可再生PC環保磚的性能及應用前景分析★

宋昱穎 孟昭博 谷新強 么傳杰 魯萌萌

(1.聊城大學建筑工程學院，山東 聊城 252000; 2.山東聊建集團有限公司，山東 聊城 252000)

可再生PC環保磚的性能及應用前景分析★

宋昱穎1孟昭博1*谷新強1么傳杰2魯萌萌2

(1.聊城大學建筑工程學院，山東 聊城 252000; 2.山東聊建集團有限公司，山東 聊城 252000)

基于傳統PC磚制備工藝，總結了其優點及不足，提出了一種改進的可再生PC環保磚，對可再生PC環保磚的原料選擇及制備方法進行了分析，提升了PC磚的各項指標，解決了傳統PC磚的耐磨性差、易破損等問題，并對可再生PC環保磚進行了市場應用分析，研究結果表明：該PC磚制作工藝流程簡單，性能優良，市場應用前景好。

可再生，PC環保磚，性能指標，傳統PC磚

0 引言

隨著我國技術發展和全民環保節能觀念的提高，節能、環保等綠色建筑逐漸成為關注重點，因此，傳統的磚石材料已經不能滿足市場需要，PC(Precast Concrete)磚即為預制混凝土磚是一種滿足要求的材料環保、施工節能、低損耗的磚塊。建筑材料由現場的制作轉為廠區預制，國內外在預制混凝土、可再生混凝土領域的研究已經取得了較為豐富的成果[1-5]。本文針對現有磚石材料存在的問題，對比分析傳統PC磚的優缺點，基于傳統PC磚制備工藝，提出一種可再生PC磚制備方法，并對其性能指標進行了研究，該研究成果對建筑材料的發展提供了一個新思路。

1 傳統PC磚的優點及不足

1.1傳統PC磚的優點

1)抗壓強度、抗折強度高。

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度及抗折強度分別大于30 MPa，3 MPa，可直接鋪設行車路面，滿足磚體強度要求。

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，摩擦系數大，所產生的摩擦力遠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于室外而且可應用于潮濕、雨水天氣較多的地區。

3)耐久性良好。

PC磚的原材料大部分是無機材料，耐久性好，不易老化，不易于發生腐蝕現象，在無需特殊處理的條件下使用年限完全可以達到建筑的設計要求。

4)防火性能良好。

PC磚采用廢棄的混凝土及膠凝材料制成，均為無機不燃材料，防火性能優良。

5)環境友好。

PC磚的原材料為建筑垃圾，利用赤泥、電石泥的膠凝特性，使其粘結在一起。再生產的過程中也沒有產生工業廢料，實現了節能減排、可持續發展的目標。

6)色彩可控性、尺寸靈活。

PC磚原材料內可加入色調相同、顏色統一的彩色骨料及色彩強化劑，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。同樣可根據不同的設計要求，制作不同尺寸規格的模具，省去了現場切割的工序。

1.2傳統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PC磚表面做任何處理，易使其出現表面裂紋、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置耐磨層，PC磚在使用過程中易磨損；傳統PC磚使用過后產生的廢料不可重復使用，因此不可再生。

2 改進后的可再生PC環保磚原材料及制備工藝

基于傳統PC磚存在的優缺點，研究一種可再生PC環保磚，這種磚體既可以保留現有優點又能解決外觀缺陷、不可再生等問題。

2.1原材料的選擇與結構

可再生PC環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，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，小顆粒作為細骨料，通過粉料及細骨料的填充形成致密的一體結構，PC環保磚結構示意如圖1所示。

PC環保磚塊既可為長方體也可以設計為其他形狀。磚塊包括上下兩層，上層為耐磨防滑層，下層為致密結構層。該磚塊可用于人行道、車行道、廣場、倉庫等的地面鋪設，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，致密結構層為3 cm～4.5 cm。

致密結構層主要由水泥泥漿、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，成功解決了當前赤泥、建筑垃圾、礦渣等工業廢料可再生資源污染環境、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，采用彩磚生產設備，振動成型；4)厚度檢測，磚體的厚度為5 cm，制備工藝流程如圖2所示。

可再生PC環保磚形成機理是通過水泥與各種砂、石粉的有效結合，可形成致密、耐磨的保護層，同時光亮劑的加入會使制品的表面光潔度和內部致密度提高，增強色彩持久性、耐磨性以及抗侵蝕性，此外會使混凝土早期強度提高，縮短脫模周期，模具周轉加快，降低模具投資。

加工時，將置于托架上的模具放置輸送帶上，到達耐磨防滑層下料口，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段，通過振動模具將耐磨防滑層料均勻鋪設于模具中，托架確保經過耐磨防滑層振動段的模具始終位于致密結構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)隨輸送帶到達致密結構層下料口，將致密結構層料準確下料至模具中，而后輸送至致密結構層料振動段，最后經平穩輸送至接磚機架上，完成輕質防滑高強、耐磨、可再生的環保磚的制備。設備模具的研究也創造了生產力[11]。

