廢玻璃變輕石打造綠色“海綿”工程新資材

郝建春（南京理工大學，江蘇 南京 210014）

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廢玻璃變輕石打造綠色“海綿”工程新資材

郝建春
（南京理工大學，江蘇 南京 210014）

摘 要：玻璃輕石是通過再生資源化技術將廢舊玻璃改造而成。其與水土相融和多孔質輕抗壓等特性，符合我國城市綠化、城市海綿體建設的資材要求。通過在屋頂綠化、生態停車場雨水收集、生態浮島等工程方面的應用研究，驗證了玻璃輕石產品在綠色“海綿”工程的獨特功能和明顯效果。

關鍵詞：玻璃輕石；“海綿城市”屋頂綠化；生態停車場雨水收集；生態浮島

1　引言

廢玻璃是一種不降解、不安全的固廢垃圾。將大量廢玻璃由單純的廢棄轉化為再生利用，形成新型的玻璃資源循環利用體系，符合我國現代科學發展的總目標。再生資源化技術產生的玻璃輕石產品，不僅可以解決廢舊玻璃的處理問題，也為建筑節能、綠色環保、低碳高效及海綿城市建設，實現“資源節約型、環境友好型社會，實現可持續發展”的十二五國家戰略目標起到積極的促進作用。

利用玻璃輕石具有的無機、輕質、多孔、阻燃及吸排水特性進行了屋頂綠化、生態停車場雨水收集等工程。效果顯示已經達到了我國城市綠化和海綿城市的相關規范和要求，取得了成功的初步經驗和進一步拓展的新概念、新思路。值得認真總結和推廣。

2　玻璃輕石的由來及特性

2.1由來

玻璃輕石材料來源為廢棄平板玻璃或瓶玻璃（鈉鈣硅酸鹽玻璃）。生產過程簡述：對廢舊玻璃進行機械破碎→研磨成粉體→顆粒篩選→主輔料配比混合→高溫（900℃左右）發泡→急冷破碎→整形后包裝。如此制得以硅酸鹽質體為泡壁的、外形不規則的塊狀發泡體。由于打造出的玻璃發泡體已經不是原來意義上的玻璃，成為了純雪白色或者特別燒制成彩色，看似為大小不一的輕質“石頭”，特定義為玻璃輕石（如圖1所示）。

玻璃輕石是受日本環保輕石（スーパーソル）的啟發，在國內首先研究開發成功并命名。其性能和用途均超過其它類似產品。通過生產工藝的控制可以調整發泡體內獨立孔、連通孔及毛細孔的比率，可產出在不同應用領域中所需特性的玻璃輕石產品。該制造過程最終是把廢舊玻璃這種危險的固廢垃圾處理成為環保、多功能、多用途、無污染的輕石新材料。

2.2特性

通常玻璃輕石單體干密度在0.3g/cm3～ 0.8g/cm3，容重在250kg/m3～800kg/m3范圍內可任意調節。根據用途和需求可選取不同顆粒度、吸水或不吸水、浮在水面或吸水后沉入水底的玻璃輕石產品。具有多孔、比表面積大、輕量、透（保）水、通氣、隔熱、阻燃等基本特性。

2.2.1由于玻璃輕石與土壤的主要成分均為氧化硅，所以也可理解為再生土，具有疏松、增濕、保肥改良土壤的作用。

2.2.2吸水玻璃輕石一般用于土壤改良、屋頂綠化、蓄排水、浮島水體工程等。不吸水玻璃輕石一般可用于建筑與道路的基材以及裝飾型材的骨料等。

2.2.3施工方便、簡單、安全易于推廣。

2.2.4玻璃輕石的氣孔一般為數微米到5mm以內孔徑的不規則結構。微生物的大小約為0.5μm～5μm，原生動物約5μm～250μm，后生動物大小在數毫米以下，通過這些生物共存、形成生物鏈，可以達到促進水質凈化的作用。所以玻璃輕石優于活性炭具有作為微生物在水中生存載體的良好條件。可以為所有微生物提供生存繁衍和活動場所。

3　應用于屋頂綠化工程

3.1基本信息

時間2013年10月，2014年11月，地點江蘇省無錫市江陰紅豆村古塘街，名稱金林鋁型材公司辦公樓和京澄玻璃公司辦公樓頂共440m2綠化工程；船用玻璃公司新工房樓頂1300m2菜園工程。

3.2設計施工

根據現有的相關大樓建設的安全承載資料分析確定，金林、京澄辦公樓樓頂的設計綠化適合做簡約式屋頂綠化；船用新工房樓頂設計則可以做較大型的屋頂菜園綠化。

若用純土壤作為綠化主取材，通常容易干裂結團、滋生害蟲且維護保養工作量大，當雨季水保和狀態時頂樓樓層承壓將會增加很大。利用玻璃輕石多孔吸濕、顆粒疏松的特性進行樓頂綠化土壤改良和鋪設蓄排水層（如圖2所示），施工簡單方便（如圖3所示）。

