45μm筛)为8.2%。

生石灰:一级生石灰。

天然粗骨料:花岗岩石材加工厂的边角废料。

外加剂:FDN-I型高效减水剂(粉状),减水率17%~27%。

颜料:氧化铁红颜料。

拌合水:自来水。

原材料的主要性能指标见表1和表2, 花岗岩骨料的主要性能指标见表3。

1.2试验方法

按照JC 446—2000《混凝土路面砖》的规定进行试件抗压强度和抗折强度的测试。 试件制作成两种尺寸,200mm×100mm×60mm的试件,用于测定抗压强度、抗折强度。 100mm×100mm×100mm的试件, 用于测定透水砖的透水性能。

抗压强度和抗折强度测试使用的仪器分别为: YES-2000型压力试验机和H74212型抗折试验机 。 透水砖孔隙率和透水系数测试方法:有效孔隙率测定方法按照下式计算公式进行。

式中:V为试件的体积;m1为金属丝筒在水中的质量;m2为金属丝筒和试件在水中的质量;m3为试件干状态的质量;p为孔隙率。

透水系数的测定依照JC/T 945—2005《透水砖》的“固定水位透水性测定法”进行测定[1,2,3]。

2结果与讨论

2.1正交试验设计

设计了试验方案L16(44)正交表 (表4),选取四个影响因素、四个水平。 集灰比取值分别为3.0、3.5、 4.0、4.5; 花岗岩碎石骨料粒径取值范围分别为2~ 5mm、5~10mm、10~15mm、15~20mm; 水灰比取值分别为0.25、0.28、0.30、0.32; 生石灰替代胶凝材料掺量取值分别为0、2%、5%、8%。

透水砖配合比采用体积法设计, 以1m3花岗岩碎石的质量、 目标孔隙率取20%、 选择粒径15~ 20mm为标准 、 水灰比分 别取为0.25、0.28、0.30、 0.32,堆积密度为1600kg/m3,折减系数为0.97,空隙率为44%的花岗岩碎石来计算配合比[4]。 具体配合比参数见表5。

按上述配合比参数制备试块,自然养护到28d, 测试孔隙率和透水性能,试验结果见表6。

根据表5、表6,探讨集灰比、水灰比、碎石粒径和生石灰掺量四因素对透水砖的孔隙率和透水系数的影响,分析结果见表7。

kg

注: 表中生石灰和粉煤灰栏中百分数值代表掺合料等量。

由分析结果可见,影响透水砖孔隙率的重要性因素排列顺序是集灰比、 花岗岩碎石粒径大小、水灰比、生石灰掺量。 影响透水砖透水系数的重要性因素排列顺序依次是花岗岩碎石粒径大小、 集灰比、水灰比、生石灰掺量。 因此,影响透水系数最重要的因素就是花岗岩碎石骨料粒径的大小。

2.2透水砖的主要影响因素与透水性能和强度的关系

2.2.1花岗岩碎石粒径大小对透水砖孔隙率、透水系数以及强度的影响

花岗岩碎石骨料粒径大小决定了单位体积粗骨料中颗粒数量的多少,粒径越大则单位体积中的粗骨料数量就越少,成型后的硬化浆体间的接触点也就会越少,承受力的接触点也就越少[5]。 因此 ,大粒径的粗骨料会使透水砖的强度降低。 图1、图2是骨料粒径对透水砖28d抗压强度、抗折强度、孔隙率和透水系数关系的影响曲线。

由图1可以看出, 随着花岗岩骨料粒径的增大,透水砖的抗压强度和抗折强度都减小,粒径从2~5mm增大到5~10mm时 ,28d抗压强度值下降的幅度不是很大, 而从5~10mm增至10~15mm时,降幅变得更小。 而抗折强度虽在前期降低得大些,但随着粒径的增大,降幅也变得平缓。 从图2看出,随着粒径的减小,孔隙率和透水系数都减小,而且降幅很同步,其原因是:粒径越小、单位体积中颗粒数量就越多,那么颗粒间黏结点的数量就越多,形成的透水砖的孔隙就越少,孔隙率就越小,必然导致透水系数的减小。 从图2可见,只要粒径在5mm以上时,制备的透水砖的透水系数都在1mm/s以上。