3 PC環保磚與傳統材料的應用對比分析

1)可再生PC環保磚優點及性能指標。

PC環保磚優點：強度高、耐磨性好、耐水和耐候性好，達到了用于鋪設人行道、車行道、廣場、倉庫等的混凝土路面及地面工程的要求，而且搬運方便。同時解決了當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，抗壓強度低，無光澤的問題，生產過程采用全自動的彩磚振動成型設備，規格統一，施工方便，適宜推廣應用。由于陶粒強度高、重量輕，因此制備出來的彩磚比普通磚輕1/5，而且強度高。該類磚采用了70%以上的工業廢料、廢渣等。研究實驗得出，輕質高強、耐磨、可再生的環保PC磚抗壓強度、抗折強度、磨坑長度、耐磨度，吸水率等均達到國家有關標準的要求，PC環保磚的性能指標遠高于傳統PC磚。

2)可再生PC環保磚與傳統PC磚對比。

PC環保磚的價格遠低于石材等傳統材料，較傳統擠壓成型的PC磚質量要好，每平方米的價位高，但從長遠的經濟利益上考慮PC環保磚更占優勢。另外，PC環保磚成功解決了當前赤泥、建筑垃圾、礦渣等工業廢料可再生資源污染環境、占地等問題。可再生PC環保磚與傳統材料的性能指標對比如表1所示。

表1 可再生PC環保磚與傳統材料的對比

目前，PC環保磚應用前景較廣，可用于多個領域：

1)在景觀上的應用。由于PC磚體模具簡單，尺寸豐富，可根據設計師的不同要求達到理想的造型。因此，該磚體經濟適用、經久耐磨，被廣泛運用到公園、小區等一些類的小品當中。

2)在景觀道路上的應用。PC環保磚強度較高，耐磨、防滑性能較好，可以用于鋪設地面，形成較為統一的風格，并與綠化園林相結合，顏色搭配協調。目前為止，PC環保磚已經在景觀上有了較多的應用，且設計施工都較為合理、快捷，以后也將成為市場的熱門選擇。

3)PC環保磚在建筑上的應用。由于制作方便、施工快捷，PC磚也逐漸走進建筑市場，并在國外有許多優秀的例子，如德國開姆尼斯劇院、克羅地亞克爾克體育館等等，都為PC磚的發展做出了貢獻，也是今后的研究、發展、應用的方向[12]。

4 結語

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

2)可再生PC環保磚經濟效益理想、施工制作方便、市場前景廣闊，同時也更加符合國家提出的可持續發展戰略。

[1] 霍洪媛，范程程，陳愛玖，等.不同強度等級的再生骨料對再生混凝土基本力學性能影響[J].混凝土,2017(2)：60-62.

[2] 夏 雄，李淋淋，謝飛飛，等.再生混凝土路面磚性能研究進展[J].混凝土，2016(2)：140-144.

[3] 王愛玲.預制混凝土構件質量管理的探討[J].工程質量，2017，35(2)：72-75.

[4] 杜 康，趙永生.我國建筑產業化發展歷程及推進意義[J].聊城大學學報(自然科學版)，2015，28(4)：76-79.

[5] 劉永欣，楊秀英.國內建筑工業化發展歷程及現狀[J].聊城大學學報(自然科學版)，2016，29(3)：97-99.

[6] 王軍委，李秋義，唐 巍，等.赤泥的性能及其用作礦物摻合料的研究[J].混凝土與水泥制品，2015(1)：87-90.

[7] 劉日鑫，張錦洲，高淑娟.拜耳法赤泥對建筑砌塊性能的影響分析[J].無機鹽工業，2017，49(3)：52-54.

[8] 董健苗，杜亞聰，王亞東，等.礦物摻合料對自密實輕骨料混凝土工作性能及力學性能影響的試驗研究[J].混凝土與水泥制品，2017(2)：13-16.

[9] 劉 清，張 萌，韓 霞，等.粉煤灰和礦粉對自密實混凝土抗凍性能影響的試驗研究[J].混凝土，2016(10)：84-86.

[10] 趙軍偉.電石泥在低等級公路建設中的應用[J].交通世界，2011(Z1)：149-150.

[11] 劉 暢.仿真混凝土“石材”生產用模具開發[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2014(1)：25-26.

[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★：國家級大學生創新創業訓練計劃(項目編號：201610447043)；山東省研究生教育創新計劃(項目編號：SDYY16102)

宋昱穎(1995- )，女，在讀本科生

孟昭博(1977- )，男，副教授

TU522.1

A