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(xué)，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(xué)，江蘇 南京 210014）

摘 要：玻璃輕石是通過(guò)再生資源化技術(shù)將廢舊玻璃改造而成。其與水土相融和多孔質(zhì)輕抗壓等特性，符合我國(guó)城市綠化、城市海綿體建設(shè)的資材要求。通過(guò)在屋頂綠化、生態(tài)停車場(chǎng)雨水收集、生態(tài)浮島等工程方面的應(yīng)用研究，驗(yàn)證了玻璃輕石產(chǎn)品在綠色“海綿”工程的獨(dú)特功能和明顯效果。

關(guān)鍵詞：玻璃輕石；“海綿城市”屋頂綠化；生態(tài)停車場(chǎng)雨水收集；生態(tài)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(zhuǎn)化為再生利用，形成新型的玻璃資源循環(huán)利用體系，符合我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的總目標(biāo)。再生資源化技術(shù)產(chǎn)生的玻璃輕石產(chǎn)品，不僅可以解決廢舊玻璃的處理問(wèn)題，也為建筑節(jié)能、綠色環(huán)保、低碳高效及海綿城市建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”的十二五國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)起到積極的促進(jìn)作用。

利用玻璃輕石具有的無(wú)機(jī)、輕質(zhì)、多孔、阻燃及吸排水特性進(jìn)行了屋頂綠化、生態(tài)停車場(chǎng)雨水收集等工程。效果顯示已經(jīng)達(dá)到了我國(guó)城市綠化和海綿城市的相關(guān)規(guī)范和要求，取得了成功的初步經(jīng)驗(yàn)和進(jìn)一步拓展的新概念、新思路。值得認(rèn)真總結(jié)和推廣。

2　玻璃輕石的由來(lái)及特性

2.1由來(lái)

玻璃輕石材料來(lái)源為廢棄平板玻璃或瓶玻璃（鈉鈣硅酸鹽玻璃）。生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述：對(duì)廢舊玻璃進(jìn)行機(jī)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(fā)泡→急冷破碎→整形后包裝。如此制得以硅酸鹽質(zhì)體為泡壁的、外形不規(guī)則的塊狀發(fā)泡體。由于打造出的玻璃發(fā)泡體已經(jīng)不是原來(lái)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(zhì)“石頭”，特定義為玻璃輕石（如圖1所示）。

玻璃輕石是受日本環(huán)保輕石（スーパーソル）的啟發(fā)，在國(guó)內(nèi)首先研究開發(fā)成功并命名。其性能和用途均超過(guò)其它類似產(chǎn)品。通過(guò)生產(chǎn)工藝的控制可以調(diào)整發(fā)泡體內(nèi)獨(dú)立孔、連通孔及毛細(xì)孔的比率，可產(chǎn)出在不同應(yīng)用領(lǐng)域中所需特性的玻璃輕石產(chǎn)品。該制造過(guò)程最終是把廢舊玻璃這種危險(xiǎn)的固廢垃圾處理成為環(huán)保、多功能、多用途、無(wú)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(nèi)可任意調(diào)節(jié)。根據(jù)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(chǎn)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(jiǎn)單、安全易于推廣。

2.2.4玻璃輕石的氣孔一般為數(shù)微米到5mm以內(nèi)孔徑的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。微生物的大小約為0.5μm～5μm，原生動(dòng)物約5μm～250μm，后生動(dòng)物大小在數(shù)毫米以下，通過(guò)這些生物共存、形成生物鏈，可以達(dá)到促進(jìn)水質(zhì)凈化的作用。所以玻璃輕石優(yōu)于活性炭具有作為微生物在水中生存載體的良好條件?？梢詾樗形⑸锾峁┥娣毖芎突顒?dòng)場(chǎng)所。

3　應(yīng)用于屋頂綠化工程

3.1基本信息

時(shí)間2013年10月，2014年11月，地點(diǎn)江蘇省無(wú)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(shè)計(jì)施工

根據(jù)現(xiàn)有的相關(guān)大樓建設(shè)的安全承載資料分析確定，金林、京澄辦公樓樓頂?shù)脑O(shè)計(jì)綠化適合做簡(jiǎn)約式屋頂綠化；船用新工房樓頂設(shè)計(jì)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(jié)團(tuán)、滋生害蟲且維護(hù)保養(yǎng)工作量大，當(dāng)雨季水保和狀態(tài)時(shí)頂樓樓層承壓將會(huì)增加很大。利用玻璃輕石多孔吸濕、顆粒疏松的特性進(jìn)行樓頂綠化土壤改良和鋪設(shè)蓄排水層（如圖2所示），施工簡(jiǎn)單方便（如圖3所示）。

3.3實(shí)效圖解

玻璃輕石在屋頂綠化中用作基質(zhì)層的土壤改良和蓄排水層與傳統(tǒng)屋頂綠化相比優(yōu)勢(shì)明顯，效果也十分突出。在2015年夏天的幾次大暴雨和連續(xù)高溫暴曬的情況下凸顯出海綿體工程效應(yīng)。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(zhǎng)狀態(tài)（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(shí)候每天能保持在比較適宜的溫度。

