建設海綿城市的好處

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建設海綿城市的好處范文第1篇

關鍵詞：城市雨水利用；現狀；措施

中圖分類號 F299.24 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）04-0051-02

1 城市雨水利用研究現狀

1.1 國外城市雨水利用現狀 當今，國外對于城市水資源的研究比較廣泛，尤其是日本、德國、美國等發達國家，非洲很多干旱城市如拜尼沃利德以及新加坡等東南亞的一些國家都采取了很多有效措施來對城市雨水進行開發利用，比如建立屋頂儲水系統、建立雨水入滲系統、制定相應法律條例等。

1.2 我國城市雨水利用現狀 我國的城市化進程正在逐年加快，與此同時城市水資源問題也日益凸顯，水質污染、城市內澇以及地下水位下降等問題層出不窮，在破壞城市生態環境的同時也威脅著城市居民的生命財產安全，從而嚴重制約著城市的發展。我國對城市雨水利用的研究相對于其他國家來說尚處于初期，如北京、天津、大連、青島等的典型缺水城市也只是停留在探索階段，還沒有形成一套完整的城市雨水利用系統，尚未出臺有關于城市雨水利用的法律條例。總的來說，我國對于城市雨水利用的研究還有很長的一段路要走。

2 城市雨水利用的含義

城市雨水利用指的是降落到城市中的雨水被匯聚收集起來并通過凈化之后加以利用的過程，它是緩減城市水資源短缺、減少城市內澇和改善城市水環境的有效途徑[1]。可以將其分為直接利用和間接利用兩個部分：直接利用可表現為通過收集儲蓄雨水直接來加以利用，比如可以用于綠地灌溉、城市噴泉等；間接利用則表現為利用各種人工設施進行雨水滲透，使其滲入到地下水中，從而間接改善城市水環境。

3 城市雨水利用的效益分析

3.1 環境效益 首先，城市雨水的合理利用可以防止城市內澇的發生，我國現在正處在城市化的浪潮中，城市面積越來越大，導致原來的河流和濕地逐漸消失，之前可滲水的松軟土壤被瀝青水泥等不透水的材料所代替，因此當有強烈降水發生時，容易引發城市內澇。通過建立透水設施不僅可以緩解這個問題，也能夠節省建立排水系統的部分費用。其次，城市雨水利用還可以豐富地下水。由于城市化進程不斷加劇，城市人口不斷增多，因而地下水開采過量，尤其是沿海城市，很容易出現海水倒灌、地面塌陷等問題。通過透水性地面等透水設施雨水會滲透到地下從而起到豐富地下水的作用，并且土壤還會起到凈化雨水的作用。美化城市也是城市雨水利用所帶來的效益之一。由于擴張的城市、增多的人口、加重的污染，使得水資源越來越短缺，很多以水為主要特征的景觀都消失殆盡[3]。城市雨水利用可以對這些壞影響起到一定的作用。

3.2 社會效益 通過對城市居民宣傳城市雨水利用的好處，可以增強人們的節水意識與凝聚力，產生一定的社會效益。人們逐漸認識到當前城市水資源稀缺的嚴峻形勢，自覺參與到城市雨水利用的行列中來，不僅可以保護城市水資源，而且增強了大家的凝聚力。

3.3 經濟效益 城市雨水利用可以節省排水費用，且雨水利用設施工程花費相對跨流域調水等工程來說較少。雨水利用設施工程的建立，可以避免每一次大量降雨之后所進行的城市排水工作的進行，即一次性解決所有的問題，且造價低。

4 城市雨水利用措施

4.1 加強對雨水利用的研究和應用，修復雨水的生態功能 城市雨水這個事情并不難，技術上要求也不高，經濟上投入也不大，關鍵是轉變觀念，在規劃之初就考慮如何處理雨水。修復雨水的生態功能主要是指對雨水進行匯聚收集再利用的過程。

4.1.1 先利用人工設施進行城市雨水的收集 如我國某些城市利用大面積集中雨水的要求來設計，可以利用屋面進行雨水收集，這對于高密度建設的城市來說無疑是一種比較實用的方法；對于公路來說可以將道路高程設計得較高（最好是高于陸地）并設置缺口，降水時水流可以順著缺口流入道路兩旁的綠化滋潤植物；用透水磚將步行道或者停車場等場所鋪設成透水地面等在如今的大多數城市也時常可見，這也不失為一種雨水利用的好方法。也可在此基礎上對城市進行雨污分流，對城市雨水系統進行單獨建立，從而對城市雨水進行更有效率地收集。

