可再生PC環(huán)保磚的性能及應(yīng)用前景分析★

宋昱穎 孟昭博 谷新強(qiáng) 么傳杰 魯萌萌

(1.聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東 聊城 252000; 2.山東聊建集團(tuán)有限公司，山東 聊城 252000)

可再生PC環(huán)保磚的性能及應(yīng)用前景分析★

宋昱穎1孟昭博1*谷新強(qiáng)1么傳杰2魯萌萌2

(1.聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東 聊城 252000; 2.山東聊建集團(tuán)有限公司，山東 聊城 252000)

基于傳統(tǒng)PC磚制備工藝，總結(jié)了其優(yōu)點(diǎn)及不足，提出了一種改進(jìn)的可再生PC環(huán)保磚，對(duì)可再生PC環(huán)保磚的原料選擇及制備方法進(jìn)行了分析，提升了PC磚的各項(xiàng)指標(biāo)，解決了傳統(tǒng)PC磚的耐磨性差、易破損等問題，并對(duì)可再生PC環(huán)保磚進(jìn)行了市場(chǎng)應(yīng)用分析，研究結(jié)果表明：該P(yáng)C磚制作工藝流程簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，市場(chǎng)應(yīng)用前景好。

可再生，PC環(huán)保磚，性能指標(biāo)，傳統(tǒng)PC磚

0 引言

隨著我國(guó)技術(shù)發(fā)展和全民環(huán)保節(jié)能觀念的提高，節(jié)能、環(huán)保等綠色建筑逐漸成為關(guān)注重點(diǎn)，因此，傳統(tǒng)的磚石材料已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)需要，PC(Precast Concrete)磚即為預(yù)制混凝土磚是一種滿足要求的材料環(huán)保、施工節(jié)能、低損耗的磚塊。建筑材料由現(xiàn)場(chǎng)的制作轉(zhuǎn)為廠區(qū)預(yù)制，國(guó)內(nèi)外在預(yù)制混凝土、可再生混凝土領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了較為豐富的成果[1-5]。本文針對(duì)現(xiàn)有磚石材料存在的問題，對(duì)比分析傳統(tǒng)PC磚的優(yōu)缺點(diǎn)，基于傳統(tǒng)PC磚制備工藝，提出一種可再生PC磚制備方法，并對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行了研究，該研究成果對(duì)建筑材料的發(fā)展提供了一個(gè)新思路。

1 傳統(tǒng)PC磚的優(yōu)點(diǎn)及不足

1.1傳統(tǒng)PC磚的優(yōu)點(diǎn)

1)抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度高。

PC磚主要由建筑垃圾及膠凝材料制成，配制后的磚塊抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度分別大于30 MPa，3 MPa，可直接鋪設(shè)行車路面，滿足磚體強(qiáng)度要求。

2)防滑性能良好。

由于PC磚多采用半干性原料擠壓而成，使得PC磚表面較為粗糙，摩擦系數(shù)大，所產(chǎn)生的摩擦力遠(yuǎn)大于表面光滑的石材材料，防滑性能好。該磚體不僅適合鋪設(shè)于室外而且可應(yīng)用于潮濕、雨水天氣較多的地區(qū)。

3)耐久性良好。

PC磚的原材料大部分是無機(jī)材料，耐久性好，不易老化，不易于發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，在無需特殊處理的條件下使用年限完全可以達(dá)到建筑的設(shè)計(jì)要求。

4)防火性能良好。

PC磚采用廢棄的混凝土及膠凝材料制成，均為無機(jī)不燃材料，防火性能優(yōu)良。

5)環(huán)境友好。

PC磚的原材料為建筑垃圾，利用赤泥、電石泥的膠凝特性，使其粘結(jié)在一起。再生產(chǎn)的過程中也沒有產(chǎn)生工業(yè)廢料，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

6)色彩可控性、尺寸靈活。

PC磚原材料內(nèi)可加入色調(diào)相同、顏色統(tǒng)一的彩色骨料及色彩強(qiáng)化劑，并將原料攪拌均勻，使得同一批次的PC磚在顏色上沒有較大的差異，輕松解決了石材等天然材料的顏色、紋理的差異問題。同樣可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，制作不同尺寸規(guī)格的模具，省去了現(xiàn)場(chǎng)切割的工序。

1.2傳統(tǒng)PC磚的不足

1)棱角不完整，有外觀缺陷。

由于采用半干料擠壓成型，未對(duì)PC磚表面做任何處理，易使其出現(xiàn)表面裂紋、麻面、孔洞等缺陷。

2)耐磨性差，不可再生。

沒有特殊加入耐磨材料或設(shè)置耐磨層，PC磚在使用過程中易磨損；傳統(tǒng)PC磚使用過后產(chǎn)生的廢料不可重復(fù)使用，因此不可再生。

2 改進(jìn)后的可再生PC環(huán)保磚原材料及制備工藝

基于傳統(tǒng)PC磚存在的優(yōu)缺點(diǎn)，研究一種可再生PC環(huán)保磚，這種磚體既可以保留現(xiàn)有優(yōu)點(diǎn)又能解決外觀缺陷、不可再生等問題。