2.2.2集灰比对透水砖孔隙率、透水系数以及强度的影响

集灰比大小反映的是骨料与胶凝材料的比值大小,选择适宜的集灰比,会使制备的透水砖有较高强度和适当的孔隙率以及良好的透水系数。 集灰比对28d抗压强度和抗折强度的影响见图3, 集灰比对孔隙率和透水系数的影响见图4。

由图3、图4可见,随着集灰比的增大,28d抗压强度和抗折强度值都在减小。 而孔隙率和透水系数随集灰比的增大,变化趋势是逐渐增大。 原因在于随着集灰比的增大,骨料的相对含量增大,胶凝材料相对含量降低,导致孔隙率变大,透水系数就增大。 相反,随着集灰比的增大、胶凝材料的量相对减少,导致抗压强度和抗折强度的减少,透水系数也增大,但再大的透水系数,没有足够的强度做保证也是无法使透水砖得到实际应用的。 因此,足够大的强度和适当的透水系数才是使透水砖得以现实应用的关键。 从图3和图4可看出,本试验的最佳集灰比为4。

2.2.3水灰比对透水砖孔隙率、透水系数以及强度的影响

由于透水砖强度受孔隙率影响很大,所以配合比设计的关键是确定水灰比,水灰比既影响强度又影响透水性。 水灰比对抗压强度和抗折强度的影响见图5,对孔隙率和透水系数的影响见图6。

由图5、图6可以看出,28d抗压强度值随水灰比的增大而减小, 而28d抗折强度存在一个最佳值;相反,孔隙率和透水系数却随着水灰比的增大而增大,水灰比不仅影响强度的高低更影响透水性能。 当粗骨料形状、粒径都确定后,水灰比过小,配制的水泥浆体便会过稠,过稠的浆体很难均匀包裹在粗骨料的表面;水灰比太大,制备的浆体便会过稀,稀浆体流动性大,会堵塞透水空隙部分,导致强度下降和透水性能减小。 因此,胶凝材料浆体既能均匀包裹住粗骨料颗粒表面,又不产生下滴现象的水灰比便是最合理的水灰比。 由图可知,本试验合理的最佳水灰比值为0.3。

2.2.4生石灰掺量对透水砖孔隙率、透水系数以及强度的影响

透水砖制备除了采用花岗岩碎石、水泥、水等最基本的原材料之外,通常还需要掺入一些其它辅助材料[6]。 生石灰的掺入起到一定的增强 、减水 、和易的作用。 生石灰掺量对透水砖抗压强度、抗折强度、孔隙率和透水系数的影响见图7和图8。

由图7、图8可以看出,生石灰的掺量为水泥质量的5%最为合适。 该掺量无论是28d抗压强度还是28d抗折强度几乎都达到了最大值,而孔隙率和透水系数也达到了令人比较满意的数值,随着生石灰掺量超过5%, 无论孔隙率还是透水系数值都变化甚微。

2.2.5粉煤灰掺量对透水砖孔隙率、透水系数以及强度的影响

透水砖中掺入粉煤灰,可利用粉煤灰的微集料填充效应和火山灰效应。 粉煤灰掺量对透水砖强度、孔隙率和透水系数的影响见图9和图10。

由图9、图10可以看出,随着粉煤灰掺量的增大,透水砖的孔隙率和透水系数都减小。 原因是粉煤灰的掺入使浆体密实度、厚度都增加,流水通道部分被堵塞,造成有效孔隙率减小,透水系数就减小。 但粉煤灰可以提高胶凝材料的流动性、黏聚性及和易性[7,8]。 因此,随着粉煤灰掺量的增加,透水砖28d抗压强度、抗折强度呈增强态势,但粉煤灰掺量存在一个最佳值, 在粉煤灰掺量达到20%左右时, 28d抗压强度 、28d抗折强度达到最大值 ,掺量继续增加时,抗压强度和抗折强度反而呈下降趋势。

2.2.6静压成型方法对透水砖孔隙率、透水系数以及强度的影响

测试静压成型方法对透水砖孔隙率、透水系数和强度的影响,基准配合比为花岗岩碎石骨料粒径10~15mm、 水灰比0.30、 集灰比4、 生石灰和粉煤灰等量取代水泥量分别为:5%和20%、 减水剂0.7%。 结果见图11和图12。

