海绵城市建设关键材料

董大鹏 李祥彬

摘   要：海绵城市建设是个系统地雨水分散、引流和收集的多体系集合系统。在海绵城市建设工程中，首要解决的问题，便是与雨水初次接触材料的透水与分散问题。为此，我司通过使用建筑垃圾作为原材料，以水泥作为胶结材料，以蒸压制备工艺，成功制备得到透水量为1725mL/24h，标准抗压强度为35MPa的高性能透水砖。研究表明，再生透水砖不仅可实现高效透水，避免雨水聚积，导致内涝等城市隐患，而且抗压强度较高，可在较多工程，特别是复杂荷载条件下的工程应用，有效地保证了所生产的再生透水砖的商业应用前景。在海绵城市建设中，使用再生透水砖不仅可实现建筑垃圾的再生利用，变废为宝，减轻城市环境的压力，而且还能形成海绵城市建设的关键材料，具有广阔的商业应用前景，因而具有非常重要的经济、环境和社会意义。

关键词：海绵城市  建筑垃圾  再生透水砖

中图分类号：TU50                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）02（a）-0043-02

近年来，随着城市化进程的不断加速，城镇人口急剧增长，城市的基本建设面临着空前的压力[1-2]。由于以往城市规划中排水系统规划不完善，排水系统建设不规范等问题，导致城市，特别是如武汉、广州等大型城市，很容易出现积水内涝问题。这种积水内涝，不仅会直接威胁群众生命和财产安全，而且还严重污染城市环境，并可能引发疾病传播，危害重大。此外，城市建设为硬路面建设，路面往往铺设混凝土、砖等透水性差的材料，导致土壤丧失了原本具有的涵水—蒸发功能，会扰动区域微气候，进而对大气环境产生影响[3-5]。因此，恢复土壤的气候调节能力，缓解城市积水内涝问题具有重要的社会、环保和经济意义。

海绵城市概念正是着眼于解决上述问题的重大举措。具体来说，海绵城市旨在建设一个可涵水蓄水，水分可自然蒸发的城市系统[6]。在海绵城市建设中，海绵城市道路是核心。通过专门的设计，海绵城市道路需要不仅能分散、吸收降雨，而且还要使水分能够较为自由地蒸发，从而缓解传统城市硬路面对微气候造成的影响。在海绵城市道路建设中，首先需要使用的材料便是道路铺砖。本文将结合我公司生产的再生透水砖从生产背景、技术指标、在海绵城市应用前景等方面分析再生透水砖在海绵城市建设中的角色和重要性。

1  再生透水砖的生产背景

建筑垃圾是当前世界上最大的垃圾源之一。据统计，我国年产生建筑垃圾约20亿t，占用土地140万亩。建筑垃圾的危害也是多方面的。一方面，建筑垃圾的堆放会占用土地，提高土地的碱性，影响土地性质，进而对水体和大气环境均造成严重污染;另一方面，由于建筑垃圾尚无有效的处理方法，往往无序堆放，影响城市形象。目前，如何高效地处理和利用建筑垃圾已经成为相关研究方向的一个重要课题[3-7]。

为实现高效利用建筑垃圾，促进城市环境健康可持续发展，我司开展了使用建筑垃圾作为原材料的再生透水砖的制备工作。通过高度自动化生产设备，我司实现了建筑垃圾的高效再利用，极大地减轻了城市环境的污染，同时，再生透水砖的发展也与当前我国海绵城市建设事业的发展相契合，因而具有广阔的市场前景[5]。

2  再生透水砖的制备及性能

2.1 再生透水砖的制备

再生透水砖的制备材料及工艺是实现海绵城市建设的最关键一步。在我公司，再生透水砖的制备原料是经过筛分破碎后的建筑垃圾颗粒。选用级配较大、粒径集中的建筑垃圾颗粒作为骨料，以水泥作为胶凝材料，通过压力设备挤压成型，制备成形式多样、色彩丰富的再生透水砖，如图1所示。特别需要指出的是，再生透水砖表面涂上一层耐磨石英砂，不仅美观，而且耐磨耐用，使用于多种工程，包括人行道、停车场、透水景观铺装等。

2.2 再生透水砖的透水性能

测试表明，我司使用建筑垃圾颗粒制备的再生透水砖透水率为0.02ml/s，换算成24h透水量则为1725ml/24h。研究发现，24h透水量远大于目前人类监测到的各种降雨量，如图2所示。