4.1.2 對收集的雨水進行利用 具體可分為以下3個方面：一是直接利用，它是指將收集之后的雨水加以凈化直接使用，比如用來市民生活、澆灌綠化等等，可以稍微緩解城市用水的緊張；二是間接利用，它是指通過一系列透水滲水措施使得下滲到地下來補充地下水的短缺，具體可用透水磚等偷稅設施進行建設，以解決因地下水超采所引發的一系列問題，通過此種舉措也可以避免城市內澇的問題；三是綜合利用，即二者合一、雙管齊下，從而更加有效地改善城市水資源環境。至于怎么利用則要根據城市的具體情況來具體規劃：例如青島降雨量不大且有明顯的季節分布，這種情況下只進行雨水的直接利用就顯得得不償失了，因而應主要進行間接利用，輔助以直接利用手段來進行該市的雨水利用。

4.2 制定相關的法律法規并加大執行力與監管力度 世界上雨水利用技術較發達的國家如美國早在1965年就出臺了《水資源規劃法》《雨水利用條例》等相關法律條例，德國也在1989年出臺了雨水利用設施標準[2]。雖然近年來我國對于雨水利用逐漸重視起來，但至今仍未有全國性的相關法律文獻的出臺。因此，我國各級政府應借鑒國外進行城市雨水利用的經驗來制定相應的法律條例，從而規范對雨水利用的具體標準，同時有關部門也要加大執行力并加強監管力度。

4.3 向市民廣泛宣傳雨水利用的重要性 我國城市居民大多數人節水意識較為缺乏，對于雨水利用更是沒有什么概念，城市水資源浪費嚴重，因而向市民廣泛宣傳當前城市水資源所面臨的嚴峻形勢以及雨水利用的意義就顯得尤為重要。雨水利用是城市建設的重要環節之一，應通過各種媒體、社區活動等形式及利用微信微博等網絡社交平臺進行宣傳，并將其滲透到學校教育中去，使得社會民眾逐漸樹立起雨水利用的意識，讓市民們無論是在工作還是在生活中都注意節約用水。

5 展望

城市雨水的利用是解決水資源短缺的新途徑，也是實現水資源可持續利用的有益選擇[4]。就目前情況來看，我國在城市雨水利用方面還處于開始階段。“海綿城市”是城市雨水利用的良好體現，它的概念于2012年才在我國首次提出，并在2014年12月宣布了試點城市。“海綿城市”是一種非常形象的表達，由于海綿的物理特性被學術界和行業內所慣用，從而來比喻城市的某種吸附功能和吐納雨水的能力[5]。它能夠對環境的變化有良好的適應能力并可以最大程度降低自然災害所帶來的影響：降水過大時可以對雨水充分進行收集儲存，降水過小時將之前儲存好的水釋放利用，使得城市化與生態自然化得到有機結合，最大限度地實現雨水在城市的蓄存。因此，大力推進海綿城市建設是未來城市雨水利用的目標。

參考文獻

[1]李美娟.城市雨水資源利用效益評價研究[D].大連：大連理工大學，2010.

[2]邵兆鳳，邢國平，周建芝，等.天津市城市雨水利用前景建議[J].中國水土保持科學，2012（02）：102-106.

[3]祁燕.城市雨水資源利用分析[J].水科學與工程技術，2010（S1）：35-36.

