廢舊燒結黏土磚再生骨料制透水磚

何乃福　朱蕾　張震　李姍姍　黃賁

【摘 要】通過廢舊燒結黏土磚再生骨料（下簡稱“再生骨料”）、石子、32.5標號水泥等原料，制作人行道路面透水磚，以解決廢舊燒結黏土磚因孔隙率大、強度低等缺陷以致回收利用率低的問題。實驗按GB/T25993—2010《透水路面磚和透水路面板》標準（下簡稱《標準》），調整水灰比為0.37、集灰比為3.5，在滿足劈裂抗拉強度和透水系數的前提下，調整再生骨料的最大比例為1/5。根據以上參數所配制的透水磚28D劈裂抗拉強度大于3.00MPa，透水系數B級，滿足《標準》要求。

【關鍵詞】廢舊燒結黏土磚；再生骨料；透水磚

0 引言

近10年來，我國房地產業超前發展，產生了大量的建筑垃圾，占用土地資源[4]。目前主要利用廢舊混凝土再生骨料制備再生混凝土，具有巨大的社會效益、經濟效益和環境效益。但廢舊燒結黏土磚因孔隙率大、強度低等缺陷，回收利用率低。隨著海綿城市建設的興起，我國正在努力實現雨水的積存和滲透，促進其與地表水及地下水的平衡。

透水磚是由水泥、水和不連續粒級骨料組成，形成多孔的堆積結構，與普通磚相比，具有良好的透氣性和透水性。將其鋪設于人行路面或者休閑廣場，能夠有效緩解“城市熱島效應”，促進海綿城市的實現，減少內澇或者旱災現象。

本文利用廢舊黏土磚再生骨料制造強度要求不高的人行道路面透水磚，實現廢舊黏土磚的回收利用，同時提高地面的透氣性、透水性，減少城市綠化灌溉頻率，減少路面排水設施、降低城市洪患，為海綿城市的實現奉獻力量。

1 原料及設計思路

1.1 原料

水泥：選用32.5標號普通硅酸鹽水泥，其表觀密度為3g/cm3。

骨料：采用人工挑揀、壓碎廢舊燒結黏土磚，篩分出公稱粒徑2.5～5mm單粒級顆粒；再生骨料與同粒級天然石子按初始比1：2混合、清洗、晾干，配置碎石骨料。實驗測得，石子表觀密度為2.40 g/cm3，再生骨料表觀密度為2.16 g/cm3。

水：選用自來水。

養護劑：選用上海楷順化工有限公司噴涂混凝土養護劑。隔絕透水磚表面水泥與空氣，提高透水磚的耐久性。

1.2 設計思路

本設計以初始集灰比4.0，初始水灰比0.35計算透水磚的各原料質量。并以“透水磚的體積為各集料體積與空隙體積之和”進行理論計算，得孔隙率為18.6%，透水系數0.26（A級），能夠滿足透水要求，理論上具有可行性。因此開始進行試塊試配，并按照《標準》進行性能測定。根據實驗過程中的和易性、實驗強度和透水系數的要求調整配合比。在滿足強度及透水系數的條件下，調整出再生骨料的最大比例。最終確定按集灰比為3.5，水灰比為0.37，廢舊燒結黏土磚占總骨料的1/5，制作出的透水磚能夠滿足《標準》要求，實現廢舊燒結黏土磚的回收利用。最后運用混凝土養護劑涂膜處理的方法提高透水磚的耐久性。

2 試件制作及性能測定

實驗按《標準》進行試件制作及性能測定。

2.1 試件制作

本項目采用水泥包裹法對透水磚的原料進行攪拌，即先將再生骨料與天然骨料以1：4混合均勻，加入8%～10%水攪拌20s，制得飽和面干的混合碎石集料；再以集灰比3.5加入水泥，攪拌90s[7]，制得包裹有水泥的包裹料；最后加入剩余的90%～92%水并充分攪拌。

攪拌均勻后，將材料分5層物裝入200mm×100mm×60mm模具中，每層每次插搗20次。插搗時，應注意邊角，從邊緣向中心均勻填鋪。試塊制作好后，在標準養護條件下養護30h后拆模。在室內放置2h，再放入標準養護室內養護7d，之后取出試塊，等試塊表面干燥后，按照《標準》測試透水磚透水系數和劈裂抗拉強度[6]。

2.2 性能測定

透水系數的測定比較困難。本項目先測定三塊試塊孔隙率，再查閱文獻，參考孔隙率與透水系數關系曲線圖（如圖1）[7]，便能推出透水磚的透水系數。

首先向帶有刻度的水缸中加自來水，直至能完全浸泡透水磚并讀數。測量透水磚的表觀體積V1，將透水磚放入水中常溫浸泡24h，測定浸泡前后水體積的變化量V2。由公式1-V1/V2算出透水磚的孔隙率。最終測得平均孔隙率為14.02%，透水系數為0.135mm/s（B級），能夠滿足《標準》要求。

圖1 孔隙率與透水系數關系曲線圖[7]

劈裂抗拉強度的測定選用5塊試塊，在自來水中常溫浸泡24h后，做劈裂抗拉強度試驗。以加荷速度0.4 MPa/s～0.6MPa/s，勻速、連續地加荷，直至試件破壞，記錄破壞荷載。最終測得5塊試塊的抗壓強度平均值為28.3N。由公式fu=0.637*K*P/S[6]算出透水磚的劈裂抗拉強度為3.00MPa。能滿足《標準》要求。

3 總結

實驗結果表明，以水灰比0.37，集灰比3.5，再生骨料占總骨料的1/5所配制的透水磚28D折算劈裂抗拉強度大于3.00MPa，透水系數為B級，滿足《標準》。

本作品應用于人行道等強度要求不高的地方，即避開了黏土磚再生骨料孔隙率大、強度低等缺陷，能夠實現該類透水磚正常使用，實現透水磚的回收利用，降低了透水磚的生產成本，節約大量土地資源；又促進了透水磚的推廣，實現路面透氣透水，有利于推動海綿城市的建設，減輕舊建拆遷給環境帶來的負擔。

本項目的研究仍有一些不足。一是透水系數的實驗值與理論值設計稍有偏差，可能與膠結材料、黏土磚骨料空隙及施工工藝有關；二是本文只提出了滿足透水磚強度及透水系數前提下，再生骨料的最大用量，并未提出集灰比、水灰比及再生骨料所占比例三者最優配合比；三是透水磚耐久性方面，只提出了具體措施，并沒有進行實驗，尚有待于深入研究。

【參考文獻】

[1]鄭偉琴，崔崇等.舊房拆遷廢棄建筑粘土磚的再利用研究[D].南京：南京理工大學，2013.

[2]燕芳，艾紅梅等.廢棄粘土磚對再生水泥熟料燒成及性能的影響[D].遼寧：大連理工大學，2013.

[3]梁科科.建筑垃圾混凝土標準磚實驗研究[J].河北：邯鄲職業技術學院學報，2012， （01）：53-56.

[4]趙陵川.建筑垃圾的現狀、組成及處理技術[J].現代商貿工業，2016，09（23）： 214

[5]宋志斌，黃明君，馬建軍.混凝土透水磚的研制[J].河北工程大學學報，2008，06（02）：13-16.

[6]GB/T25993—2010，透水路面磚和透水路面板[s].北京：中國建筑材料聯合會，2011.

[7]劉富業，孫南屏.生態透水磚配合比設計方法初探[J].廣東：廣東建材，2011，（12）：83-85.

[責任編輯：張濤]