从图2可以明显地看出，再生透水砖24h透水量远大于大暴雨降雨量（100～250ml/24h）。因此，再生透水砖非常符合海绵城市建设的工程要求，能够在较大降雨情况下，迅速透水，将降雨引流至海绵城市工程中，实现涵水和蓄水的目标。此外，由于再生透水砖透水量大，孔隙较大，因此，在较大降雨情况下，不会发生积水情况，进而可避免形式内涝式城市水患。这对城市的健康可持续发展具有重要的意义。

2.3 再生透水砖力学强度

对于基础设施建设材料来说，力学强度是非常关键的性能指标，决定了材料的适用领域。再生透水砖通常可作为道路、人行道、停车场等路面铺砖，在正常使用阶段，需承受较大的荷载，特别是遭受汽车车轮集中荷载的作用。因此，力学强度对于海绵城市用多孔砖来说是至关重要的。

根据《GB/T 4111-2013 混凝土砌块和砖试验方法》，我司生产的再生透水砖标准抗压强度为35MPa，达到MU30标准。此外，再生透水砖颗粒级配大，孔隙率高，可实现与砂浆更为紧密的粘结，从而可使得再生透水砖砌体强度更大。这充分保证了再生透水砖的应用领域，实现了再生透水砖在诸多复杂荷载工程中的广泛应用。

3  再生透水砖在海绵城市建设中的应用前景展望

中央政治局常委、国务院总理李克强认为：“发展建筑垃圾资源化利用这类环保产业一举多得，也是具有巨大潜力的增长点，请住建部商发改委等部门专题研究，明确责任分工，健全管理体制，统筹提出综合性政策措施，真正实现变废为宝，推动循环经济发展取得更大成效”。在此背景下，多部委和多地政府部分出台了一些列扶持建筑垃圾再生利用的政策，并给予了相关产业的在税收、补贴、土地、经营方面的优惠，这极大地保证了再生透水砖行业的快速发展。

在海绵城市建设中，透水砖是首先与雨水接触的材料。海绵城市用砖要求首先是透水量大，其次是抗压强度要满足要求。而使用再生建筑垃圾颗粒制备的再生透水砖，具有颗粒大，砖体孔隙率高，这种因材料自生特点而形成的孔隙结构恰恰是海绵城市建设所需的微结构。可以说，再生透水砖天生就是为海绵城市建设而生的。从这一点不难看出，再生透水砖在海绵城市建设中的应用前景是巨大的。

4  结语

本文从海绵城市建设的关键材料作为切入点，研究了再生透水砖的生产背景，性能指标以及在海绵城市建设中的商业应用展望，得到了以下几点结论：

（1）我司生产的再生透水砖透水量为1725ml/24h，标准抗压强度为35MPa的高性能透水砖，不仅可实现高效透水，避免雨水聚积，导致内涝等城市隐患，而且抗压强度较高，可在较多工程，特别是复杂荷载条件下的工程应用，有效地保证了所生产的再生透水砖的商业应用前景。

（2）在海绵城市建设中，使用再生透水砖不仅可实现建筑垃圾的再生利用，变废为宝，减轻城市环境的压力，而且还能形成海绵城市建设的关键材料，拥有广阔的商业应用前景，具有非常重要的经济、环境和社会意义。

参考文献

[1] 董淑秋，韩志刚.基于“生态海绵城市”构建的雨水利用规划研究[J].城市发展研究，2011，18（12）：37-41.

[2] 俞孔坚，李迪华，袁弘，等.“海綿城市”理论与实践[J].城市规划，2015，39（6）：26-36.

[3] 李瑜.变废为宝利用建筑垃圾生产再生透水砖[J].砖瓦， 2016（5）：64.

[4] 夏伟东，陆沈磊，郁莉强，等.建筑废弃物再生骨料在海绵型城市建设中的应用[J].江苏建材， 2016（4）：21-22.

[5] 俞孔坚.海绵城市的三大关键策略：消纳、减速与适应[J].南方建筑，2015（3）：4-7.

[6] 薛俊，刘军，季明旭.以再生建筑混凝土为骨料制备透水砖[J].武汉工程大学学报，2012，34（5）：51-55.

[7] 李翠玲，范永法.再生骨料透水砖的试验研究及应用[J]. 广东建材，2012，28（2）：28-30.