透水砖的性能与应用

透水砖的性能与应用

1透水砖的功能在夜间，城市温度高于室外温度的现象中，被称为“城市温暖”和“城市温暖”现象。这种现象主要是源于城市建设中大多采用水泥、柏油、大理石等非透水材质铺设地面造成的,这些硬化路面使地表与空气的热量、水分交换很困难,自然调节城市地面温度和湿度的能力显著降低。地表吸收热量困难,导致城市空间内存留大量余热,地面还会大量反射、辐射太阳热能,极大地增加热岛效应。雨天时阻止雨水直接渗入地下,造成到处积水,影响道路的舒适性和安全性,同时阻断了雨水直接补充地下水的途径,使城市地下水位难以回升,直接影响城市地表植被的健康生长,绿化困难,加重城市的干旱缺水问题。积水大量涌入下水道后注入江河,加重了城市排水系统和江河排泄的负担;晴天时地面又极为干燥,尘土飞扬,环境舒适度大大降低。透水砖作为新型功能性道路铺装材料,具有透水、保水特性,可以有效抑制“城市热岛”现象。在国外,特别是陶瓷工业已非常发达的国家如日本和德国得到了广泛的推广和应用。尤其在日本,透水砖已成为日本环境协会和景观材料推进协会认定并推荐使用的道路铺装材料。透水砖可有效解决以上问题归功于以下四大机能。1.1渗透功能可使雨水自动渗透至地下,防止地下水资源枯竭并减轻城市排水负担,保护地表植被的生长。1.2砖体蒸发调节空气湿度自研天晴时通过水层的隔热作用减缓地面温度上升的速度,同时,保留在砖体内或渗入地下的水能够通过砖体蒸发到大气中,起到调节空气湿度,降低大气温度的作用,可有效缓解“城市热岛”现象。1.3交付性能高温煅烧后的瓷化材料具有良好的防滑性、强度及耐候性,有利于通行的舒适与安全。1.4多功能性多孔质的组成材料本身就具有导热性低、隔热性好、透气性高的特点,因而具有一定的吸尘、吸声、降噪功能。2生产工艺透水砖的生产工艺通常为:3表面硬度的测试为了满足道路铺装材料的使用要求,透水砖常规实验检测项目有透水系数、抗折强度、防滑系数、耐磨耗性、耐药品性、耐冻害性、保水系数、表面硬度等。抗折强度和透水性是透水砖最基本、最重要的性能指标,目前行业标准一般要求透水系数在1.0×10-2cm/s以上,抗折强度在5.0MPa以上。4透水砖气孔率调整控制透水性和抗折强度是透水砖生产过程中很容易出现问题的两项指标,生产过程中需要适时调整控制。在生产过程中发现,两者之间存在某种程度的此消彼长的关系。理论上,通过气孔率的调整可改变透水砖的透水性,同时内部组成结构的变化也会影响到强度。原料、成型、烧成三个环节是影响透水砖性能的主要因素。4.1原料颗粒及级配透水砖原料的主体成分是一定颗粒级配的废瓷砖粒,所使用的废瓷砖的玻化程度是决定透水砖各项性能的基础。在原料均化稳定的情况下,原料颗粒的细度及其级配是影响透水性与强度的重要因素。两种不同级配的原料A与B的对比实验测试结果见图1所示。由柱状对比图可看出,粗粒含量较多的原料A的透水系数远大于粗粒含量较少的原料B,而A的抗折强度略小于B,所以颗粒细度或颗粒级配的变化对透水性和强度的影响方向相反,且影响程度也不同。通过颗粒级配的合理搭配可以达到透水性与强度的最佳结合点,这是透水砖原料制备的关键。4.2添加物的使用单纯的废瓷砖粒是无法正常成型生产的,烧成后产品也无法满足使用要求,因此必须加入一定量的添加物。所加的添加物主要是结合剂、助溶剂及垃圾熔融物,它们不但可以增强颗粒料的结合性能与生坯的强度,对产品的物理性能亦有较大影响。4.2.1助溶剂用量对抗折强度和透水性的影响生产过程中通过加入助溶剂来提高产品强度,降低烧结温度。