废旧烧结黏土砖再生骨料制透水砖

何乃福　朱蕾　张震　李姗姗　黄贲

【摘 要】通过废旧烧结黏土砖再生骨料（下简称“再生骨料”）、石子、32.5标号水泥等原料，制作人行道路面透水砖，以解决废旧烧结黏土砖因孔隙率大、强度低等缺陷以致回收利用率低的问题。实验按GB/T25993—2010《透水路面砖和透水路面板》标准（下简称《标准》），调整水灰比为0.37、集灰比为3.5，在满足劈裂抗拉强度和透水系数的前提下，调整再生骨料的最大比例为1/5。根据以上参数所配制的透水砖28D劈裂抗拉强度大于3.00MPa，透水系数B级，满足《标准》要求。

【关键词】废旧烧结黏土砖；再生骨料；透水砖

0 引言

近10年来，我国房地产业超前发展，产生了大量的建筑垃圾，占用土地资源[4]。目前主要利用废旧混凝土再生骨料制备再生混凝土，具有巨大的社会效益、经济效益和环境效益。但废旧烧结黏土砖因孔隙率大、强度低等缺陷，回收利用率低。随着海绵城市建设的兴起，我国正在努力实现雨水的积存和渗透，促进其与地表水及地下水的平衡。

透水砖是由水泥、水和不连续粒级骨料组成，形成多孔的堆积结构，与普通砖相比，具有良好的透气性和透水性。将其铺设于人行路面或者休闲广场，能够有效缓解“城市热岛效应”，促进海绵城市的实现，减少内涝或者旱灾现象。

本文利用废旧黏土砖再生骨料制造强度要求不高的人行道路面透水砖，实现废旧黏土砖的回收利用，同时提高地面的透气性、透水性，减少城市绿化灌溉频率，减少路面排水设施、降低城市洪患，为海绵城市的实现奉献力量。

1 原料及设计思路

1.1 原料

水泥：选用32.5标号普通硅酸盐水泥，其表观密度为3g/cm3。

骨料：采用人工挑拣、压碎废旧烧结黏土砖，筛分出公称粒径2.5～5mm单粒级颗粒；再生骨料与同粒级天然石子按初始比1：2混合、清洗、晾干，配置碎石骨料。实验测得，石子表观密度为2.40 g/cm3，再生骨料表观密度为2.16 g/cm3。

水：选用自来水。

养护剂：选用上海楷顺化工有限公司喷涂混凝土养护剂。隔绝透水砖表面水泥与空气，提高透水砖的耐久性。

1.2 设计思路

本设计以初始集灰比4.0，初始水灰比0.35计算透水砖的各原料质量。并以“透水砖的体积为各集料体积与空隙体积之和”进行理论计算，得孔隙率为18.6%，透水系数0.26（A级），能够满足透水要求，理论上具有可行性。因此开始进行试块试配，并按照《标准》进行性能测定。根据实验过程中的和易性、实验强度和透水系数的要求调整配合比。在满足强度及透水系数的条件下，调整出再生骨料的最大比例。最终确定按集灰比为3.5，水灰比为0.37，废旧烧结黏土砖占总骨料的1/5，制作出的透水砖能够满足《标准》要求，实现废旧烧结黏土砖的回收利用。最后运用混凝土养护剂涂膜处理的方法提高透水砖的耐久性。

2 试件制作及性能测定

实验按《标准》进行试件制作及性能测定。

2.1 試件制作

本项目采用水泥包裹法对透水砖的原料进行搅拌，即先将再生骨料与天然骨料以1：4混合均匀，加入8%～10%水搅拌20s，制得饱和面干的混合碎石集料；再以集灰比3.5加入水泥，搅拌90s[7]，制得包裹有水泥的包裹料；最后加入剩余的90%～92%水并充分搅拌。

搅拌均匀后，将材料分5层物装入200mm×100mm×60mm模具中，每层每次插捣20次。插捣时，应注意边角，从边缘向中心均匀填铺。试块制作好后，在标准养护条件下养护30h后拆模。在室内放置2h，再放入标准养护室内养护7d，之后取出试块，等试块表面干燥后，按照《标准》测试透水砖透水系数和劈裂抗拉强度[6]。

2.2 性能测定

透水系数的测定比较困难。本项目先测定三块试块孔隙率，再查阅文献，参考孔隙率与透水系数关系曲线图（如图1）[7]，便能推出透水砖的透水系数。

首先向带有刻度的水缸中加自来水，直至能完全浸泡透水砖并读数。测量透水砖的表观体积V1，将透水砖放入水中常温浸泡24h，测定浸泡前后水体积的变化量V2。由公式1-V1/V2算出透水砖的孔隙率。最终测得平均孔隙率为14.02%，透水系数为0.135mm/s（B级），能够满足《标准》要求。

图1 孔隙率与透水系数关系曲线图[7]

劈裂抗拉强度的测定选用5块试块，在自来水中常温浸泡24h后，做劈裂抗拉强度试验。以加荷速度0.4 MPa/s～0.6MPa/s，匀速、连续地加荷，直至试件破坏，记录破坏荷载。最终测得5块试块的抗压强度平均值为28.3N。由公式fu=0.637*K*P/S[6]算出透水砖的劈裂抗拉强度为3.00MPa。能满足《标准》要求。

3 总结

实验结果表明，以水灰比0.37，集灰比3.5，再生骨料占总骨料的1/5所配制的透水砖28D折算劈裂抗拉强度大于3.00MPa，透水系数为B级，满足《标准》。

本作品应用于人行道等强度要求不高的地方，即避开了黏土砖再生骨料孔隙率大、强度低等缺陷，能够实现该类透水砖正常使用，实现透水砖的回收利用，降低了透水砖的生产成本，节约大量土地资源；又促进了透水砖的推广，实现路面透气透水，有利于推动海绵城市的建设，减轻旧建拆迁给环境带来的负担。

本项目的研究仍有一些不足。一是透水系数的实验值与理论值设计稍有偏差，可能与胶结材料、黏土砖骨料空隙及施工工艺有关；二是本文只提出了满足透水砖强度及透水系数前提下，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优配合比；三是透水砖耐久性方面，只提出了具体措施，并没有进行实验，尚有待于深入研究。

【参考文献】

[1]郑伟琴，崔崇等.旧房拆迁废弃建筑粘土砖的再利用研究[D].南京：南京理工大学，2013.

[2]燕芳，艾红梅等.废弃粘土砖对再生水泥熟料烧成及性能的影响[D].辽宁：大连理工大学，2013.

[3]梁科科.建筑垃圾混凝土标准砖实验研究[J].河北：邯郸职业技术学院学报，2012， （01）：53-56.

[4]赵陵川.建筑垃圾的现状、组成及处理技术[J].现代商贸工业，2016，09（23）： 214

[5]宋志斌，黄明君，马建军.混凝土透水砖的研制[J].河北工程大学学报，2008，06（02）：13-16.

[6]GB/T25993—2010，透水路面砖和透水路面板[s].北京：中国建筑材料联合会，2011.

[7]刘富业，孙南屏.生态透水砖配合比设计方法初探[J].广东：广东建材，2011，（12）：83-85.

[责任编辑：张涛]