由图11、图12可见,静压成型的孔隙率和透水系数都随着静压压力的增加而迅速下降。 相反静压成型的28d抗压强度、28d抗折强度却随着静压压力的增加而大幅度增大。 原因是静压压力的增加会使骨料间结合更紧密。 由图看出,静压压力选择在4MPa左右时 , 制成的透水砖的孔隙率和透水系数可达到 设计要求 , 而且28d抗压强度 也可达到30MPa以上、28d抗折强度达到6.5MPa以上。

2.2.7振动成型时间对透水砖孔隙率、透水系数以及强度的影响

测试振动成型时间对透水砖孔隙率、透水系数和强度的影响,基准配合比同上。 试验结果见图13和图14所示。

由图13和图14可以看出,振动成型时间大于10s后孔隙率基本稳定 , 而透水系数变小趋势也趋缓,当振动时间达到20s后,透水系数处在1mm/s左右。 而抗压强度和抗折强度都随振动时间的增加而增大,振动时间达到15s后,抗压强度和抗折强度值基本上都达到了稳定值。

2.3透水砖配合比参数确定及透水砖制备

依据上述透水砖设计过程中各种因素影响分析得出最佳配合比为:粒径10~15mm和15~20mm、 集灰比为4、水灰比为0.30、生石灰掺量为5%、粉煤灰掺量为20%、成型方法为静压成型法,静压压力为4MPa。

基层材料配合比:基层采用15~20mm粒径的花岗岩碎石、水泥、水、粉煤灰20%、生石灰5%、减水剂0.7%等材料组成,集灰比4.0,水灰比0.30,设计孔隙率20%, 生石灰和粉煤灰等量取代水泥用量, 表8为基层用原材料的单位体积用量。

kg/m3

面层材料配合比:面层材料采用10~15mm花岗岩碎石颗粒、水、水泥、粉煤灰20%、生石灰5%、减水剂0.7%和氧化铁红(黄、绿)料。 集灰比为4.0,水灰比为0.28,设计孔隙率为15%,粉煤灰和生石灰等量取代水泥用量,表9为面层用原材料的单位体积用量。

3结论

(1)影响透水砖孔隙率的重要性因素 , 依次顺序为集灰比、花岗岩碎石粒径大小、水灰比、生石灰掺量。 而影响透水砖透水系数的重要性因素,依次顺序排列为花岗岩碎石粒径大小、集灰比、水灰比、 生石灰掺量。 因此,影响透水系数最重要的因素就是花岗岩碎石集料颗粒粒径的大小。

(2) 当面层粒径取10~15mm、 基层粒径取15~ 20mm、集灰比取4.0、水灰比取0.30、生石灰、粉煤灰等量取代水泥的量分别取为5%、10%、 减水剂掺入量为胶凝材料 的0.7%、 采用静压 成型的压 力取4MPa、保压时间为2min,即可制备出28d抗压强度值达到25MPa以上,28d抗折强度达到6MPa以上, 孔隙率为20%以上, 透水系数达到1.5mm/s以上的透水砖。

参考文献

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[6]阎振甲,何艳君.工业废渣生产建筑材料实用技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

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生态透水砖 篇6

在城市化进程中, 大规模的森林、绿地和田野为不透水地面铺装所取代, 形成“城市荒漠”[1,2,3]。不透水地表的大大增加, 使得雨水不能顺利流回地下, 进而导致地下水的补充大量减少和洪峰流量的增加[4,5]。同时, 不透水的硬化地面, 弱化了城市的呼吸功能, 造成热岛效应、扬尘和噪音加剧, 使得城市小气候进一步恶化, 城市居民的舒适度明显降低, 并且对生态系统产生影响[6,7]。为了解决此类问题, 各个国家开始研究和应用透水性铺装。作为透水性铺装材料之一的透水砖也随之应运而生。由于其具有良好的透水、透气性及较高的机械强度, 常应用在城市道路及广场, 以防止城市积水, 保持生态平衡, 调节城市气候等。

脱硫渣是电厂采取干法/半干法烟气脱硫工艺中产生的工业废渣, 主要成份为亚硫酸钙、硫酸钙及粉煤灰, 具有粒径小、多孔及比表面积大等特点[8]。目前, 在我国年排放量达到50万t以上。如果不及时处理, 不但污染环境, 而且会造成巨大的资源浪费。因此不断拓宽和研究新的脱硫渣再利用渠道和途径, 具有重要的环保意义, 同时对有效资源的再开发利用也具有重要意义。本研究拟采用脱硫渣代替部分水泥, 探讨其不同掺量对胶凝材料各性能的影响, 并在最佳配合比下采用免烧法研制透水砖[9]。不仅解决了脱硫渣长期堆积造成的环境污染问题, 而且可降低透水砖的成本, 变废为宝, 具有重要的现实和研究意义。

