淺談我國透水磚的研究現(xiàn)狀

金海+賈曉林

摘 要：本文介紹了透水磚的分類和不同類型透水磚的優(yōu)缺點，以及我國透水磚從90年代末至今的基本研究狀況。

關(guān)鍵詞：透水磚；研究現(xiàn)狀；透水性能

中圖分類號：TU522 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

水資源作為人類生存的源泉，在自古至今都受到高度的重視，水資源的可持續(xù)發(fā)展及循環(huán)利用是目前以及未來都需要研究的重要問題。在現(xiàn)在高速發(fā)展的社會，城市路面大多數(shù)被不透水混凝土路面所取代，導(dǎo)致一些雨水多的城市出現(xiàn)“看海”的問題，而在一些雨水較少的城市地區(qū)，雨水無法滲透到土壤里，又經(jīng)過蒸發(fā)流失，導(dǎo)致城市出現(xiàn)了“熱島效應(yīng)”，城市地下水也得不到及時地補(bǔ)充，使城市的淡水資源缺乏。透水磚可以大大降低城市“看海”和“熱島效應(yīng)”的現(xiàn)象，雨水從透水磚表層滲透到土壤里，又可以給城市的排水系統(tǒng)減輕負(fù)荷。

1.透水磚的分類

透水磚從工藝上主要分為兩類，一類是養(yǎng)護(hù)型透水磚，將透水磚的原料進(jìn)行破碎、篩分選取適宜的粒徑范圍，再加入粘結(jié)劑和水等輔助原料混合攪拌，然后放入模具中采用一定的壓力壓制成型，進(jìn)行脫模后放置養(yǎng)護(hù)，制成具有透水性能和符合標(biāo)準(zhǔn)的路面鋪裝材料。另一種是燒結(jié)型透水磚，將制備透水磚的原料經(jīng)過破碎、篩分、配料、混料、成型、脫模、高溫?zé)频纫幌盗泄ば颍瞥删哂型杆阅芎头蠘?biāo)準(zhǔn)的路面鋪裝材料。

2.不同類型透水磚優(yōu)缺點

2.1 養(yǎng)護(hù)型透水磚優(yōu)缺點

養(yǎng)護(hù)型透水磚使用的原料本身不能含有重金屬離子等其他有害物質(zhì)。因為養(yǎng)護(hù)型透水磚在雨水長期的沖蝕過程中，有害物質(zhì)會隨順雨水流入土壤和城市地下水中，對城市和環(huán)境造成污染。因此，養(yǎng)護(hù)型透水磚主要缺點是在原料選取上有一定的局限性，而且生產(chǎn)的周期比較長，其本身是通過粘結(jié)劑固化在一起，由于水的熱縮冷脹的原因，在北方寒冷地區(qū)抗凍性較差，使用壽命大大縮短。優(yōu)點是其制備過程中能源消耗較低，生產(chǎn)過程基本是零能耗，從經(jīng)濟(jì)角度考慮對企業(yè)十分有利。

2.2 燒結(jié)型透水磚優(yōu)缺點

燒結(jié)型透水磚可以選用大多數(shù)的固體廢棄物來制備，因為在高溫煅燒的情況下會除去大多數(shù)有害物質(zhì)，減少對環(huán)境的污染，還可以將重金屬離子固化在透水磚中，防止其流入土壤和城市地下水中。燒結(jié)型透水磚的優(yōu)點是透水磚生產(chǎn)周期較短，在原料利用方面可以選取大多固體廢棄物質(zhì)來制備，減少固體廢棄物對環(huán)境的污染，又減緩了大量固體廢棄物在堆放時浪費土地資源的問題，提升經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，其本身通過高溫?zé)Y(jié)后瓷化，具有較好的抗凍性，可以大大提升在寒冷地區(qū)的使用壽命。缺點是燒結(jié)過程中需要使用天然氣或電力等能源，相對于養(yǎng)護(hù)型透水磚在經(jīng)濟(jì)上的投入要大許多。

3.我國制備透水磚的研究現(xiàn)狀

我國的透水磚研究始于上世紀(jì)90年代開始研究，透水磚的制備材料種類繁多，按照制備工藝主要分為養(yǎng)護(hù)型透水磚和燒結(jié)型透水磚。

3.1 燒結(jié)型透水磚

燒結(jié)型透水磚主要選用廢地磚、各種尾礦、廢陶瓷、廢玻璃、粉煤灰等為主要原料，摻入適量的粘結(jié)劑用以提高坯體強(qiáng)度，經(jīng)攪拌后壓制成型，放入爐中高溫?zé)疲S爐冷卻后即制得透水磚。

在1999年，在廣東省佛山市的一家陶瓷公司研究了一種透水磚的制造方法，其制備透水磚的主要原料是廢棄的磚塊和黏土，磚塊為骨料大約在90%左右，將磚塊經(jīng)過破碎、篩分、混合、壓制成型、干燥，在1150℃～1250℃之間燒制，制備的透水磚可以排除路面積水，減少雨水在路面囤積。