建設海綿城市的好處范文第2篇

關鍵詞：小城鎮；濱水綠道；多功能性

中圖分類號：TU985.2

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2016）07002304

1 小城鎮濱水綠道的定義與類型

濱水綠道顧名思義，即穿越的區域以河流、湖泊或者海洋等自然水體為主，以木棧道、湖堤、濱水步行道等作為載體的步道。

筆者研究的小城鎮濱水綠道是都市型綠道的一種，主要針對小型城市為主，在水域附近建設濱水線性空間。它的建設主要滿足人的使用功能，但如何兼顧生態保護、社會關系、交通組織、城市基礎設施完善等功能，是小城鎮建設面臨的迫切問題。小城鎮居民希望居住環境能夠有所改善，但又不希望建設造成生態的破壞。

2 小城鎮濱水綠道建設存在的問題特性

生態設計理念近些年在國內受到各方面的重視，小城鎮居住環境建設也頗受其影響。正是在此背景下，展開綠道的建設，但由于對理念沒有真正的認識與解讀，在實際探索過程中難免存在一些誤區：主要有長距離借城市道路，違背了綠道的真正含義；綠道建設功能性單一，不能滿足多樣性活動；只規劃道路，忽略了綠色控制區的劃分；人工化太過濃重，缺乏生態性；濱水駁岸類型繁多，建設樣式過于單一等。

3 多功能設計理念

綠道之所以能夠迅速大規模發展，來源于綠道多功能性。Little認為綠道源自19世紀的公園道（parkway）和綠化帶（greenbelt）的融合，其最初的功能是提供風景優美的車道以供休閑之用。在其后的一戰和二戰期間，綠道便出現了更加有層次結構、組織結構和專門化的休閑項目；到了20世紀60～70年代，更加注重了綠道開發的經濟功能，但同時也喚起了環境教育、歷史和審美功能；20世紀80年代以后，綠道更加關注生態價值，關注生物多樣性的保護和可持續發展；最近，隨著后現代思潮的興起，人們越來越關注其社會功能[1]（圖1）。綠道功能的總體趨勢是越來越復雜，單一目標的綠道往往很難實現。但多目標的綠道其各功能之間常常存在沖突，尤其是生態保護和休憩之間，需要通過加強管理、限制使用等手段協調沖突。

綠道具有多功能兼容性，比如生態性：保護生物多樣性、維護生境穩定等；游憩性：作為居民徒步旅行、游玩、聊天、散步等休閑娛樂開敞空間；社會與教育性：保護歷史人物遺址、古村落，為居民提供交流，科教普及等；經濟性：促進旅游業、提供就業機會、提升土地價值等。

濱水綠道的建設，改善濱水線性空間環境與功能，大大的促進了線性空間的多樣性，根據不同類型的濱水空間在其使用上擁有不同的偏向。按照這種偏向，根據綠道的功能特性，把濱水綠道形式分為以下4類：生態保護型、休閑娛樂型、交通集散型、文化保護型。

4 臺州市黃巖區永豐河上游段濱水綠道多功能性設計

4.1 背景

在浙江省推出“五水共治”的背景下，各市級地區開始相應河流，水域的整治。永豐河就是在此背景下進行改造設計，位于黃巖區高橋鄉與埠頭鎮鎮域內，永寧江支流永豐河上游段，涉及永豐河兩岸河道區域，全長約7.2 km，兩岸邊為基線，兩邊向外寬10 m為設計基數，涉及周邊10多個村1.5萬多人，總規劃面積約30萬m2（圖2）。