4　應(yīng)用于生態(tài)停車場(chǎng)雨水收集工程

4.1基本信息

時(shí)間2013年10月，2014年12月，地點(diǎn)江蘇省無(wú)錫市江陰紅豆村古塘街名稱金林鋁型材公司生態(tài)停車場(chǎng)；京澄玻璃與船用玻璃廠生態(tài)停車場(chǎng)雨水收集系統(tǒng)。

4.2設(shè)計(jì)施工

改變露天停車場(chǎng)慣用的水泥、柏油硬化層建設(shè)模式，設(shè)計(jì)采用柵格透水鋪裝路面保證雨水能及時(shí)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(yīng)和對(duì)在停車輛的熱烘烤作用；

生態(tài)停車場(chǎng)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(zhì)，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(chǎng)最下面鋪設(shè)蓄排水層的主要材料，收集的雨水經(jīng)過(guò)下沉、過(guò)濾、凈化后可通過(guò)提升再利用，如果雨水收集飽和則可以自動(dòng)通過(guò)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(shí)為停車區(qū)疏水排澇，并經(jīng)過(guò)該雨水收集系統(tǒng)進(jìn)行沉淀過(guò)濾凈化后達(dá)到可提升回收利用的目的。

4.3實(shí)效圖解

生態(tài)停車場(chǎng)路面滲水功能良好，無(wú)論是在雨中還是在雨后均無(wú)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(xiàn)了這種雨水收集工程的優(yōu)勢(shì)。由于玻璃輕石是由穩(wěn)定的無(wú)機(jī)質(zhì)（主要是硅鈣納）組成。無(wú)毒害、無(wú)污染、無(wú)揮發(fā)、長(zhǎng)久使用不會(huì)產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)，性質(zhì)穩(wěn)定且具有大量均勻分布的氣孔，能夠調(diào)整水中微生物繁殖環(huán)境，促使生物膜產(chǎn)生，具有良好的水質(zhì)凈化功能并可達(dá)到回收使用條件。如果使用其它材料，收集到的雨水往往會(huì)逐漸變色、混濁、大腸菌群類將大量發(fā)生無(wú)法使用。

5　討論與展望

玻璃輕石在屋頂綠化中的應(yīng)用，改變了屋頂綠化工程傳統(tǒng)意義上的設(shè)計(jì)思路和施工用材，利用玻璃輕石輕質(zhì)多孔、顆粒疏松的特性進(jìn)行樓頂綠化土壤改良和鋪設(shè)蓄排水層施工簡(jiǎn)單方便效果好?？梢杂行Ы档晚敇菢菍觽鹘y(tǒng)綠化承壓的1/3以上，明顯起到排水（多雨時(shí)）、保水（少雨時(shí)）、減少維護(hù)、促進(jìn)植物生長(zhǎng)、隔熱保溫、防火、降低城市局部熱島效應(yīng)和美化綠化作用。因此，玻璃輕石的這種獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)最有可能成為屋頂綠化的升級(jí)用材。

在生態(tài)停車場(chǎng)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(tǒng)設(shè)計(jì)和施工，起到了美化環(huán)境緩解車內(nèi)高溫并在遭遇暴雨時(shí)可以把地面水基本消化在綠色停車場(chǎng)實(shí)驗(yàn)工程之內(nèi)，避免水淹效果明顯。初步體現(xiàn)了“海綿體”對(duì)雨水的下滲、滯蓄、凈化、回用，最后剩余部分徑流通過(guò)管網(wǎng)外排的內(nèi)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(chǔ)水設(shè)備，只用透水膜和隔水膜，加上玻璃輕石組合起來(lái)，就可簡(jiǎn)單地興建類大小各異的“地下水庫(kù)”。

南京林業(yè)大學(xué)博士俞偉曾經(jīng)對(duì)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(guò)測(cè)試分析并發(fā)表了論文。認(rèn)為玻璃輕石由于其多孔、高強(qiáng)的特征，在透氣性和耐壓性方面均要優(yōu)于塑料排（蓄）水板，尤其在增加鋪設(shè)厚度的情況下其蓄水性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排（蓄）水板。而陶粒在性能和成本方面均不占優(yōu)。屋頂綠化、生態(tài)停車場(chǎng)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(jiǎn)單、方便，易于推廣。

城市綠化和“海綿城市”的建設(shè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程。玻璃輕石在綠色“海綿”工程中所起的作用體現(xiàn)了玻璃資源循環(huán)利用體系在國(guó)計(jì)民生和社會(huì)科技進(jìn)步發(fā)展的價(jià)值。變廢為寶將廢舊玻璃打造為基礎(chǔ)建設(shè)中廣泛使用的新資材，是利國(guó)利民不可動(dòng)搖方向和目標(biāo)。必須堅(jiān)持為玻璃輕石的拓展、改進(jìn)和完善作出不懈努力。期盼不久的將來(lái)能夠出現(xiàn)更多的玻璃輕石應(yīng)用于不同領(lǐng)域的示范工程之中，切實(shí)起到推動(dòng)我國(guó)生態(tài)環(huán)境科學(xué)發(fā)展的積極作用。

參考文獻(xiàn)

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

中圖分類號(hào)：TQ171

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