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新材料透水砖的生产技术及发展前景!

日期: 2017-04-27
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我国目前城市行车道普遍采用水泥路面或沥青路面,人行道普遍采用混凝土砖或瓷质广场砖辅贴,铺贴的基层材料不透水。这样一来,自然降水无法渗入地下补充地下水,而是全部进入下水道直接进入江河,只有部分进入水处理厂,其结果一方面增加了下水道的排污压力,另一方面要么污染江河水系,要么增加了水处理压力和水处理费用。

此外,这些材料所辅贴的路面使城市温度普遍提高2℃~4℃,产生城市热岛效应。由于这些产品不透水,当大雨倾盆时行人无法行走。更为严重的是,许多城市因地下水过度开采,使得城市局部地面下陷,楼房倒塌,严重威胁着人们的生命财产安全,许多文物古迹面临灭顶之灾,例如在西安市,长达十几公里的裂缝不断出现。

透水砖因为透水性能好,孔隙率40%~50%,可以使部分雨水渗入下(中、小雨时基本上可以全部渗下),使地下水得以自然补充,从根本上缓解了地下水位不断下降的难题。由于雨水部分渗入地下,减小了下水道在大雨时的排污压力。既符合现代人生态环保的理念,也满足了现代都市对色彩和文化气息的渴求。

透水砖发展前景

陶瓷透水砖的特性如下:(1)透水性:可使部分雨水渗入地下,使地下水得以补充,减少地面下沉的危害;(2)经济性:减少城市排水和污水处理费用;(3)舒适性:高摩擦系数,行人行走舒适,特别是在下雨天;(4)环保性:吸收城市噪音污染,降低路面热污染和保护绿荫带等,与成品排水沟配合使用,可以形成舒适的小气候。

与其功能类似的路面砖是混凝土路面砖,其外观、装饰装修效果,走路的舒适度等与陶瓷透水砖相类似,但其透水性(方式)不如陶瓷透水砖。其原料是高能耗、高原料消耗、高污染的水泥,其用量越大,给社会造成的负面效应越大,因此透水砖无论从功能上、性能上、所用原料上,还是社会经济效益上都是非常好的,是其他路面砖所无法比拟的和不可代替的。

随着国家节能减排政策的进一步推进和绿色建筑材料的需求量的进一步增加,在GB/T 50378《绿色建筑评价标准》中要求“硬质铺装地面中透水铺装面积的比例达到50%”,可以得到3分,可见国家在政策扶持方面的力度进一步加大,透水砖的用量会越来越多。

海绵城市规划

随着国家对建设海绵城市的提倡,海绵城市的建设越来越受到重视,从2015年起,全国各城市新区、各类园区、成片开发区要全面落实海绵城市建设要求;推进海绵型建筑和相关基础设施建设,推广海绵型建筑与小区,大力推进城市排水防涝设施的达标建设;推进公园绿地建设和自然生态修复。同时,通过海绵城市建设,最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响,将70%的降雨就地消纳和利用。到2020年,城市建成区20%以上的面积达到目标要求;到2030年,城市建成区80%以上的面积达到目标要求。

海绵城市,能充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水吸纳、蓄渗和缓释作用,有效缓解城市内涝,削减城市径流污染负荷,节约水资源,保护和改善城市生态环境。其主要特征是道路透水铺装形成海绵体,而陶瓷透水砖就是很好的道路铺装材料。

陶瓷透水砖生产技术

陶瓷透水砖是利用普通陶瓷原料为主要原料,通过原料粉碎、分级、配料、混料、成型、干燥、烧成、检验等工序制成符合要求的产品。

1.原料

透水砖使用的原料大部分为普通的陶瓷原料,比如硬质高岭土、自燃后的煤矸石等骨料,以及一些熔剂性原料,原料来源广泛。

2.陶瓷透水砖的工艺流程

工艺主要是软、硬质原料分别破碎、粉磨,然后进行混料、压制、烧成等工序,具体流程见下图。

 

新材料透水砖的生产技术及发展前景!