1 实验

1.1 脱硫渣的成分

实验所用脱硫渣粒径分布为4.86~68.83μm, 平均粒径10.07μm, 比表面积约0.84m2/g。其化学组成如表1所示。其主要物相有Ca (OH) 2, Ca CO3, Ca SO4, Ca SO3等, 如图1所示。

1.2 最佳胶凝材料配比实验

按表2所示配方, 将水泥、脱硫渣和硅微粉混合均匀 (水泥选用福建某品牌的42.5R普通硅酸盐水泥) , 按照GB175-2007《通用硅酸盐水泥》、GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》对其进行性能测试。

1.3 骨料的选择

考虑到透水砖的美观及表面耐磨性, 采用表层———底层双层成型工艺。表层设计要求透水率高, 粘结力好, 这就需要表层用砂空隙率高, 级配良好, 含泥量低, 因此, 以中砂为宜。本实验从节能环保, 废物利用角度出发, 采用含镍渣50%的自制砂[10]。底层用砂采用普通河砂;碎石的级配对透水砖的性能有直接影响, 太小不利于透水, 太大不利于砂浆包裹, 导致强度降低。综合考虑采用2.5~5mm单粒级碎石。其骨料的基本性能如表3所示。

1.4 透水砖配合比设计

由于影响透水砖性能的因素和水平较多, 故考虑在不影响实验效果的情况下, 用正交实验减少实验工作量。正交实验水平和因素见表4。

根据水平和因素个数, 选取4因素3水平正交表L9 (34) 。其实验方案如表5所示

按表5中配比, 分别对表层和底层进行拌合, 并将搅拌料按先后顺序加至200mm×100mm×60mm模具中加工成型, 制备样品若干个 (每个配方制备平行试样3块) , 各性能参数取其平均值。

1.5 性能测试

将制备好的透水砖按照JC/T 945-2005《透水砖标准》中的试验方法对其进行抗压强度和透水系数的测试。

2 结果与讨论

2.1 最佳胶凝材料配比

不同配比的胶凝材料性能对比如表6所示。从表可以看出, 各掺量脱硫渣胶凝材料安定性均符合GB/T1346-2011要求;标准稠度用水量随着脱硫渣含量增多而增大, 在加入量超过30%时用水量增加幅度明显;当脱硫渣加入量≤30%时 (试样编号1、2、3、4) , 凝结时间随着脱硫渣含量的增多而增大, 试样强度介于44.7~45.9MPa, 并随着脱硫渣含量增多, 试样强度小幅度提升;当加入量>30%时 (试样编号5、6、7) , 凝结时间随着脱硫渣含量的增多而减小, 试样强度从45.9 MPa降至36.5 MPa, 下降较为明显, 且试样6与试样7强度均小于42.5MPa, 低于GB/T 17671-1999中最低强度要求。究其原因, 当加入脱硫渣后, 由于其含有的硫酸盐, 阻碍C3A内部的继续水化而使水泥缓凝;另一方面, 脱硫渣中SO3能激发水泥水化产物与脱硫渣中Si O2以及Al2O3的反应生成硫酸铝钙, 硫酸铝钙的产生会使试样体积略微增加, 增大强度。而当脱硫渣加入量>30%时, 体系中大量的SO3积聚, 生成的硫酸钙水化速度较快, 水泥的凝结反而会变快;硫酸钙水化后呈结晶状态, 大量的晶体硫酸钙使试样体积膨胀较为明显, 破坏材料的结构, 从而使得强度明显降低。因此, 在保证强度的同时, 又能更大限度的利用脱硫渣资源, 故选择试样编号4∶水泥60%, 脱硫渣30%, 硅微粉10%作为胶凝材料最佳配比。

2.2 透水砖配合比确定及性能分析

不同配比下制备的透水砖抗压强度及透水系数如表7所示。

将实验结果进行极差分析, 结果如表8所示。从表可以看出:影响28d抗压强度因素主次排序为:砂率→骨灰比→底层水灰比→面层水灰比;影响透水系数因素主次排序为:底层水灰比→砂率→骨灰比→面层水灰比。