助溶剂的加入量对透水性与强度的影响见图2与图3。测试数据图显示助溶剂的加入量对透水性和强度的影响都很大,且两者呈非常明显的反向变化规律:随助溶剂加入量的递增,透水性呈下降的趋势,而抗折强度则上升。这是因为助溶剂的加入促进了液相的生成,减少了烧成品的气孔率,增加了产品的致密度,所以产品的透水性降低而其强度提高。4.2.2剂的加入量对透水性和强度的影响加入结合剂可有效增加生坯的强度,提高成品率,降低烧成裂纹。结合剂的加入量对透水性与强度的影响见图4与图5。结果显示结合剂的加入对透水性和抗折强度的影响亦有明显的规律性:随着加入量的增加,透水性下降而强度上升。这说明结合剂的加入提高了产品的致密度并有利于烧结。4.2.3垃圾熔融物加入量的影响加入垃圾熔融物可节约原料成本,而且对提高产品的强度非常有利。垃圾熔融物加入量对透水性与强度的影响结果见图6与图7。结果显示,在垃圾熔融物加入量很少的情况下,抗折强度即为7.0MPa左右,加入量增大到2wt%以后因强度过大超出测量范围而变成直线,透水系数随着加入量的增加,测定数据结果波动较大,但整体呈降低趋势。这说明垃圾熔融物对产品的烧结固化有很大的促进作用,但必须合理把握其加入量,以免影响其它性能。4.3成型参数设置透水砖因其特别的规格与厚度,对成型环节的要求较高,成型参数设置不当,会影响生坯质量,降低成品率。成型参数同时对产品的性能亦有较大影响。通过对原料充填深度、成型压力、加压次数等成型参数的调整可改变透水性和强度。4.3.1原料充填量性能评价原料充填的深度直接影响到成品的厚度,用料的多少也关系到制造成本。在原料用量尽可能少的情况下满足成品厚度与强度等性能要求,是原料充填量设定的原则。原料充填深度对透水性与强度的影响见图8与图9。图中显示,随着充填深度的增加,透水系数整体呈下降的趋势;抗折强度初期呈上升趋势,然后突然下跌,后期下降平缓。这种情况可能跟充填量逐渐饱和直至过量有关,另可能受到实验误差影响。4.3.2影响透水性的因素成型压力对生坯的强度有很大的影响:压力太小,生坯强度过低会导致半成品损耗大,成品砖裂纹多;压力太大又会影响透水性,也可能导致尺寸过大。成型压力对透水性与强度的影响见图10与图11。由图中可看出,成型压力对透水性和抗折强度的影响存在明显的规律性:随着成型压力的增大透水系数呈递减的趋势,抗折强度则不断增加。这说明成型压力越大,生坯致密度越高,烧成品的气孔率越小,所以透水性随之降低,但烧成品强度却提高。4.3.3加压次数对透水性与强度的影响受透水砖特殊的原料特性和尺寸规格影响,透水砖成型加压过程较普通瓷砖的明显不同,其低中压加压通常采用多次振动、渐进加压的方式,以得到理想的生坯质量与外观效果。加压次数对透水性与强度的影响见图12与图13。从图中可以看出,低中压加压次数对透水性和强度两项性能的影响变化幅度均不明显,透水性并未出现预想中会下降的结果,反而同强度一起呈现略微增大的趋势。原因可能是加压过程对这两项性能的影响决定于最高加压压力,低中压加压主要为高压的进行提供相应的前提条件,对生坯的内部结构并未造成太大的影响。4.4不确定期的处理烧成温度和烧成周期对透水砖的各项性能都有很大的影响,适当范围内降低烧成温度或缩短烧成周期可以达到提高透水性的目的,但相应也会降低产品强度,还会影响产品的其它性能及颜色,特别是调节不当时会导致风裂或裂纹等烧成缺陷。从生产的稳定性与制造成本方面考虑,一旦确定了最佳烧成条件,应当进行长期的稳定