透水磚的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

1、引言

節(jié)約用水與治理污染兩大問題是關(guān)系到國計民 生、可持續(xù)發(fā)展的重大問題，也是當(dāng)前和今后相當(dāng)長時 間內(nèi)需要重點(diǎn)研究和解決的重大課題。陶瓷透水磚作 為兼有節(jié)水和治理污染雙重功能的新型建筑裝飾材料 而備受關(guān)注。

2、透水磚的分類、特性及其環(huán)保作用

目前，在市面上見到的透水磚從材質(zhì)和生產(chǎn)工藝 上可分為兩大類.一類是以固體工業(yè)廢料、生活垃圾和 建筑垃圾為主要原料，通過粉碎、成形、高溫?zé)捴贫? 的具有透水磚的性能、符合透水磚標(biāo)準(zhǔn)的建筑裝飾材 料，稱之為陶瓷透水磚;另一類是以無機(jī)非金屬材料為 主要原料，利用有機(jī)或無機(jī)粘結(jié)劑通過成形、固化而制 成的具有透水磚性能、符合透水磚標(biāo)準(zhǔn)的建筑裝飾材 料，由于它無須燒成，所以稱其為非陶瓷透水磚。

從產(chǎn)品本身的性能和使用功能上又可將透水磚分 為磚體本身透水的透水磚和磚體本身不透水或本身只能 滲水或微弱透水的透水磚。本身不透水的透水磚有陶瓷 的，也有非陶瓷的，其透水功能靠鋪貼或拼湊組合時磚與 磚之間的接縫實(shí)現(xiàn)。單體不透水的陶瓷透水磚是將不同 顏色的陶瓷磚塊(20 mmx30 mm、30mmx50 mm)按一定 規(guī)格組合粘貼在一片特制的樹脂板上.像馬賽克一樣。該樹脂板下面有支撐腳，以便于從磚接縫處漏下去的水滲 入地下，達(dá)到透水的目的。這種透水磚重量輕、鋪砌方便， 更換也方便，圖案組合更容易實(shí)現(xiàn)，但成本較高。

陶瓷透水磚具有很多其他陶瓷磚所不具有的特性：①高透水性;②陶瓷透水磚的主要原料是工業(yè)廢料。所以其生產(chǎn)減輕了工業(yè)廢料對環(huán)境造成的污染;③ 高透水性生態(tài)陶瓷磚主要以工業(yè)固體廢物為原料，且該磚的裝飾效果特別好，所以它必然會代替其他類似的建筑材料。從而節(jié)約了其他工業(yè)原材料的使用，為節(jié)約資源作出貢獻(xiàn);④由于陶瓷透水磚使用的工業(yè)廢料 都經(jīng)高溫煅燒過，所以其燒制過程除燃料本身放出的 氣體外，很少產(chǎn)生有害氣體，減輕了廢氣對環(huán)境的污 染;⑤陶瓷透水磚孑L隙率高，吸音效果好，有防止噪音 污染的功能。另外，其表面摩擦系數(shù)大，行人行走輕松自如，從而消除行走時的疲勞感。

3、國內(nèi)外透水磚的發(fā)展現(xiàn)狀

日本INAX陶瓷透水磚早已投放市場，有嚴(yán)格的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。廣東佛山某中 日合資企業(yè)生產(chǎn)與日本INAX相同的產(chǎn)品，但產(chǎn)量不大，且?guī)缀跞糠典N到日本，在國內(nèi)的銷量有限。