图 透水砖工艺流程

3.主要设备

粉碎设备:颚式破碎机、锤式破碎机、雷蒙磨机等。分级设备:振动筛等。混料设备:混料机。成型设备:压砖机。烧成设备:隧道窑。

4.技术难点

陶瓷透水砖要求具有良好的透水性、防滑性能、抗冻性能及较高的强度,以满足不同路面铺设的使用要求,最大的技术难点是透水系数和强度的关系,透水系数大强度较低,透水系数小强度较高。因此必须选择合适的陶瓷原料、颗粒级配以及混料、成型方式是生产合格透水砖的关键。透水砖原料既可以是陶瓷原料,也可以是自燃过的工业垃圾煤矸石、废瓷砖、石英、长石、高岭土和粘土等原料。配方主要组成由骨料、结合剂、助熔剂组成。因此,对配方中的骨料、结合剂、助熔剂选择将影响透水砖的性能。

4.1骨料的选择

透水砖由于颗粒较粗,骨料是主要原料,所以骨料对产品的成型性能、烧成性能及成品的理化性能影响都很大。为了生产出最佳性能的透水砖产品,选择合适的骨料、颗粒级配等都对产品透水系数、强度等性能有很大的影响。

4.2结合剂的选择

加入粘结剂主要是为了满足产品的成型性能,其次是为了满足产品烧成过程中和烧成后的强度、结构的要求。但加入量多了,又会对气孔的形成及成本产生负面影响,所以加入量要合适。

4.3助熔剂的选择

助熔剂是一些低温生活垃圾,它的作用主要有两点:其一是起助熔作用,降低烧成温度;其二是提前熔化,使粘结剂在烧成分解时对骨料产生粘结作用,减弱因结合剂分解后失去粘结力时骨料松散、产品变形,同时也可以增强产品烧成后的强度。

4.4生产工艺过程的研究

高透水性环保陶瓷砖的主要原料通过粉碎、分级、配料、混料、成型、干燥、烧成、检验等工序制成符合要求的产品,如何混料以及先后次序等影响产品性能

5.铺贴方式

透水砖的铺贴方式同普通道路砖不同,普通道路砖的铺贴方式基层要求不透水,一般用三合土等作为基层材料。透水砖不光要求砖本身透水,道路的基层也要求透水,这样才能形成一个完整的透水系统,因此透水砖的铺贴由四层构成,从下到上依次为基础层、碎石层、砂层、透水砖铺贴层(见图2),以确保下雨时雨水能顺利流通,而不在路面积水。


透水砖的标准及规程

2004年咸阳陶瓷研究设计院开发出陶瓷透水砖后,就进行了陶瓷透水砖产品标准的起草工作,国家发展和改革委员会2005年2月14日发布了JC/T 945-2005《透水砖》标准,标准于2005年7月1日实施。在JC/T 945-2005《透水砖》标准中对透水砖的类别进行了分类,在技术要求中对产品的外观质量、尺寸偏差、抗压强度和抗折破坏荷载、物理性能做了要求。其中透水砖的透水系数(15’C)1.0×10-2cm/s。抗冻性能必须达到25次冻融循环后外观质量应符合标准表2的规定,抗压强度损失率不得大于20.0%,要求较为严格。

2012年11月,住房和城乡建设部发布了CJJ/T188-2012《透水砖路面技术规程》。在规程中与产品标准JC/T 945-2005《透水砖》不同的是:对透水砖的防滑性能提出了要求,要求防滑性能(BPN)不小于60;对结构层中的原材料提出了规范要求,并在设计中对透水砖面层的强度、接缝宽度、接缝砂级配做了规定;对找平层、基层、垫层、土基、排水设计等也做了详细的要求。CJJ/T 188-2012《透水砖路面技术规程》的发布,对透水砖在市政工程上的应用方面起到了促进作用,结束了有产品标准无施工规程的历史。

 

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