淺析混合纖維再生透水磚

干唯健 胡揚陽 孫明

摘要：透水磚因為自身抗彎強度低、耐磨強度低的缺點，在室外露天環境下容易脫落、堵塞和損壞，修理維護周期短。針對這些問題，將鋼纖維和聚丙烯復合竹纖維組合加入透水磚基材中，利用纖維對透水磚的強化作用，制作再生透水磚，能極大地擴展再生透水磚的應用領域，減輕城市的“熱島效應”，同時減輕建筑垃圾對自然環境造成的污染。

Abstract： Because of the shortcomings in permeable brick， such as low compression and bending strength， It will be broken off， blocked and damaged easily. Steel fiber and polypropylene composite bamboo fiber are combined into permeable brick for these problems. The use of fiber to strengthen permeable brick and make recycled permeable brick can greatly expand the application field of recycled permeable brick， decrease the "heat island effect" of the city and the pollution caused by construction waste to the natural environment.

關鍵詞：再生骨料;聚苯烯復合竹纖維;鋼纖維

Key words： recycled aggregate;polyphenylene composite bamboo fiber;steel fiber

中圖分類號：TU528.58? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0137-02

0? 引言

為解決我國城市內澇和地下水補給的問題，我國提出了海綿城市建設的理念。2015年4月首批海綿城市建設試點名單出臺，標志著我國海綿城市建設進入正式的推廣實施階段。國家要求到2020年，試點城市建成區20%以上的面積達到海綿城市建設目標要求;到2030年，試點城市建成區80%以上的面積達到海綿城市建設目標要求[1]。

海綿城市建設是未來城市建設的基本要求，透水磚是海綿城市建設中透水鋪裝的重要材料，透水磚的性能直接影響了海綿城市功能的發揮。透水磚主要由集料、水泥和增強劑壓制成型，其中含泥量、增強劑影響透水磚的性能[2]。目前我國使用的透水磚主要包括陶質透水磚、混凝土透水磚、砂基透水磚等類型[3]。

陶瓷透水磚是通過將陶瓷顆粒篩分，再添加結合劑后而形成的透水建材，具有較好透水性，降低噪音等的特點，但是同時存在抗壓、抗彎強度低、耐磨強度低等的問題。

砂基透水磚是通過“破壞水的表面張力”的透水原理，有效解決傳統透水材料通過孔隙透水易被灰塵堵塞的問題，以沙漠中風積沙為原料生產出的一種新型透水建材，但是存在容易損壞、修理維護周期短，拼接不平整的問題。

混凝土透水磚主要是將硅酸鹽類水泥、骨料和添加劑混合、攪拌后，通過成型工藝將骨料粘結在一起，形成具有連通氣孔的混凝土。具有成本低、制備簡單、實用性強等優點，所以應用范圍非常廣，也成為了最為流行的透水建材。

1? 國內外研究現狀

與國外相比，我國透水磚的研究起步較晚，對透水磚性能的研究也相對較少[4]，經濟環保型透水磚的選擇較少。我國從1995年開始生產混凝土透水磚，一直以來產品不高。隨著人們觀念的進步和技術的提升，到2006年，混凝土透水磚的使用量大大增加，生產面積已經達到了100萬平方米。但是透水磚由于自身的缺點，拼接時難以平整，在外力作用和長期雨淋下容易堵塞和損壞，修理維護費時費力，影響交通，極大地限制著這種材料的應用[5]。

國外使用透水磚在我國之前，而且發展程度已遠遠超過國內的發展水平。目前，透水磚已在發達國家得到廣泛應用，在道路、停車場和人行道上也是隨處可見。自1950年以來，西方許多城市在城市建設過程中開始使用透氣性好的材料鋪路。日本在1980年也開始啟動了“雨水滲透”計劃，以解決地面沉降等一系列問題。開發了透水混凝土、透水瀝青混合料和透水磚，充分證明了透水性材料的路面的優點可以代替傳統路面，透水磚的路面相比傳統路面能夠使得雨水更快的下滲及時補充地下水。建筑垃圾資源化實現垃圾變廢為寶，對推進綠色低碳的可持續經濟發展有重要意義[6]。因此，使用再生骨料制作透水磚成為一個值得探討的研究方向。

2? 設計思路

根據透水磚的構成、再生骨料與附加纖維的作用機理，首先調整再生骨料配比，制作透水性能合格的透水磚，然后試驗不同類型纖維，如鋼纖維、碳纖維、玄武巖纖維、聚丙烯復合竹纖維對透水磚性能的影響，選擇最適合摻入聚透水磚的纖維種類和摻量，制作混合纖維再生透水磚。對透水磚進行力學性能和透水性能實驗，進行技術經濟分析，最終獲得具有工程應用前景的混合纖維再生透水磚產品。根據材料性質和實驗分析，最終確定所采用的原料除了普通的42.5硅酸鹽水泥、樹脂膠粉和羥丙基甲基纖維素醚外，還包括酸化再生骨料、聚丙烯復合竹纖維、鋼纖維。