1999年佛山市樂華陶瓷有限公司(中外合資)發(fā)明了一種透水磚制造方法并申請了專利。該方法包括了從骨料破碎篩分、粘結(jié)劑干燥破碎篩分、原料加水混合、壓制成形、在1150℃～1250℃下燒成等工序。其中骨料為磚粒，配比為85%～94%;粘結(jié)劑為低溫高粘性 粘土(其中A1：0，及SiO：總量小于90%)，配比為6%～ 15%。采用該專利生產(chǎn)的透水磚可以以廢磚為主要原 料.這樣就為有效利用了陶瓷廢品開辟了新的途徑，用這種透水磚鋪貼的地面，可迅速排除路面積水，改善環(huán)境。2001年該公司又發(fā)明了一種側(cè)、底面透水磚的制造方法。其特點(diǎn)是采用兩種不同的原料進(jìn)行二次布料， 上層原料為噴霧加工的陶瓷粉料+石料+化工原料;下層原料為陶瓷產(chǎn)品粗粒料+粘結(jié)劑+助熔劑+水。用這種方法制造的透水磚不僅透水性能良好，而且耐磨性很高。可延長其作為地面磚的使用壽命。2001年佛山一家陶瓷企業(yè)也開發(fā)了一種適用于需要迅速排除雨水的廣場、道路等公共場所排水系統(tǒng)的鋪面陶瓷透水磚。其配方為(wt%)：廢墻地磚粒70—90、長石粉8— 20、纖維素1～5、木屑1～5，經(jīng)粉碎、過篩、混合，加入適量水?dāng)嚢杈鶆?，然后制坯、干燥，在燒成溫度?100℃～1300℃的條件下燃燒100 min～140 min，降溫出料成陶瓷透水磚。

近年來，陜西、河南、山東、河北等地相繼出現(xiàn)了一些生產(chǎn)陶瓷透水磚的企業(yè)，但生產(chǎn)規(guī)模均較小，多數(shù)沒有連續(xù)生產(chǎn)。從目前的技術(shù)水平來看，國內(nèi)生產(chǎn)的陶瓷透水磚性能均優(yōu)于INAX公司的產(chǎn)品，但市面上INAX公司產(chǎn) 品的性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其標(biāo)準(zhǔn)上的指標(biāo)，比較突出的是 抗折、抗壓強(qiáng)度都較大，而透水系數(shù)則比較小。

我國煙臺等地都有全自動化生產(chǎn)非陶瓷透水磚的 進(jìn)口生產(chǎn)線，但現(xiàn)在還沒有透水磚的國家標(biāo)準(zhǔn)。目前， 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已由成陽陶瓷研究設(shè)計院和西安墻體材料研 究設(shè)計院聯(lián)合起草并通過了審議。

4、各種陶瓷透水磚的制備方法

由于透水磚品種較多，故透水磚的制備方法和生產(chǎn)工藝也很多，下面介紹幾種有代表性的制備方法。

4.1 利用陶瓷廢料研制透水磚

利用陶瓷廢料、廢玻璃和粘土作為主要原料研制環(huán)保型陶瓷透水磚，一方面可以使目前日益增加的工業(yè)廢渣得以利用，減輕環(huán)境負(fù)荷：另一方面還具有對環(huán)境的美化裝飾效果，能使雨水或城市用水迅速滲透于地下，從而起到調(diào)節(jié)城市氣候、減少城市水資源流失的作用。

4.1.1原料

廢玻璃是用回收的玻璃瓶，粉碎成粒度1mm以 下：陶瓷廢料可以用紅色廢陶和白色陶瓷兩種，將陶瓷廢料敲碎后，過20目標(biāo)準(zhǔn)篩;采用加工好的粘土，過120目篩，以滑石作為添加劑?；A(chǔ)試驗(yàn)使用廢玻璃、 陶瓷廢料和粘土3種原料，用三角配料法調(diào)試16種配 方(如圖1所示)。在效果相對較好的配方上再做添加劑實(shí)驗(yàn)。

4.1.2試樣的制備

按照配方進(jìn)行配料。用壓力機(jī)壓制配好的物料， 制備試樣。壓機(jī)的壓力為10.2 MPa，制備好的試樣尺 寸為120 mmx80 mmX 10 mm。將制備好的試樣放入 干燥箱中，在120℃下干燥2h，然后放人高溫箱式 電阻爐中燒成。燒成溫度依次為1000℃、1050℃和 1100℃.電爐的升溫速度控制在80℃/h，并在燒成溫度下保溫1h，隨爐冷卻后取出。