3.3實效圖解

玻璃輕石在屋頂綠化中用作基質層的土壤改良和蓄排水層與傳統屋頂綠化相比優勢明顯，效果也十分突出。在2015年夏天的幾次大暴雨和連續高溫暴曬的情況下凸顯出海綿體工程效應。屋頂高效排水防止了一般常見的屋頂雨水滲漏，高溫期間綠色植被仍然保持了良好的生長狀態（如圖4所示），屋頂隔熱保溫效果明顯。頂樓房間在夏天最熱的時候每天能保持在比較適宜的溫度。

4　應用于生態停車場雨水收集工程

4.1基本信息

時間2013年10月，2014年12月，地點江蘇省無錫市江陰紅豆村古塘街名稱金林鋁型材公司生態停車場；京澄玻璃與船用玻璃廠生態停車場雨水收集系統。

4.2設計施工

改變露天停車場慣用的水泥、柏油硬化層建設模式，設計采用柵格透水鋪裝路面保證雨水能及時被吸收和沉降；增加的綠色草坪種植降低夏天路面熱島效應和對在停車輛的熱烘烤作用；

生態停車場柵格透水鋪裝路面下采用微小顆粒的玻璃輕石作為綠地基質，這樣可以起到疏松土壤吸收和滲透雨水的作用；而較大顆粒玻璃輕石則作為停車場最下面鋪設蓄排水層的主要材料，收集的雨水經過下沉、過濾、凈化后可通過提升再利用，如果雨水收集飽和則可以自動通過溢出口流入主排水管道（如圖5所示）。由此組成的具有海綿特性和呼吸功能的集停車、雨水收集為一體的工程。平常為綠草供水供肥，暴雨時為停車區疏水排澇，并經過該雨水收集系統進行沉淀過濾凈化后達到可提升回收利用的目的。

4.3實效圖解

生態停車場路面滲水功能良好，無論是在雨中還是在雨后均無積水，路基下面的玻璃輕石蓄排水層起到了收集凈化雨水的功能。圖6顯現了這種雨水收集工程的優勢。由于玻璃輕石是由穩定的無機質（主要是硅鈣納）組成。無毒害、無污染、無揮發、長久使用不會產生任何化學反應，性質穩定且具有大量均勻分布的氣孔，能夠調整水中微生物繁殖環境，促使生物膜產生，具有良好的水質凈化功能并可達到回收使用條件。如果使用其它材料，收集到的雨水往往會逐漸變色、混濁、大腸菌群類將大量發生無法使用。

5　討論與展望

玻璃輕石在屋頂綠化中的應用，改變了屋頂綠化工程傳統意義上的設計思路和施工用材，利用玻璃輕石輕質多孔、顆粒疏松的特性進行樓頂綠化土壤改良和鋪設蓄排水層施工簡單方便效果好。可以有效降低頂樓樓層傳統綠化承壓的1/3以上，明顯起到排水（多雨時）、保水（少雨時）、減少維護、促進植物生長、隔熱保溫、防火、降低城市局部熱島效應和美化綠化作用。因此，玻璃輕石的這種獨特的性能優勢最有可能成為屋頂綠化的升級用材。

在生態停車場工程中采用透水鋪裝，綠草種植，玻璃輕石排蓄水層及雨水下沉式收集凈化系統設計和施工，起到了美化環境緩解車內高溫并在遭遇暴雨時可以把地面水基本消化在綠色停車場實驗工程之內，避免水淹效果明顯。初步體現了“海綿體”對雨水的下滲、滯蓄、凈化、回用，最后剩余部分徑流通過管網外排的內涵；利用玻璃輕石蓄積被大量流失的雨水，不需要專用的大型儲水設備，只用透水膜和隔水膜，加上玻璃輕石組合起來，就可簡單地興建類大小各異的“地下水庫”。

南京林業大學博士俞偉曾經對種植屋面的5種蓄排水材料（PVC板、玻璃輕石、HDPE板、陶粒、碎石）性能做過測試分析并發表了論文。認為玻璃輕石由于其多孔、高強的特征，在透氣性和耐壓性方面均要優于塑料排（蓄）水板，尤其在增加鋪設厚度的情況下其蓄水性能遠遠超過排（蓄）水板。而陶粒在性能和成本方面均不占優。屋頂綠化、生態停車場和雨水收集的例證可見玻璃輕石建造綠化工程基本不受地形和水體條件的限制，可大可小，施工簡單、方便，易于推廣。

城市綠化和“海綿城市”的建設是一個龐大的系統工程。玻璃輕石在綠色“海綿”工程中所起的作用體現了玻璃資源循環利用體系在國計民生和社會科技進步發展的價值。變廢為寶將廢舊玻璃打造為基礎建設中廣泛使用的新資材，是利國利民不可動搖方向和目標。必須堅持為玻璃輕石的拓展、改進和完善作出不懈努力。期盼不久的將來能夠出現更多的玻璃輕石應用于不同領域的示范工程之中，切實起到推動我國生態環境科學發展的積極作用。

參考文獻

[1]玻璃輕石[S].江蘇晶瑞特環保新材料有限公司.Q/320281HJS01—2013.

[2]俞偉，關慶偉.種植屋面5種不同排蓄水材料性能分析[J].中國城市林業，2014（04）：18-22.

[3]楊真靜，唐鳴放.綠化屋頂技術研究與探討[J].新建筑，2012（04）：52-56.

中圖分類號：TQ171

文獻標識碼：A