干唯健 胡扬阳 孙明

摘要：透水砖因为自身抗弯强度低、耐磨强度低的缺点，在室外露天环境下容易脱落、堵塞和损坏，修理维护周期短。针对这些问题，将钢纤维和聚丙烯复合竹纤维组合加入透水砖基材中，利用纤维对透水砖的强化作用，制作再生透水砖，能极大地扩展再生透水砖的应用领域，减轻城市的“热岛效应”，同时减轻建筑垃圾对自然环境造成的污染。

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.

关键词：再生骨料;聚苯烯复合竹纤维;钢纤维

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

中图分类号：TU528.58                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）09-0137-02

0  引言

为解决我国城市内涝和地下水补给的问题，我国提出了海绵城市建设的理念。2015年4月首批海绵城市建设试点名单出台，标志着我国海绵城市建设进入正式的推广实施阶段。国家要求到2020年，试点城市建成区20%以上的面积达到海绵城市建设目标要求;到2030年，试点城市建成区80%以上的面积达到海绵城市建设目标要求[1]。

海绵城市建设是未来城市建设的基本要求，透水砖是海绵城市建设中透水铺装的重要材料，透水砖的性能直接影响了海绵城市功能的发挥。透水砖主要由集料、水泥和增强剂压制成型，其中含泥量、增强剂影响透水砖的性能[2]。目前我国使用的透水砖主要包括陶质透水砖、混凝土透水砖、砂基透水砖等类型[3]。

陶瓷透水砖是通过将陶瓷颗粒筛分，再添加结合剂后而形成的透水建材，具有较好透水性，降低噪音等的特点，但是同时存在抗压、抗弯强度低、耐磨强度低等的问题。

砂基透水砖是通过“破坏水的表面张力”的透水原理，有效解决传统透水材料通过孔隙透水易被灰尘堵塞的问题，以沙漠中風积沙为原料生产出的一种新型透水建材，但是存在容易损坏、修理维护周期短，拼接不平整的问题。

混凝土透水砖主要是将硅酸盐类水泥、骨料和添加剂混合、搅拌后，通过成型工艺将骨料粘结在一起，形成具有连通气孔的混凝土。具有成本低、制备简单、实用性强等优点，所以应用范围非常广，也成为了最为流行的透水建材。

1  国内外研究现状

与国外相比，我国透水砖的研究起步较晚，对透水砖性能的研究也相对较少[4]，经济环保型透水砖的选择较少。我国从1995年开始生产混凝土透水砖，一直以来产品不高。随着人们观念的进步和技术的提升，到2006年，混凝土透水砖的使用量大大增加，生产面积已经达到了100万平方米。但是透水砖由于自身的缺点，拼接时难以平整，在外力作用和长期雨淋下容易堵塞和损坏，修理维护费时费力，影响交通，极大地限制着这种材料的应用[5]。

国外使用透水砖在我国之前，而且发展程度已远远超过国内的发展水平。目前，透水砖已在发达国家得到广泛应用，在道路、停车场和人行道上也是随处可见。自1950年以来，西方许多城市在城市建设过程中开始使用透气性好的材料铺路。日本在1980年也开始启动了“雨水渗透”计划，以解决地面沉降等一系列问题。开发了透水混凝土、透水沥青混合料和透水砖，充分证明了透水性材料的路面的优点可以代替传统路面，透水砖的路面相比传统路面能够使得雨水更快的下渗及时补充地下水。建筑垃圾资源化实现垃圾变废为宝，对推进绿色低碳的可持续经济发展有重要意义[6]。因此，使用再生骨料制作透水砖成为一个值得探讨的研究方向。

2  设计思路

根据透水砖的构成、再生骨料与附加纤维的作用机理，首先调整再生骨料配比，制作透水性能合格的透水砖，然后试验不同类型纤维，如钢纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚丙烯复合竹纤维对透水砖性能的影响，选择最适合掺入聚透水砖的纤维种类和掺量，制作混合纤维再生透水砖。对透水砖进行力学性能和透水性能实验，进行技术经济分析，最终获得具有工程应用前景的混合纤维再生透水砖产品。根据材料性质和实验分析，最终确定所采用的原料除了普通的42.5硅酸盐水泥、树脂胶粉和羟丙基甲基纤维素醚外，还包括酸化再生骨料、聚丙烯复合竹纤维、钢纤维。