4.2 黃金尾礦透水磚

以黃金尾礦為主要原料，以煤矸石作成孔劑，制備多孔透水磚。

4.2.1原料

以黃金尾礦為主要原料，加入適量的一定粒度的煤矸石既可以起到成孔劑的作用，改善磚體的滲透性能，又能改善原料的工藝性能;所用膨潤土的主要礦物 為蒙脫石、埃洛石、石英等，蒙脫石的含量在78%左 右.膨潤土的陽離子交換容量為69.7 mmol/g;加入適量的粘土可以提高原料的可塑性和坯體的強(qiáng)度;適量 的有機(jī)高分子聚合物，如羧甲基纖維素納、聚丙烯酰胺 等，都可以提高原料的可塑性和坯體的強(qiáng)度。

4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)工藝流程：原料+配料+添加劑一攪拌斗混 料一成形一干燥_÷燒成一制品。壓制成形的透水磚原 料的配比為黃金尾礦80%一90%，煤矸石2%～12%，膨潤土5%～10%，高分子聚合物0%～0.2%。 制備工藝的要點(diǎn)：將原料按配方稱量后加適量水 攪拌均勻，混料20 h左右，在制樣機(jī)上以不同壓力壓制成形。坯體干燥24h左右，分別在不同溫度下保溫一定時間燒制，然后自然冷卻。

4.3 粉煤灰透水磚

隨著我國火力發(fā)電事業(yè)的快速發(fā)展，粉煤灰的排 放量急劇增加，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，粉煤灰的綜合 利用已成為社會關(guān)注的重大問題。

4.3.1原料

這種方法的主要原料粉煤灰取自某火力發(fā)電廠。 同時，為提高成形時的生坯強(qiáng)度及燒結(jié)制品的強(qiáng)度，可 采用粘土作粘結(jié)劑、破碎的廢地磚為骨料。粉煤灰為細(xì) 干灰，可直接用于實(shí)驗(yàn)。粘土、廢地磚烘干后用顎式破 碎機(jī)破碎和圓盤磨磨細(xì)后過篩(粘土過200目篩，廢地 磚用分樣篩分級)。

4.3.2粉煤灰透水磚的制備

按照粉煤灰40%～50%、粘土25%～35%、廢地磚 20%～30%的配比，先將粉煤灰與粘土混合均勻，然后 加入配制好的廢地磚，噴水拌和，使粉料比較均勻地包 覆在廢地磚表面，加水量控制在14%左右。將配制好 的坯料分別加入100 mm×100 mm×40 mm(抗壓試 件)、+75 mm×40 mm(透水系數(shù)試件)的模具中，在一 定壓力下壓制成形。制好的坯體置于恒溫干燥箱中，于 105℃一110℃下干燥9h。干坯經(jīng)設(shè)定的溫度制度燒成，自然冷卻即獲得粉煤灰透水磚。

5、影響透水磚性能的因素

高透水性環(huán)保陶瓷磚的原料顆粒大小、配方、成形壓力和燒成制度等對透水磚的力學(xué)性能、氣孔率、平均 孔徑和透水系數(shù)等都有顯著影響，為了獲得性能更好 的透水磚，應(yīng)該在各個工藝條件的共同作用下合理安 排工藝參數(shù)。

透水磚的配方設(shè)計要滿足廢物利用率高、能耗低、 對環(huán)境污染小、生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)品保水性的要求，以 及保證透水性好、防滑、耐磨、抗壓、抗折強(qiáng)度能滿足道 路磚標(biāo)準(zhǔn)等。

5.1 原料

高透水性環(huán)保陶瓷磚具有良好的透水性及較高的 強(qiáng)度，可滿足不同路面鋪設(shè)的使用要求?？紤]到要充分 利用工業(yè)廢渣，解決工業(yè)固體廢棄物的堆放問題，因此 必須選擇合適的原料。實(shí)驗(yàn)應(yīng)主要以工業(yè)廢渣為原料， 即自燃過的工業(yè)垃圾，如煤矸石、廢瓷磚、石英、長石、 高嶺土和粘土等。

