海綿城市建設關鍵材料

董大鵬 李祥彬

摘 ? 要：海綿城市建設是個系統地雨水分散、引流和收集的多體系集合系統。在海綿城市建設工程中，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，以水泥作為膠結材料，以蒸壓制備工藝，成功制備得到透水量為1725mL/24h，標準抗壓強度為35MPa的高性能透水磚。研究表明，再生透水磚不僅可實現高效透水，避免雨水聚積，導致內澇等城市隱患，而且抗壓強度較高，可在較多工程，特別是復雜荷載條件下的工程應用，有效地保證了所生產的再生透水磚的商業應用前景。在海綿城市建設中，使用再生透水磚不僅可實現建筑垃圾的再生利用，變廢為寶，減輕城市環境的壓力，而且還能形成海綿城市建設的關鍵材料，具有廣闊的商業應用前景，因而具有非常重要的經濟、環境和社會意義。

關鍵詞：海綿城市 ?建筑垃圾 ?再生透水磚

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

近年來，隨著城市化進程的不斷加速，城鎮人口急劇增長，城市的基本建設面臨著空前的壓力[1-2]。由于以往城市規劃中排水系統規劃不完善，排水系統建設不規范等問題，導致城市，特別是如武漢、廣州等大型城市，很容易出現積水內澇問題。這種積水內澇，不僅會直接威脅群眾生命和財產安全，而且還嚴重污染城市環境，并可能引發疾病傳播，危害重大。此外，城市建設為硬路面建設，路面往往鋪設混凝土、磚等透水性差的材料，導致土壤喪失了原本具有的涵水—蒸發功能，會擾動區域微氣候，進而對大氣環境產生影響[3-5]。因此，恢復土壤的氣候調節能力，緩解城市積水內澇問題具有重要的社會、環保和經濟意義。

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，海綿城市旨在建設一個可涵水蓄水，水分可自然蒸發的城市系統[6]。在海綿城市建設中，海綿城市道路是核心。通過專門的設計，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，從而緩解傳統城市硬路面對微氣候造成的影響。在海綿城市道路建設中，首先需要使用的材料便是道路鋪磚。本文將結合我公司生產的再生透水磚從生產背景、技術指標、在海綿城市應用前景等方面分析再生透水磚在海綿城市建設中的角色和重要性。

1 ?再生透水磚的生產背景

建筑垃圾是當前世界上最大的垃圾源之一。據統計，我國年產生建筑垃圾約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，進而對水體和大氣環境均造成嚴重污染;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成為相關研究方向的一個重要課題[3-7]。

為實現高效利用建筑垃圾，促進城市環境健康可持續發展，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設備，我司實現了建筑垃圾的高效再利用，極大地減輕了城市環境的污染，同時，再生透水磚的發展也與當前我國海綿城市建設事業的發展相契合，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現海綿城市建設的最關鍵一步。在我公司，再生透水磚的制備原料是經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。研究發現，24h透水量遠大于目前人類監測到的各種降雨量，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，實現涵水和蓄水的目標。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，不會發生積水情況，進而可避免形式內澇式城市水患。這對城市的健康可持續發展具有重要的意義。

2.3 再生透水磚力學強度

對于基礎設施建設材料來說，力學強度是非常關鍵的性能指標，決定了材料的適用領域。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，力學強度對于海綿城市用多孔磚來說是至關重要的。

根據《GB/T 4111-2013 混凝土砌塊和磚試驗方法》，我司生產的再生透水磚標準抗壓強度為35MPa，達到MU30標準。此外，再生透水磚顆粒級配大，孔隙率高，可實現與砂漿更為緊密的粘結，從而可使得再生透水磚砌體強度更大。這充分保證了再生透水磚的應用領域，實現了再生透水磚在諸多復雜荷載工程中的廣泛應用。

3 ?再生透水磚在海綿城市建設中的應用前景展望

中央政治局常委、國務院總理李克強認為：“發展建筑垃圾資源化利用這類環保產業一舉多得，也是具有巨大潛力的增長點，請住建部商發改委等部門專題研究，明確責任分工，健全管理體制，統籌提出綜合性政策措施，真正實現變廢為寶，推動循環經濟發展取得更大成效”。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，并給予了相關產業的在稅收、補貼、土地、經營方面的優惠，這極大地保證了再生透水磚行業的快速發展。

在海綿城市建設中，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而形成的孔隙結構恰恰是海綿城市建設所需的微結構?？梢哉f，再生透水磚天生就是為海綿城市建設而生的。從這一點不難看出，再生透水磚在海綿城市建設中的應用前景是巨大的。

4 ?結語

本文從海綿城市建設的關鍵材料作為切入點，研究了再生透水磚的生產背景，性能指標以及在海綿城市建設中的商業應用展望，得到了以下幾點結論：

（1）我司生產的再生透水磚透水量為1725ml/24h，標準抗壓強度為35MPa的高性能透水磚，不僅可實現高效透水，避免雨水聚積，導致內澇等城市隱患，而且抗壓強度較高，可在較多工程，特別是復雜荷載條件下的工程應用，有效地保證了所生產的再生透水磚的商業應用前景。

（2）在海綿城市建設中，使用再生透水磚不僅可實現建筑垃圾的再生利用，變廢為寶，減輕城市環境的壓力，而且還能形成海綿城市建設的關鍵材料，擁有廣闊的商業應用前景，具有非常重要的經濟、環境和社會意義。

參考文獻

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

[2] 俞孔堅，李迪華，袁弘，等.“海綿城市”理論與實踐[J].城市規劃，2015，39（6）：26-36.

[3] 李瑜.變廢為寶利用建筑垃圾生產再生透水磚[J].磚瓦， 2016（5）：64.

[4] 夏偉東，陸沈磊，郁莉強，等.建筑廢棄物再生骨料在海綿型城市建設中的應用[J].江蘇建材， 2016（4）：21-22.

[5] 俞孔堅.海綿城市的三大關鍵策略：消納、減速與適應[J].南方建筑，2015（3）：4-7.

[6] 薛俊，劉軍，季明旭.以再生建筑混凝土為骨料制備透水磚[J].武漢工程大學學報，2012，34（5）：51-55.

[7] 李翠玲，范永法.再生骨料透水磚的試驗研究及應用[J]. 廣東建材，2012，28（2）：28-30.