2.1原材料的選擇與結(jié)構(gòu)

可再生PC環(huán)保磚主要采用赤泥為膠凝材料，建筑垃圾作為骨料。赤泥具有高鈣、高硅、低鐵的特點(diǎn)，其中氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁及氧化鐵大約為35%,17%,7%，可以代替大部分水泥[6,7]。配制過程中加入礦粉、電石泥等材料提高了混凝土的后期強(qiáng)度[8-10]。建筑垃圾破碎后的大顆粒作為粗骨料，小顆粒作為細(xì)骨料，通過粉料及細(xì)骨料的填充形成致密的一體結(jié)構(gòu)，PC環(huán)保磚結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

PC環(huán)保磚塊既可為長(zhǎng)方體也可以設(shè)計(jì)為其他形狀。磚塊包括上下兩層，上層為耐磨防滑層，下層為致密結(jié)構(gòu)層。該磚塊可用于人行道、車行道、廣場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等的地面鋪設(shè)，且磚塊的耐磨防滑層暴露在地面表層，即耐磨防滑層位于地面表面，提高了磚塊的耐磨性而且還增大了磚塊的防滑性，防滑層厚度為0.5 cm，致密結(jié)構(gòu)層為3 cm～4.5 cm。

致密結(jié)構(gòu)層主要由水泥泥漿、骨料和填料均勻混合組成。水泥泥漿包括赤泥、水泥、粉煤灰和電石泥，成功解決了當(dāng)前赤泥、建筑垃圾、礦渣等工業(yè)廢料可再生資源污染環(huán)境、占地等問題。骨料包括陶料、建筑垃圾破碎后的顆粒、爐渣和碎石。填料包括中砂、建筑垃圾破碎后的顆粒和石粉。耐磨防滑層由金剛砂、石英砂、石粉、水泥、中砂、光亮劑和顏料組成，其中骨料中的建筑垃圾破碎后的顆粒直徑大于填料中建筑垃圾破碎后的顆粒。

2.2制備方法及工藝流程

可再生PC環(huán)保磚的制備步驟：1)面料制備，先將其他原料(石英砂、中砂、水泥、石粉和顏料)混合拌勻，再加入水及光亮劑攪拌均勻；2)基層料制備，先將其他原料(即水及減水劑以外的原料)攪拌混合均勻，再加水及減水劑攪拌均勻，備用；3)磚體成型，采用彩磚生產(chǎn)設(shè)備，振動(dòng)成型；4)厚度檢測(cè)，磚體的厚度為5 cm，制備工藝流程如圖2所示。

可再生PC環(huán)保磚形成機(jī)理是通過水泥與各種砂、石粉的有效結(jié)合，可形成致密、耐磨的保護(hù)層，同時(shí)光亮劑的加入會(huì)使制品的表面光潔度和內(nèi)部致密度提高，增強(qiáng)色彩持久性、耐磨性以及抗侵蝕性，此外會(huì)使混凝土早期強(qiáng)度提高，縮短脫模周期，模具周轉(zhuǎn)加快，降低模具投資。

加工時(shí)，將置于托架上的模具放置輸送帶上，到達(dá)耐磨防滑層下料口，將攪拌好的料下料至模具中，隨后，裝有耐磨防滑層料的模具輸送至耐磨防滑層料振動(dòng)段，通過振動(dòng)模具將耐磨防滑層料均勻鋪設(shè)于模具中，托架確保經(jīng)過耐磨防滑層振動(dòng)段的模具始終位于致密結(jié)構(gòu)層料下料位置的同一直線上，裝有耐磨防滑層料的模具(置于托架上)隨輸送帶到達(dá)致密結(jié)構(gòu)層下料口，將致密結(jié)構(gòu)層料準(zhǔn)確下料至模具中，而后輸送至致密結(jié)構(gòu)層料振動(dòng)段，最后經(jīng)平穩(wěn)輸送至接磚機(jī)架上，完成輕質(zhì)防滑高強(qiáng)、耐磨、可再生的環(huán)保磚的制備。設(shè)備模具的研究也創(chuàng)造了生產(chǎn)力[11]。