酸化再生骨料來源于被清理掉渣土和鋼筋的廢棄混凝土，初次破碎后篩分粒徑10mm-40mm的部分放入濃度為1%的醋酸中浸泡12小時，然后將骨料放入反擊式破碎機進行再次破碎，然后再進入篩分機，獲取酸化再生粗骨料。經此處理后，再生骨料表面包裹的水泥砂漿基本脫落，強度、堆積密度接近天然骨料，吸水率、壓碎指標、空隙率高于天然骨料。

聚丙烯復合竹纖維采用聚丙烯與竹纖維熱壓所得。竹纖維完全地取自于大自然，生長周期快，價格便宜[7]。以此作為工程添加材料，與聚丙烯復合熱壓后形成的復合纖維，降低了竹纖維的生物活性，避免了竹纖維礦物化變脆，又能夠和竹纖維一樣提升結構抗拉強度，并且能夠抑制微裂縫的產生與擴展。

鋼纖維長度為50mm，長徑比為60，屬于高彈性模量纖維，能夠有效地阻礙透水磚內部裂縫的形成，顯著地改善透水磚的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。

3? 技術性能檢測

將混合纖維再生透水磚按MU30的標準制作，通過微控電子萬能測試機（WDW_10A型）、透水磚鋼輪式耐磨試驗機（GL-200BM型）、透水磚透水系數測定儀（TSZ型）、混凝土凍融試驗機（ZT-CTH-306L型）的檢測，所獲得的結果可知，混合纖維再生混凝土無論是從強度，透水性，保水性等等性能均符合住建部頒布的CJ/T 400-2012《再生骨料地面磚和透水磚》的規定。

4? 結語

酸化再生骨料消除了骨料的堿性，并吸附了大量氫離子，中和混凝土中水泥在水化過程中生成的氫氧根離子，降低堿骨料反應的影響。避免堿骨料反應將竹纖維中的半纖維素和木質素溶解出來，失去竹纖維在混凝土中的增強作用。而且制備方法簡單，操作容易，避免了再生骨料吸水率高導致的新老砂漿交接區域水灰比小，收縮大，局部拉應力大的問題，提升了再生透水磚的力學性能和耐久性能。

再生透水磚合理地結合了廢物利用和環境保護的理念，將建筑垃圾廢物利用，使建筑原材料得到循環利用，節約自然資源。隨著國務院辦公廳印發《關于推進海綿城市建設的指導意見》中明確指出，建設海綿城市，統籌發揮自然生態功能和人工干預功能。運用利用建筑垃圾生產磚瓦制品，減少對天然資源的消耗，是國家推進綠色生產，促進節能減排的重要舉措，也為混合纖維再生透水磚提供了巨大的發展空間。

參考文獻：

[1]吳丹潔，詹圣澤，李友華，涂滿章，鄭建陽，郭英遠，彭海陽.中國特色海綿城市的新興趨勢與實踐研究[J].中國軟科學，2016（01）：79-97.

[2]別安濤，韓文祥，張蘇伊，奉杰.混凝土透水路面磚的性能影響研究[J].磚瓦，2019（09）：31-32.

[3]張文靜，丁躍元，張書函.混凝土透水磚透水持久性的研究[J].新型建筑材料，2006（06）：22-24.

[4]周超群，曾令可，程小蘇，王慧，劉曉紅.透水磚研究現狀及應用前景[J].中國陶瓷，2017，53（09）：6-10.

[5]路世重.廣州地區變電站戶外設備場地綠化地面替代方案研究[J].通訊世界，2015（12）：118-120.

[6]韋甦，吳力平，李軍.透水磚應用于海綿城市建設的若干問題探討[J].中國給水排水，2017，33（12）：1-5.

[7]王賢棟.竹纖維和鋼纖維混雜纖維混凝土的抗沖擊性能試驗研究與分析[D].上海交通大學，2014.

基金項目：本文系湖南省大學生研究性學習與創新性試驗項目《基于“海綿城市”理論的混合纖維再生透水磚研究》（湘教通〔2018〕255號第966項），永州市科技創新指導性項目《混合纖維再生透水磚研究》（永科發[2018]42號-8）成果。

作者簡介：干唯健（1998-），男，四川成都人，學生，研究方向為建筑材料;孫明（通訊作者）（1985-），男，湖南永州人，碩士，副教授，高級工程師，研究方向為建筑材料和巖土工程。