对于制备同时满足透水系数和抗压强度要求的透水砖, 水灰比 (包括表层和底层) 的选择仅在一定范围内起作用, 过大或过小都影响透水砖性能, 其选择原则首先能够完全润湿水泥, 使其可以较好的包裹骨料, 其次能够保证水泥浆体的粘性而不出现封浆现象, 以保证连通气孔率;合适的骨灰比大小不仅决定了透水砖所能达到的强度, 而且对透水系数产生一定的影响。砂率是空隙率的保证, 也是较高强度所必须的。

在实验结果分析的基础上, 通过效应曲线图对数量因素进一步优化, 在28d抗压强度和透水系数最佳的情况下, 得到各因素及水平的最优方案。其效应曲线图如图2, 图3所示。由图可以看出, 强度选取可能的最佳制备条件为:底层水灰比 (B) 取0.36, 骨灰比 (C) 取3.5, 砂率 (D) 取15%, 表层水灰比 (A) 取0.34或0.35;透水系数则为:底层水灰比取0.37, 骨灰比取3.3, 砂率取20%, 表层水灰比取0.33或0.35。

对最佳制备条件进行验证, 其结果如表9所示。可以看出, 相比其它三组验证实验, 验证实验2性能指标均较高, 且能够满足透水砖要求。因此, 通过验证实验可知, 采用最佳胶凝材料配比制备下的透水砖最佳制备条件为表层水灰比0.35, 底层水灰比0.36, 骨灰比3.5, 砂率15%。其透水系数0.17mm/s高于JCT945-2005《透水砖行业标准》中要求的0.1mm/s, 抗压强度为42.93 MPa, 达到了Cc40的标准。

3 结论

(1) 脱硫渣的掺量不高于50%时, 其对胶凝材料的安定性影响不大, 均符合GB/T 1346-2011要求;

(2) 脱硫渣加入量≤30%时, 随着掺入量的增加, 标准稠度用水量小幅度增大, 凝结时间延长, 试样强度不断增大;当加入量>30%时, 随着掺入量的增加, 标准稠度用水量明显增大, 凝结时间逐渐缩短, 试样强度逐渐下降, 并低于GB/T17671-1999中最低强度要求;

(3) 利用脱硫渣制备的透水砖最佳配比为:表层水灰比0.35, 底层水灰比0.36, 骨灰比3.5, 砂率15%。其透水系数和抗压强度分别为0.17mm/s与42.93MPa, 符合JCT945-2005《透水砖行业标准》中的要求。

参考文献

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生态透水砖 篇7

城市硬化地面带来的问题日渐增多, 当雨水遇到硬化地面时, 就四处横流并带走大量的城市污染物, 排人当地自然水系, 从而造成河流、湖泊的污染;另一方面, 硬化路面不能使雨水、雪水有效渗入地下, 致使地下水减少, 地面下沉, 土壤含水量低, 花草树木的生长受抑制等, 破坏了生态环境。同时, 这种不透水路面还阻断了地上与地下之间的水汽、热能交换, 使城市局部温度升高, 形成“热岛效应”。

透水砖, 是可以渗透水的铺地砖, 作为一种能缓解城市环境恶化压力的新型环境材料, 由于其良好的透水性能, 可以使城市雨水以及路面其他原因造成的积水顺利下行, 减少了路面径流的影响, 有效恢复地表水循环系统, 透水砖本身较大的孔隙率, 也能在城市降噪中发挥作用。

透水砖兼有治污和改善生态环境等多重功能, 近年来其研发与应用越来越受到各方的关注与青睐;本文综述了透水砖的分类、特性、制备及铺装工艺, 介绍并分析了透水砖在国内外环境领域的应用现状及其发展前景。

二、透水砖在国内外的应用发展

德国从上世纪60年代起就采用透水材料铺装路面, 并致力于不透水路面的改造, 其目标是到2010年, 把全国城市90%的路面改造为透水路面。

早在1973年, 日本东京建设局就建立了3个人行道透水铺面的试验区, 到1999年已累计完成1000万m2的施工面积。日本INAX透水砖早已投放市场, 且有着严格的企业标准。同时, 美国等国也制定了推广透水性路面的相关法规, 取得了巨大成效。