酸化再生骨料来源于被清理掉渣土和钢筋的废弃混凝土，初次破碎后筛分粒径10mm-40mm的部分放入浓度为1%的醋酸中浸泡12小时，然后将骨料放入反击式破碎机进行再次破碎，然后再进入筛分机，获取酸化再生粗骨料。经此处理后，再生骨料表面包裹的水泥砂浆基本脱落，强度、堆积密度接近天然骨料，吸水率、压碎指标、空隙率高于天然骨料。

聚丙烯复合竹纤维采用聚丙烯与竹纤维热压所得。竹纤维完全地取自于大自然，生长周期快，价格便宜[7]。以此作为工程添加材料，与聚丙烯复合热压后形成的复合纤维，降低了竹纤维的生物活性，避免了竹纤维矿物化变脆，又能够和竹纤维一样提升结构抗拉强度，并且能够抑制微裂缝的产生与扩展。

钢纤维长度为50mm，长径比为60，属于高弹性模量纤维，能够有效地阻碍透水砖内部裂缝的形成，显著地改善透水砖的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。

3  技术性能检测

将混合纤维再生透水砖按MU30的标准制作，通過微控电子万能测试机（WDW_10A型）、透水砖钢轮式耐磨试验机（GL-200BM型）、透水砖透水系数测定仪（TSZ型）、混凝土冻融试验机（ZT-CTH-306L型）的检测，所获得的结果可知，混合纤维再生混凝土无论是从强度，透水性，保水性等等性能均符合住建部颁布的CJ/T 400-2012《再生骨料地面砖和透水砖》的规定。

4  结语

酸化再生骨料消除了骨料的碱性，并吸附了大量氢离子，中和混凝土中水泥在水化过程中生成的氢氧根离子，降低碱骨料反应的影响。避免碱骨料反应将竹纤维中的半纤维素和木质素溶解出来，失去竹纤维在混凝土中的增强作用。而且制备方法简单，操作容易，避免了再生骨料吸水率高导致的新老砂浆交接区域水灰比小，收缩大，局部拉应力大的问题，提升了再生透水砖的力学性能和耐久性能。

再生透水砖合理地结合了废物利用和环境保护的理念，将建筑垃圾废物利用，使建筑原材料得到循环利用，节约自然资源。随着国务院办公厅印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》中明确指出，建设海绵城市，统筹发挥自然生态功能和人工干预功能。运用利用建筑垃圾生产砖瓦制品，减少对天然资源的消耗，是国家推进绿色生产，促进节能减排的重要举措，也为混合纤维再生透水砖提供了巨大的发展空间。

参考文献：

[1]吴丹洁，詹圣泽，李友华，涂满章，郑建阳，郭英远，彭海阳.中国特色海绵城市的新兴趋势与实践研究[J].中国软科学，2016（01）：79-97.

[2]别安涛，韩文祥，张苏伊，奉杰.混凝土透水路面砖的性能影响研究[J].砖瓦，2019（09）：31-32.

[3]张文静，丁跃元，张书函.混凝土透水砖透水持久性的研究[J].新型建筑材料，2006（06）：22-24.

[4]周超群，曾令可，程小苏，王慧，刘晓红.透水砖研究现状及应用前景[J].中国陶瓷，2017，53（09）：6-10.

[5]路世重.广州地区变电站户外设备场地绿化地面替代方案研究[J].通讯世界，2015（12）：118-120.

[6]韦甦，吴力平，李军.透水砖应用于海绵城市建设的若干问题探讨[J].中国给水排水，2017，33（12）：1-5.

[7]王贤栋.竹纤维和钢纤维混杂纤维混凝土的抗冲击性能试验研究与分析[D].上海交通大学，2014.

基金项目：本文系湖南省大学生研究性学习与创新性试验项目《基于“海绵城市”理论的混合纤维再生透水砖研究》（湘教通〔2018〕255号第966项），永州市科技创新指导性项目《混合纤维再生透水砖研究》（永科发[2018]42号-8）成果。

作者简介：干唯健（1998-），男，四川成都人，学生，研究方向为建筑材料;孙明（通讯作者）（1985-），男，湖南永州人，硕士，副教授，高级工程师，研究方向为建筑材料和岩土工程。