在2003年徐曉虹等人利用工礦企業(yè)的尾礦廢渣制備透水磚，將尾礦進(jìn)行廢碎成1mm～5mm的細(xì)小顆粒，再進(jìn)行篩分、混勻、壓制成型，通過燒結(jié)方式制備透水磚，透水磚的透水系數(shù)為3.49×102L/m2.s，干燥強(qiáng)度為7.60MPa，抗折強(qiáng)度為24.20MPa，具有較好的熱震性。2006年李國昌等人利用黃金尾礦為主要原料，煤矸石為成孔劑制備透水磚，將尾礦進(jìn)行破碎過100目篩網(wǎng)，添加粘結(jié)劑和膨潤土，將原料混合、壓制成型后干燥，進(jìn)行燒制，制得抗壓強(qiáng)度為53.68MPa，透水系數(shù)為0.65/mm.s-1的透水磚。

2007年張洪波等人利用硅錳渣、硅藻土、黏土為基礎(chǔ)坯體的主要原料，外加廢陶瓷顆粒堆積成孔，陶瓷顆粒粒徑在0.83mm～1.70mm，通過壓制成型，置于爐中進(jìn)行燒制，制的透水磚的抗壓強(qiáng)度為32.0MPa，透水系數(shù)為2.8×10-2cm/s。

2008年王立久等人利用偉晶石為主要原料，采用二次燒結(jié)的工藝制備透水磚。先將偉晶石燒制成高強(qiáng)度陶粒，陶粒粒徑為1.25mm～2mm，外加黏土進(jìn)行混合、壓制成型后燒制，制成透水磚的抗壓強(qiáng)度為43.5MPa，透水系數(shù)為2.1×10-2cm/s。2013年謝敏等人利用給水廠的污泥、粉煤灰、砂子為主要原料制備透水磚，選取適宜粒徑的原料、后加水混合，壓制成型后干燥，然后放入爐中燒制，制成的透水磚的抗壓強(qiáng)度為36.53MPa，透水系數(shù)為1.08×10-2cm/s。

3.2 養(yǎng)護(hù)型透水磚

養(yǎng)護(hù)型透水磚選用粗顆粒的石子、鋼渣、廢舊混凝土、煤矸石等為主要原料，外添加水泥、粉煤灰作為粘結(jié)劑，通過混勻、攪拌、壓力成型，使水泥等粘結(jié)劑包裹住骨料，隨著時間固化，制成養(yǎng)護(hù)型透水磚。

2010年丁亮[12]等人利用碳酸化養(yǎng)護(hù)的鋼渣和石子、沙子制備透水磚，鋼渣粒徑在5.23mm～38.16mm之間，沙子的粒徑<1.18mm，石子的粒徑在1.18mm～2.36mm之間，將原料配好后放入養(yǎng)護(hù)模具，采用3.0MPa成型，脫模后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，不需要燒制，養(yǎng)護(hù)14天后測試，其透水磚的抗壓強(qiáng)度43.9MPa，透水系數(shù)為1.68×10-2cm/s，保水性2.2g/cm2。2012年薛俊[13]等人利用廢舊混凝土制備透水磚，將混凝土進(jìn)行破碎后加入水泥、河沙混合攪拌，然后進(jìn)行28天養(yǎng)護(hù)，制的透水磚的抗壓強(qiáng)度為在38.2MPa，抗折強(qiáng)度為7.6MPa，透水系數(shù)為12.8×10-2cm/s。

2016年趙訓(xùn)[14]等人利用生活建筑垃圾制備透水磚，將生活中建筑垃圾破碎成4.75mm～9.5mm，添加粉煤灰、水泥混合攪拌、成型、脫模、養(yǎng)護(hù)，最后制得養(yǎng)護(hù)型透水磚，其劈裂抗拉強(qiáng)度為4.0MPa，抗折強(qiáng)度為4.0MPa，凍融損失率為16%，透水系數(shù)為1.56×10-2cm/s。

結(jié)論

我們正處于一個高速發(fā)展的社會，隨之帶來雨水環(huán)境問題一直困擾著我們，具有較好透水性能又有普通路面磚強(qiáng)度的透水鋪裝材料，可以改善降雨量較多的城市路面積水問題，調(diào)節(jié)水資源的平衡，補(bǔ)充城市淡水資源的儲備。同時，我們生活和生產(chǎn)中所創(chuàng)造的垃圾也伴隨著時間不斷積累，將生活以及生產(chǎn)中的垃圾加以利用、變廢為寶制備高附加值的透水鋪裝材料，可以為消耗各種廢棄物提供了新的途徑，提高了社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，相信以后制備環(huán)保透水磚的技術(shù)將會更加成熟，生產(chǎn)出性能更為優(yōu)良的環(huán)保透水磚，其未來發(fā)展也將會十分可觀。

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