3 PC環(huán)保磚與傳統(tǒng)材料的應(yīng)用對(duì)比分析

1)可再生PC環(huán)保磚優(yōu)點(diǎn)及性能指標(biāo)。

PC環(huán)保磚優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、耐磨性好、耐水和耐候性好，達(dá)到了用于鋪設(shè)人行道、車行道、廣場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等的混凝土路面及地面工程的要求，而且搬運(yùn)方便。同時(shí)解決了當(dāng)前市售的采用半干料普通擠壓成型的彩磚，表面粗糙，棱角不完整，抗壓強(qiáng)度低，無光澤的問題，生產(chǎn)過程采用全自動(dòng)的彩磚振動(dòng)成型設(shè)備，規(guī)格統(tǒng)一，施工方便，適宜推廣應(yīng)用。由于陶粒強(qiáng)度高、重量輕，因此制備出來的彩磚比普通磚輕1/5，而且強(qiáng)度高。該類磚采用了70%以上的工業(yè)廢料、廢渣等。研究實(shí)驗(yàn)得出，輕質(zhì)高強(qiáng)、耐磨、可再生的環(huán)保PC磚抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、磨坑長(zhǎng)度、耐磨度，吸水率等均達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，PC環(huán)保磚的性能指標(biāo)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)PC磚。

2)可再生PC環(huán)保磚與傳統(tǒng)PC磚對(duì)比。

PC環(huán)保磚的價(jià)格遠(yuǎn)低于石材等傳統(tǒng)材料，較傳統(tǒng)擠壓成型的PC磚質(zhì)量要好，每平方米的價(jià)位高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)利益上考慮PC環(huán)保磚更占優(yōu)勢(shì)。另外，PC環(huán)保磚成功解決了當(dāng)前赤泥、建筑垃圾、礦渣等工業(yè)廢料可再生資源污染環(huán)境、占地等問題?？稍偕鶳C環(huán)保磚與傳統(tǒng)材料的性能指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1 可再生PC環(huán)保磚與傳統(tǒng)材料的對(duì)比

目前，PC環(huán)保磚應(yīng)用前景較廣，可用于多個(gè)領(lǐng)域：

1)在景觀上的應(yīng)用。由于PC磚體模具簡(jiǎn)單，尺寸豐富，可根據(jù)設(shè)計(jì)師的不同要求達(dá)到理想的造型。因此，該磚體經(jīng)濟(jì)適用、經(jīng)久耐磨，被廣泛運(yùn)用到公園、小區(qū)等一些類的小品當(dāng)中。

2)在景觀道路上的應(yīng)用。PC環(huán)保磚強(qiáng)度較高，耐磨、防滑性能較好，可以用于鋪設(shè)地面，形成較為統(tǒng)一的風(fēng)格，并與綠化園林相結(jié)合，顏色搭配協(xié)調(diào)。目前為止，PC環(huán)保磚已經(jīng)在景觀上有了較多的應(yīng)用，且設(shè)計(jì)施工都較為合理、快捷，以后也將成為市場(chǎng)的熱門選擇。

3)PC環(huán)保磚在建筑上的應(yīng)用。由于制作方便、施工快捷，PC磚也逐漸走進(jìn)建筑市場(chǎng)，并在國(guó)外有許多優(yōu)秀的例子，如德國(guó)開姆尼斯劇院、克羅地亞克爾克體育館等等，都為PC磚的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，也是今后的研究、發(fā)展、應(yīng)用的方向[12]。

4 結(jié)語

1)在原有PC磚上設(shè)置致密層，可大大提高其耐磨性能，并通過振動(dòng)成型，消除傳統(tǒng)半干料擠壓成型的各種缺陷，使得新型PC磚的各項(xiàng)性能指標(biāo)都有較大提升。

2)可再生PC環(huán)保磚經(jīng)濟(jì)效益理想、施工制作方便、市場(chǎng)前景廣闊，同時(shí)也更加符合國(guó)家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

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[12] http://www.360doc.com/content/16/0402/22/1302411_547418537.shtml.

AnalysisontheapplicationprospectandstudyonthepropertiesofrecycledPCenvironmentalprotectionbrick★

SongYuying1MengZhaobo1*GuXinqiang1YaoChuanjie2LuMengmeng2

(1.SchoolofArchitectureandCivilEngineering,LiaochengUniversity,Liaocheng252000,China; 2.ShandongLiaojianGroupCo.,Ltd,Liaocheng252000,China)

Based on the traditional PC brick preparation process and summarized its advantages and disadvantages, this paper put forward a new kind of improved renewable PC environmental protection brick. The raw material selection and preparation methods of recycled PC environmental protection bricks were analyzed. Many indexes of PC brick had been raised. The problems of poor wear resistance and easy breakage of traditional PC bricks were solved. The results show that the new PC brick has the advantages of simple technological process, good performance and market application prospect.

renewable， PC environmental protection brick， performance indicator， traditional PC brick

1009-6825(2017)28-0105-03

2017-07-23★：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(項(xiàng)目編號(hào)：201610447043)；山東省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃(項(xiàng)目編號(hào)：SDYY16102)

宋昱穎(1995- )，女，在讀本科生

孟昭博(1977- )，男，副教授

TU522.1

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