海綿城市建設(shè)關(guān)鍵材料

董大鵬 李祥彬

摘 ? 要：海綿城市建設(shè)是個(gè)系統(tǒng)地雨水分散、引流和收集的多體系集合系統(tǒng)。在海綿城市建設(shè)工程中，首要解決的問題，便是與雨水初次接觸材料的透水與分散問題。為此，我司通過使用建筑垃圾作為原材料，以水泥作為膠結(jié)材料，以蒸壓制備工藝，成功制備得到透水量為1725mL/24h，標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為35MPa的高性能透水磚。研究表明，再生透水磚不僅可實(shí)現(xiàn)高效透水，避免雨水聚積，導(dǎo)致內(nèi)澇等城市隱患，而且抗壓強(qiáng)度較高，可在較多工程，特別是復(fù)雜荷載條件下的工程應(yīng)用，有效地保證了所生產(chǎn)的再生透水磚的商業(yè)應(yīng)用前景。在海綿城市建設(shè)中，使用再生透水磚不僅可實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的再生利用，變廢為寶，減輕城市環(huán)境的壓力，而且還能形成海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵材料，具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景，因而具有非常重要的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會意義。

關(guān)鍵詞：海綿城市 ?建筑垃圾 ?再生透水磚

中圖分類號：TU50 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（a）-0043-02

近年來，隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，城鎮(zhèn)人口急劇增長，城市的基本建設(shè)面臨著空前的壓力[1-2]。由于以往城市規(guī)劃中排水系統(tǒng)規(guī)劃不完善，排水系統(tǒng)建設(shè)不規(guī)范等問題，導(dǎo)致城市，特別是如武漢、廣州等大型城市，很容易出現(xiàn)積水內(nèi)澇問題。這種積水內(nèi)澇，不僅會直接威脅群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全，而且還嚴(yán)重污染城市環(huán)境，并可能引發(fā)疾病傳播，危害重大。此外，城市建設(shè)為硬路面建設(shè)，路面往往鋪設(shè)混凝土、磚等透水性差的材料，導(dǎo)致土壤喪失了原本具有的涵水—蒸發(fā)功能，會擾動區(qū)域微氣候，進(jìn)而對大氣環(huán)境產(chǎn)生影響[3-5]。因此，恢復(fù)土壤的氣候調(diào)節(jié)能力，緩解城市積水內(nèi)澇問題具有重要的社會、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)意義。

海綿城市概念正是著眼于解決上述問題的重大舉措。具體來說，海綿城市旨在建設(shè)一個(gè)可涵水蓄水，水分可自然蒸發(fā)的城市系統(tǒng)[6]。在海綿城市建設(shè)中，海綿城市道路是核心。通過專門的設(shè)計(jì)，海綿城市道路需要不僅能分散、吸收降雨，而且還要使水分能夠較為自由地蒸發(fā)，從而緩解傳統(tǒng)城市硬路面對微氣候造成的影響。在海綿城市道路建設(shè)中，首先需要使用的材料便是道路鋪磚。本文將結(jié)合我公司生產(chǎn)的再生透水磚從生產(chǎn)背景、技術(shù)指標(biāo)、在海綿城市應(yīng)用前景等方面分析再生透水磚在海綿城市建設(shè)中的角色和重要性。

1 ?再生透水磚的生產(chǎn)背景

建筑垃圾是當(dāng)前世界上最大的垃圾源之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國年產(chǎn)生建筑垃圾約20億t，占用土地140萬畝。建筑垃圾的危害也是多方面的。一方面，建筑垃圾的堆放會占用土地，提高土地的堿性，影響土地性質(zhì)，進(jìn)而對水體和大氣環(huán)境均造成嚴(yán)重污染;另一方面，由于建筑垃圾尚無有效的處理方法，往往無序堆放，影響城市形象。目前，如何高效地處理和利用建筑垃圾已經(jīng)成為相關(guān)研究方向的一個(gè)重要課題[3-7]。

為實(shí)現(xiàn)高效利用建筑垃圾，促進(jìn)城市環(huán)境健康可持續(xù)發(fā)展，我司開展了使用建筑垃圾作為原材料的再生透水磚的制備工作。通過高度自動化生產(chǎn)設(shè)備，我司實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾的高效再利用，極大地減輕了城市環(huán)境的污染，同時(shí)，再生透水磚的發(fā)展也與當(dāng)前我國海綿城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展相契合，因而具有廣闊的市場前景[5]。

2 ?再生透水磚的制備及性能

2.1 再生透水磚的制備

再生透水磚的制備材料及工藝是實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)的最關(guān)鍵一步。在我公司，再生透水磚的制備原料是經(jīng)過篩分破碎后的建筑垃圾顆粒。選用級配較大、粒徑集中的建筑垃圾顆粒作為骨料，以水泥作為膠凝材料，通過壓力設(shè)備擠壓成型，制備成形式多樣、色彩豐富的再生透水磚，如圖1所示。特別需要指出的是，再生透水磚表面涂上一層耐磨石英砂，不僅美觀，而且耐磨耐用，使用于多種工程，包括人行道、停車場、透水景觀鋪裝等。