5.2 骨料

透水磚的骨料是主要原料，所以骨料對產(chǎn)品的成 形性能、燒成性能及理化性能影響都很大。為了能生產(chǎn)出最佳性能的透水磚產(chǎn)品，應(yīng)該選擇不同的骨料進(jìn)行 對比試驗(yàn)。一般單一料包括：天然石塊狀的粉碎顆粒、 熟焦寶石、熟矸等;合成料包括：廢磚瓦、廢陶瓷等;工 業(yè)廢渣包括：自燃過的煤矸石、黃金尾礦等。

5.3 粘接劑

加入粘結(jié)劑主要是為了滿足產(chǎn)品的成形性能要 求，其次是為了滿足產(chǎn)品燒成過程中和燒成后的強(qiáng)度、 結(jié)構(gòu)的要求。但加入量過多，會對氣孑L的形成、廢物利 用率及成本產(chǎn)生負(fù)面影響，所以尋找合適的加入量，是 研制最佳性能透水磚的重要任務(wù)之一。

5.4 助溶劑的選擇

助熔劑是一些低溫生活垃圾，其作用主要有兩點(diǎn)： 一是助熔作用，降低燒成溫度：二是提前熔化，使粘結(jié)劑在燒成分解時產(chǎn)生對骨料的粘結(jié)作用，減弱因粘結(jié) 劑分解后失去粘結(jié)力時產(chǎn)生的骨料松散和產(chǎn)品變形， 同時也可以增強(qiáng)產(chǎn)品燒成后的強(qiáng)度。

6、陶瓷透水磚存在的問題

陶瓷透水磚在我國的工業(yè)化生產(chǎn)僅有幾年的時 問，其特性、生產(chǎn)和使用等方面有許多地方不同于普通 陶瓷磚，主要存在以下幾方面的問題：

①價格問題。陶瓷透水磚由于厚度大(一般大于50 mm)，要經(jīng)過高溫?zé)?，所以窯爐投資和能耗均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非陶瓷透水磚， 這必然導(dǎo)致其售價比一般道路磚、非陶瓷透水磚高出 好幾倍，從而限制了其進(jìn)入經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)和一些項(xiàng)目投資少的地區(qū);

②鋪貼方法問題。透水磚由于其性能和功能特點(diǎn)，要求路基處理得特別平整，而且要用不 同材料對不同層進(jìn)行鋪貼處理：另外，對不同地區(qū)、不 同地質(zhì)條件、不同環(huán)境又有不同的要求，這就對施工技 術(shù)有嚴(yán)格的要求，因而增加了其進(jìn)入市場的難度;

③認(rèn)識問題。主要分兩個方面，一方面，城建部門認(rèn)識不到 城市硬化路面給人們的生存和生活質(zhì)量帶來的危害， 不能從長遠(yuǎn)的、可持續(xù)發(fā)展的角度看問題，所以對采用新型材料(但要花較多的錢)持不支持、不積極甚至阻 止的態(tài)度;另一方面，工程技術(shù)人員，特別是搞城市規(guī)劃設(shè)計和施工的技術(shù)人員普遍認(rèn)為，傳統(tǒng)的道路設(shè)計和施工中使用透水磚，會帶來技術(shù)上和工程質(zhì)量上的 問題，在目前技術(shù)不成熟和人們的環(huán)境意識還不是那么強(qiáng)的情況下，無必要實(shí)施。

7、結(jié)論

高透水性環(huán)保陶瓷的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度既有滿足國家人行道路磚的標(biāo)準(zhǔn)要求，又具有其他道路磚無法比擬的高透水性能、高防滑性能及保水性能。采用高透水性環(huán)保陶瓷磚鋪貼人行道、公園、花園、居民宅院等，可起到補(bǔ)充地下水，調(diào)節(jié)空氣濕度、溫度，吸收城 市噪音污染，方便行人特別是雨季行走等多種功能，還 能改善人們的居住環(huán)境，提高生活質(zhì)量。同時環(huán)保陶瓷透水磚以固體工業(yè)廢料和生活垃圾為主要原料，減少了工業(yè)廢料和生活垃圾對環(huán)境的污染，使資源得以再利用，節(jié)約了礦產(chǎn)資源。如果工藝條件和配方調(diào)配合適，完全可以生產(chǎn)出投資少、見效快的環(huán)保型陶瓷透水磚。