近年来, 随着环境的不断恶化, 我国越来越重视透水铺面的研发与应用。1999年, 佛山市乐华陶瓷有限公司 (中外合资) 发明了一种透水砖并申请了专利。北京市颁发了建设项目实行“节水三同时”的规定, 明确要求采用透水性材料铺装路面, 同时对雨水利用改造项目给予补助。国家主管部门正式颁布了JC/T945—2005《透水砖》行业标准, 自2005年7月1日起正式实施, 并在GB/TS0378—2006《绿色建筑评价标准》中明确规定了住宅和公共建筑室外透水地面面积比应分别不小于45%、40%。

目前, 透水砖的生产厂家在国内相继出现, 其产品在绿色奥运场馆、绿色生态建筑中被积极采用, 但总体而言, 透水性铺装地面在国内还未广泛大规模的应用。

三、透水砖的分类、特性及制备

目前, 在市面上见到的透水砖从材质和生产工艺上可分为两大类, 一类是以固体工业废料、生活垃圾和建筑垃圾为主要原料, 通过粉碎、成形、高温烧制而成的陶瓷透水砖;另一类是以无、机非金属材料为主要原料, 利用有机或无机黏结剂通过成形、固化而制成, 由于它无须烧制, 所以称为非陶瓷透水砖。透水砖的透水原理主要有两种, 一种是靠组成砖体材料颗粒之间的孔隙来透水, 一种是通过破坏水的表面张力来透水。

由于透水砖品种较多, 故其特性、制备方法和生产工艺也很多, 下面介绍在环保领域有着重要贡献的几种代表性透水砖。

(一) 陶瓷透水砖

1.粉煤灰透水砖。用粉煤灰为主要原料制成的透水砖强度往往偏低, 不耐用。近来, 有关技术人员通过研究各工艺参数对粉煤灰透水砖强度和透水性相关的影响口J, 优选工艺参数, 用40%~50%粉煤灰、25%~35%黏土和20%~30%废地砖骨料 (粒径0.45~0.6 ram) 配料, 经25 MPa压力下成型, 在1050"12烧成温度烧结1小时, 烧制出透水系数1.08 (10~2 em/g) 、抗压强度达30.6 MPa粉煤灰高强度透水砖。有效解决了原粉煤灰透水砖强度偏低, 不耐用的问题, 且其透水性保持良好, 利于环保和废料的资源化利用, 因此, 粉煤灰透水砖有着非常广阔的应用前景。

2.添加生活垃圾、玻璃陶瓷废料透水砖。利用生活垃圾和废玻璃、陶瓷废料为主要原料制备透水砖工艺流程见图1。

采用此法不仅制备了透水砖, 也使目前日益增加的工业废渣得以利用, 减轻了环境负荷。研究表明, 少量生活垃圾添加到砖坯中, 其熔剂作用超过成孔作用, 可以增大抗折强度, 但降低透水系数, 控制生活垃圾添加量在5%内, 对陶瓷透水砖的透水性能影响不大, 是综合处理生活垃圾的一种有效途径。

3, 添加重金属污泥透水砖。利用电子工业所产生的含重金属无机污泥, 依据包芯造粒的原理, 将有害污泥包裹于坯料中心, 通过滚动造粒在坯料外表形成一层页岩矿土包覆层, 经干燥与高温烧结成为陶粒, 再拌和水泥砂浆成型为透水砖。有关研究表明H1有害重金属符合TCLP溶出标准, 用陶粒加20%的水泥砂浆成型25era×25era×6em的透水砖, 可达到最佳透水模式, 可应用于人行道、大型广场、庭园步道。该法为重金属污泥的资源化利用提供了一条有效途径。

(二) 非陶瓷透水砖

1.废旧混凝土透水砖。建筑物拆除过程中产生大量的废混凝土, 构成了建筑垃圾的主要组成部分。将废旧的混凝土破碎, 作为成型骨料, 采用水泥为胶结材料, 通过清洗、搅拌、成型、养护等工艺以及骨料粒径、配合比的调控, 制备出废旧混凝土透水砖。该制备方法既可减少建筑垃圾、减轻环境污染, 又可节省天然砂石的开采, 将产生显著的社会效益和经济效益。同时, 由于水泥制品造价低廉、性能稳定, 因此利于大规模铺装的应用。