4.2 基地分析

4.2.1 有利條件

區位優勢：基地位于建成區內，尤其是中游段，位于城鎮中心，綠道的建設，極大地促進了附近居民的休憩游玩活動，對于提升城市形象和品質具有重要作用。

生態優勢：基地自然環境優越，西南面山體層巒聳翠，中部永豐河自南而北緩緩流經瓦瓷窯村、勝利村、大埭村等村落，山水交融，渾然一體。

建設優勢：基地內部略有起伏，但基本平坦，同時，內部用地以農林用地為主，兼有農居點，征地難度小，限制條件少。

4.2.2 存在的問題

環境質量：河道常年沒有得到維護，生活垃圾、廢水排入河內，嚴重污染水體質量。

植物現狀：河流兩岸植物以自然生長方式植物為主，部分地段有所改造，參差不齊。周邊以農田、果林、河灘、林地為主，多為單一栽植，植被景觀平淡。

道路交通：設計區域內現狀城市道路網不成體系，次干路、支路網和濱水步道嚴重缺失。縱向聯系僅通過鄉村道及少量現有城市道路，且道路不連續，等級較低，可達性較差。

4.3 多功能性設計

依據現狀以“一帶三區三核”為整體結構布局，針對生態保護型、休閑娛樂型、交通集散型、文化保護型4種不同濱水綠道的不同特征的功能偏向進行綠道設計（圖3）。

4.3.1 生態保護型濱水綠道

主要分布于自然資源較好的地段，結合現狀地形、地貌，通過地域文化元素融入到濱水綠道環境之中，使整個濱水岸線，更富有文化氣質。通過植物豐富水岸環境，改善生態環境，增強駁岸抗干擾能力，使水域與陸地生態系統有機的聯系起來，成為一個穩固的群落系統。根據其人工因素，主要分為2類：即自然型濱水綠道、臺階式人工自然濱水綠道的形式。

（1）自然型濱水綠道。指原有生態環境條件下，進行適當的人工改造建設，不做過大的破壞，若路段條件較好，可將原有人行道直接改造成濱水綠道（圖4）；若路段條件較差，可以將原有人行道改造成自行車道或建設懸挑的景觀木棧道（圖5）。

（2）臺階式人工自然濱水綠道。臺階式人工自然駁岸是對于防洪要求較高且腹地較小的湖段，在建造時要采取臺階式的分層處理（圖6）。遵守以人為本的原則，考慮人性化的坡度、踏步寬度、階梯的高度等，迎合大眾的親水戲水的行為。其設計應考慮現狀的水文資料，了解水體的常水位和洪水位的高度以及發生的頻率，并采用一定的相應措施處理，避免發生不必要的安全事故。

4.3.2 休閑娛樂型濱水綠道

游憩性主要體現在親水性上， 親水通過2個方面的體驗，包括身體的親水以及精神上的親水。具象的親水指通過人的親水行為，如劃船、游泳等。精神上的親水，是對大自然水景的感受，而有所觸動[2]。根據親水程度把休閑娛樂型濱水綠道分為3類：親水型濱水綠道、鄰水型濱水綠道、觀水型濱水綠道。

（1）親水型濱水綠道。人處于親水型濱水綠道可近距離與水接觸，伸手即可與水發生親水行為，并感受自然的魅力，如臨近于駁岸的親水平臺、親水廣場，建造在水面的構筑物、游船碼頭等均是引人入勝的直觀的親水環境。能促進人與人之間的交往以及人與水的互動，營造良好的親水空間氛圍。

（2）鄰水型濱水綠道。鄰水型濱水綠道位于水域附近，但人體不能與水直接觸碰，伴隨著一些駁岸的游憩活動，如水岸散步、游玩、嬉戲等。完善的濱水基礎服務設施有利于保證鄰水型行為的安全性和娛樂性，可建設一些亭廊、座凳、觀景平臺等（圖7）。

（3）觀賞型濱水綠道。可以遠距離觀水，一般發生在地勢由高到低的觀水位置，在植景設計時，盡可能的避免視線與水域間的阻擋。在一些地勢平坦的半封閉空間，也盡量不要隔斷與水域的視線關系，可通過鏤空或者植物的疏密關系，保證視線可達，獲得遠距離親水感受。

4.3.3 交通集散型濱水綠道

沿著河流、湖泊等水體建設而成，其功能主要體現在“集散”二字，綠道的建設連接各個空間節點，使破碎的空間整合為一個整體，包括水路與路域的連接。而綠道集散場地的布置按照“大集中小分散”的原則進行，主要體現在驛站的設計與布置。綠道的建設使城市水體與城市居民聯系變得緊密起來，交通作為綠道最基本的功能，增強市民出行的可達性[3]。

永豐河慢行系統的建設，將建立一個高效便捷且滿足行人感知和體驗的綠道網絡。將自行車與步行2種綠色出行方式有機的結合起來，并相互轉換（圖8）。

通過合理的豎向設計、駁岸設計、流暢的交通設計、豐富的植景設計，結合場地點綴園林建筑及人性化的景觀小品，以及慢行設施的空間布點對場地內步行和自行車出行的方式相互轉換，通過驛站設置與布點，合理的轉換，形成濱河綠地與生態景觀融為一體的完整的綠道系統（圖9）。