相關(guān)問答：

問：透水磚與燒結(jié)磚有什么區(qū)別

答：1、作用不同

凡以粘土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為原料，經(jīng)成型和高溫焙燒而制得的用于砌筑承重和非承重墻體的磚統(tǒng)稱為燒結(jié)磚。

透水磚起源于荷蘭,在荷蘭人圍海造城的過程中，發(fā)現(xiàn)排開海水后的地面會因?yàn)殚L期接觸不到水分而造成持續(xù)不斷的地面沉降。

2、特點(diǎn)不同

透水磚具有良好的透水、透氣性能，可使雨水迅速滲入地下，補(bǔ)充土壤水和地下水，保持土壤濕度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存條件。

燒結(jié)普通磚既有一定的強(qiáng)度，又有較好的隔熱、隔聲性能，冬季室內(nèi)墻面不會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，而且價格低廉。雖然不斷出現(xiàn)各種新的墻體材料，但燒結(jié)磚在今后一段時間內(nèi)，仍會作為一種主要材料用于砌筑工程中。

3、適用不同

透水磚是將光觸媒技術(shù)應(yīng)用在混凝土透水地磚中，光觸媒在光的照射下，會產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能。

燒結(jié)普通磚可用于建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)，砌筑柱、拱、煙囪、窯身、溝道及基礎(chǔ)等?？膳c輕骨料混凝土、加氣混凝土、巖棉等隔熱材料配套使用，砌成兩面為磚、中間填以輕質(zhì)材料的輕體墻。可在砌體中配置適當(dāng)?shù)匿摻罨蜾摻罹W(wǎng)成為配筋砌筑體，代替鋼筋混凝土柱等。

問：透水磚哪一種比較好?

答：透水磚適用于人行道、廣場、停車場、高速路、飛機(jī)場跑道、車行道及園林建筑等環(huán)境。

透水磚分類：

1、普通透水磚

材質(zhì)為普通碎石的多孔混凝土材料經(jīng)壓制成形，用于一般街區(qū)人行步道、廣場，是一般化鋪裝的產(chǎn)品。

2、聚合物纖維混凝土透水磚

材質(zhì)為花崗巖石骨料，高強(qiáng)水泥和水泥聚合物增強(qiáng)劑，并摻合聚丙烯纖維，送料配比嚴(yán)密，攪拌后經(jīng)壓制成形，主要用于市政、重要工程和住宅小區(qū)的人行步道、廣場、停車場等場地的鋪裝。

3、 彩石復(fù)合混凝土透水磚

材質(zhì)面層為天然彩色花崗巖、大理石與改性環(huán)氧樹脂膠合，再與底層聚合物纖維多孔混凝土經(jīng)壓制復(fù)合成形。彩石復(fù)合混凝土透水磚是一種經(jīng)濟(jì)、高檔的鋪地產(chǎn)品，主要用于豪華商業(yè)區(qū)、大型廣場、酒店停車場和高檔別墅小區(qū)等場所。

4、彩石環(huán)氧通體透水磚

材質(zhì)骨料為天然彩石與進(jìn)口改性環(huán)氧樹脂膠合，經(jīng)特殊工藝加工成形，彩石環(huán)氧通體透水磚可預(yù)制，還可現(xiàn)場澆制，并且可以拼出各種藝術(shù)圖形和色彩線條，給人們一種賞心悅目的感受，主要用于園林景觀工程和高檔別墅小區(qū)。

5、混凝土透水磚

材質(zhì)為河沙、水泥、水，再添加一定比例的透水劑而制成的混凝土制品。此產(chǎn)品與樹脂透水磚、陶瓷透水磚、縫隙透水磚相比，生產(chǎn)成本低，制作流程簡單、易操作。廣泛用于高速路、飛機(jī)場跑道、車行道，人行道、廣場及園林建筑等范圍。

6、生態(tài)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(tǒng)透水材料通過孔隙透水易被灰塵堵塞及“透水與強(qiáng)度”、“透水與保水”相矛盾的技術(shù)難題，常溫下免燒結(jié)成型，以沙漠中風(fēng)積沙為原料生產(chǎn)出的一種新型生態(tài)環(huán)保材料。

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