2.树脂改善型路面透水砖。它是以高分子树脂为胶凝材料, 采用单一粒径的骨料等配制而成。一般也采用压力成型, 形成满足特定强度要求, 同时具有一定连通孔隙的混凝土制品。高分子树脂作为胶凝材料具有强度高和美观的特点, 但是开展大规模的推广应用却受到不少专家学者的质疑, 主要原因是树脂的耐老化性能差, 加上骨料选择不当也造成了透水性能降低。另外由于造价太高、性价比不当, 用户一般也不愿意采用。该类产品只适合于某些特定的场合, 比如有树荫遮蔽的高档小庭院内。

3.砂基透水砖。砂基透水砖以沙漠中的风沙为主要原料, 通过独特的工艺加工, 黏合压制而成, 加工过程不需烧制, 是一种有益于生态环保的节能型新材料, 具有强度高、可塑性强、用途广泛、透水性好、吸音固尘、抗冻融性好等特点。其优良的透水性不是靠颗粒间缝隙渗水, 而是通过破坏水的表面张力来实现渗水的同时还能对水进行过滤和净化。目前开发出来的产品“生泰砂”, 在中南海紫光阁外延人行道、奥运村停车场、国家科技部办公区均有应用。

四、透水砖的铺装

透水砖铺装工艺与普通路面砖有很大的区别, 由于其性能和功能特点, 要求路基处理得特别平整, 而且需要不同材料对不同层进行铺贴处理, 这就对施工技术有严格要求。施工过程中需要注意的事项:为获得良好的透水系统, 达到较好的透水效果, 其缓冲层多采用中砂, 低骨灰比和低水灰比的水泥混合砂浆, 具有较好的受压缓冲能力;下层采用开放式透水性路基, 使用窄级配 (骨料粒径大致在7~40mm) 、低骨灰比和低水灰比的混凝土。其主要作用表现为:一是能够在铺装中采用压实的方法获得达到一定强度 (28 d达20 MPa) 的混凝土路基, 减少地下蓄水层储藏一定的积水后造成路面下沉的现象 (压实过程注意的事项为:需要找平碾压密实, 压实系数不得低于95%) ;二是这种特殊的混凝土具有较大的连通孔隙率, 在铺装完毕后, 能够引导渗透水快速下行, 减少因长时间落雨或雨量偏大时路面径流的出现, 同时可以满足较大的蓄水性能;三是在长时间空气干燥的环境下, 可通过蒸发作用使该层蓄含的水分透过路面散失在空气中, 达到增大空气湿度、降低地面温度、调节周围环境的效果。

五、透水砖的发展应用前景

透水砖的使用, 为工业废料的资源化利用提供了一条有效的途径, 同时由于其功能特点, 可滞洪蓄雨、涵养甘霖、透水透气、降尘减噪, 增加城市居住的舒适度, 它也对平衡城市生态系统, 保护自然环境起着举足轻重的作用。它将是生态城市建设发展的一个趋势和方向。

目前透水砖在使用中, 还主要存在着透水率的衰减和耐久性低的问题:

透水砖或下面的砂、石透水垫层的孔隙中日积月累的吸附和沉淀, 可导致孔隙堵塞, 使透水率衰减, 直至完全堵塞失去透水能力。理论上言, 透水地砖及透水地砖下的砂石垫层需要反复清洗或更换, 才能保证一定的透水率。另外, 在北方地区冬季室外温度较低, 雨雪渗入透水的孔隙后会产生反复冻融循环, 导致冻胀破坏, 加上透水砖密度及抗压强度比普通硬化路面地砖低, 其冻胀破坏会更严重。

有关人员通过人工模拟降雨现场试验, 发现透水砖在使用2年后, 透水性能虽有所下降, 但仍能满足使用要求。在正常使用条件下, 透水砖的透水性维持时间较长, 但在长期的使用过程中出现的问题不得不引起人们的关注, 同时也为我们提供了透水砖的优化研究和发展方向, 如: (1) 优化透水砖铺装工艺, 促进路面透水系统的发展及其配套技术的开发, 从而促进城市雨水利用技术的发展; (2) 加强透水铺面的维护管理, 定期清除透水砖路面缝隙间的碎石及其他沉积物, 保持城市道面的清洁卫生, 减少垃圾污染; (3) 进一步开发透水砖的应用领域, 促进城市生活和工业废物的资料化利用, 促进人类与生态环境的和谐发展。推广和应用透水砖将产生良好的经济效益和社会效益。