2.2 再生透水磚的透水性能

測試表明，我司使用建筑垃圾顆粒制備的再生透水磚透水率為0.02ml/s，換算成24h透水量則為1725ml/24h。研究發(fā)現(xiàn)，24h透水量遠(yuǎn)大于目前人類監(jiān)測到的各種降雨量，如圖2所示。

從圖2可以明顯地看出，再生透水磚24h透水量遠(yuǎn)大于大暴雨降雨量（100～250ml/24h）。因此，再生透水磚非常符合海綿城市建設(shè)的工程要求，能夠在較大降雨情況下，迅速透水，將降雨引流至海綿城市工程中，實(shí)現(xiàn)涵水和蓄水的目標(biāo)。此外，由于再生透水磚透水量大，孔隙較大，因此，在較大降雨情況下，不會發(fā)生積水情況，進(jìn)而可避免形式內(nèi)澇式城市水患。這對城市的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

2.3 再生透水磚力學(xué)強(qiáng)度

對于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)材料來說，力學(xué)強(qiáng)度是非常關(guān)鍵的性能指標(biāo)，決定了材料的適用領(lǐng)域。再生透水磚通?？勺鳛榈缆?、人行道、停車場等路面鋪磚，在正常使用階段，需承受較大的荷載，特別是遭受汽車車輪集中荷載的作用。因此，力學(xué)強(qiáng)度對于海綿城市用多孔磚來說是至關(guān)重要的。

根據(jù)《GB/T 4111-2013 混凝土砌塊和磚試驗(yàn)方法》，我司生產(chǎn)的再生透水磚標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為35MPa，達(dá)到MU30標(biāo)準(zhǔn)。此外，再生透水磚顆粒級配大，孔隙率高，可實(shí)現(xiàn)與砂漿更為緊密的粘結(jié)，從而可使得再生透水磚砌體強(qiáng)度更大。這充分保證了再生透水磚的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了再生透水磚在諸多復(fù)雜荷載工程中的廣泛應(yīng)用。

3 ?再生透水磚在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用前景展望

中央政治局常委、國務(wù)院總理李克強(qiáng)認(rèn)為：“發(fā)展建筑垃圾資源化利用這類環(huán)保產(chǎn)業(yè)一舉多得，也是具有巨大潛力的增長點(diǎn)，請住建部商發(fā)改委等部門專題研究，明確責(zé)任分工，健全管理體制，統(tǒng)籌提出綜合性政策措施，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶，推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得更大成效”。在此背景下，多部委和多地政府部分出臺了一些列扶持建筑垃圾再生利用的政策，并給予了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的在稅收、補(bǔ)貼、土地、經(jīng)營方面的優(yōu)惠，這極大地保證了再生透水磚行業(yè)的快速發(fā)展。

在海綿城市建設(shè)中，透水磚是首先與雨水接觸的材料。海綿城市用磚要求首先是透水量大，其次是抗壓強(qiáng)度要滿足要求。而使用再生建筑垃圾顆粒制備的再生透水磚，具有顆粒大，磚體孔隙率高，這種因材料自生特點(diǎn)而形成的孔隙結(jié)構(gòu)恰恰是海綿城市建設(shè)所需的微結(jié)構(gòu)?？梢哉f，再生透水磚天生就是為海綿城市建設(shè)而生的。從這一點(diǎn)不難看出，再生透水磚在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用前景是巨大的。

4 ?結(jié)語

本文從海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵材料作為切入點(diǎn)，研究了再生透水磚的生產(chǎn)背景，性能指標(biāo)以及在海綿城市建設(shè)中的商業(yè)應(yīng)用展望，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）我司生產(chǎn)的再生透水磚透水量為1725ml/24h，標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為35MPa的高性能透水磚，不僅可實(shí)現(xiàn)高效透水，避免雨水聚積，導(dǎo)致內(nèi)澇等城市隱患，而且抗壓強(qiáng)度較高，可在較多工程，特別是復(fù)雜荷載條件下的工程應(yīng)用，有效地保證了所生產(chǎn)的再生透水磚的商業(yè)應(yīng)用前景。

（2）在海綿城市建設(shè)中，使用再生透水磚不僅可實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的再生利用，變廢為寶，減輕城市環(huán)境的壓力，而且還能形成海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵材料，擁有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 董淑秋，韓志剛.基于“生態(tài)海綿城市”構(gòu)建的雨水利用規(guī)劃研究[J].城市發(fā)展研究，2011，18（12）：37-41.

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