4.3.4 文化保護型濱水綠道

綠道若不賦予其文化內涵，將失去生命和活力。濱水綠道的建設過程中，盡可能挖掘當地地域文化元素，融入到綠道環境之中，實現文化內涵從無到有的轉化。因此在綠道規劃中應該把握城鎮個性、彰顯地域特色、繼承歷史文脈。使綠道成為展示民族文化特色的窗口為游客提供感受歷史文化的場所。

濱水綠道的設計體現以人為本，滿足多功能使用，結合周邊用地及文化文脈，上游突出和彰顯青瓷窯址的獨特魅力（圖10），中段靠近集鎮中心應加強健身娛樂休憩功能，增添市民文化，下游桔樹成林，凸顯“桔”文化，打造賞花聞香、采摘蜜桔的農業觀光項目。使該河段成為一條連接城區的精神長廊，并可供城里和鄉村同時休憩、養生的福地，形成一幅動物、植物、人和諧相處的自然畫卷。

5 結語

由于建設者生態理念意識的淡薄，小城鎮濱水綠道的建設常常陷入設計誤區，追求一時的效果，忽略區域性的生態關系，加之濱水區域往往破壞后很難恢復，對于濱水沿岸的歷史文化區域也是一種不必要的破壞。綠道建設恰到好處地彌補了上述問題，而綠道之所以能夠迅速大規模發展，也來源于綠道多功能性，在一個空間里能夠同時滿足多功能相互融合而不受制約。

綠道的多功能主要體現在能滿足人們的多方面使用需求，兼顧多種活動行為的發生，并不因設計者的設定而存在，也不因為綠道的建成而擁有[4]。在倡導生態城市、海綿城市的大背景下，人們越來越重視生態環境的營造，濱水綠道的建設，給人們提供一個更加健康游憩的平臺。多功能性的建設旨在為人們營建一個舒適、安全的綠道生活網絡，從而改善人們的生活環境和方式，另一方面也是對小城鎮文化的提煉與展示。

參考文獻：

[1]LITTLE C E.Greenw for Ameriea[M].London：The Johns Hopkinspress Ltd，1990：1～25.

[2]俞孔堅，張 蕾，劉玉杰，等.城市濱水區多目標景觀設計途徑探索：浙江省慈溪市三灶江濱河景觀設計[J].中國園林，2004（5）：28～32.

[3]蔡云楠，方正興，李洪彬，等，綠道規劃理念?標準?實踐[M].北京：科學出版社，2012.

[4]劉濱誼，徐文輝.生態浙江綠道建設的戰略設想[J].城市林業，2004（2）：12～14.

建設海綿城市的好處范文第3篇

關鍵詞 陶瓷廢料,多孔陶瓷,廢料循環利用,節能降耗

1引 言

近年來,我國陶瓷行業發展迅猛,產量已連續13年位居世界第一位,建筑陶瓷2006年國內產量超過50億m2,占全球總產量的60%以上。建筑陶瓷出口量也在不斷增加,已經成為陶瓷產品出口的第二大品種。由于目前我國陶瓷工業的經濟增長方式仍以自然資源和勞動力的高投入為主要特征,這種粗放型的發展方式已經不能實現經濟與資源、社會與環境、生態與發展的合理配置。隨著產量的增加,原料的消耗量也大量增加,每年消耗的天然原料在1.2億t以上,由此產生的廢料數量也越來越多。例如拋光磚產品廢料,僅佛山陶瓷產區,各種拋光磚廢料的年產量已經超過300萬t,全國拋光磚廢料的年產量估計在500萬t左右。如此大量的陶瓷廢料已經嚴重污染了人類生存的環境,因此,如何變廢為寶、化廢料為資源,已經成為科技和環保部門的當務之急,我國必須高度重視對陶瓷生產中廢料的再循環利用工作,把它提高到環境材料學的高度加以研究和利用,提高到全民綠色環保的高度加以重視和解決。

2陶瓷廢料的主要來源與分類

眾所周知,陶瓷產品種類繁多,一般分為傳統陶瓷和現代技術陶瓷兩大類。傳統陶瓷是指用天然硅酸鹽粉末(如粘土、高嶺土等)為原料生產的產品;現代技術陶瓷是根據所要求的產品性能,通過嚴格的成份和生產工藝控制而制造出來的高性能材料,可用于高溫和腐蝕介質的環境,是現代材料科學發展最活躍的研究領域之一。隨著陶瓷品種的不斷增加及其性能水平的不斷提高,陶瓷產品的需求量正在逐漸增加,同時生產過程中所產生的廢料在一定程度上也會有所增加。陶瓷廢料主要來自于陶瓷產品的生產過程中,在成形、干燥、施釉、搬運、焙燒、后期的磨削加工及貯存等過程中產生的, 其種類大致可分為以下幾種:

(1) 坯體廢料:主要是指陶瓷產品在燒成之前所形成的廢料。

(2) 廢釉料:主要是在陶瓷產品的生產過程中(拋光磚的研磨、拋光及磨邊倒角等深加工工序除外)所形成的污水,污水經凈化處理后所形成的固體廢料,通常含有重金屬元素,按其化學含量多少可分為有毒廢釉料和有害廢釉料。

(3) 燒成廢料:主要是指陶瓷制品在燒成過程中產生的廢品以及在其貯存和運輸等過程中產生的廢品。如圖1所示為堆積如山的燒成廢料。

(4) 匣廢渣:采用重油或煤作為燃料的陶瓷窯爐,由于重油及煤的不完全燃燒,容易產生大量未燃燼的游離碳,從而污染陶瓷制品。因此,為了避免陶瓷產品被煙熏,大多日用陶瓷制品通常采用隔焰加熱的方式進行焙燒,而獲得隔焰加熱方式最經濟的方法就是采用匣焙燒。由于匣多次承受熱應力作用以及裝過程中的搬運、碰撞,從而產生大量的廢匣。

(5) 磨削加工廢料:日常生活中用到的瓷質磚及厚釉磚等產品,在燒成后必須經過刮平定厚、研磨拋光及磨邊倒角等一系列的磨削加工,才能形成光亮如鏡及平滑細膩的陶瓷制品。大量的磚屑廢料就是在這一系列的磨削加工過程中產生的。

3陶瓷廢料在功能性多孔陶瓷中的應用

3.1 利用廢料制作多孔陶瓷板

隨著陶瓷產業規模的不斷擴大與產量的不斷增加,優質高嶺土和長石等天然礦物資源在逐年減少,與此同時,陶瓷廢料的產出量也在日益增大。最近幾年,國外采用陶瓷廢料為基料研發成功了一種多孔陶瓷板,拓寬了陶瓷廢料的利用渠道。其工藝過程是以煉銅產出的銅熔渣為基料,配合適量粉煤灰、粘土和陶瓷廢料等,加入碳酸鹽或堿性金屬氧化物和玻璃鋼廢材,將其置于攪拌機內,邊攪拌邊加入水、分散劑和粘結劑,同時除泡,制備泥漿、注模、干燥,于700～1000℃下燒結而成。由于廢玻璃鋼在約200℃下會熱分解,產生氣體并碳化,隨著溫度的進一步升高,碳化物也會產生氣體,使陶瓷產生氣孔而變為多孔質,加之玻璃鋼中玻璃纖維以網狀殘存,可提高其韌性。使用可溶性碳酸鹽時,坯體表面還會析出碳酸鹽結晶,燒成后在表面形成開口氣孔。若注模成形時,用一定直徑的針體插通坯體,燒成后則可形成穿透細孔。由此制成的多孔陶瓷板輕質高強,特別是韌性、透水性、吸濕性和吸附性較高,不僅可用作建筑材料,還可作為吸附和過濾材料使用。生產這種多孔陶瓷板還有一大好處就是用銅熔渣、粉煤灰廢料、廢玻璃鋼與其它原料配料,只需在不高于1000℃以下的溫度下便可燒成,有利于節能。佛山歐神諾陶瓷股份有限公司與華南理工大學曾令可教授合作完成的廣東省部產學研項目“利用陶瓷廢渣生產輕質高強節能型建筑陶瓷板材”,就是利用陶瓷拋光磚廢渣,再摻合一定量的鋁型材生產中的廢渣,通過合理的原料制備、添加劑的選擇、最佳燒成工藝的控制(充分利用陶瓷廢料中SiC和有機物高溫發泡的特性),開發出的新型輕質生態建筑材料。其比重為0.95～1.35g/cm3,導熱系數低于0.35W/(m?K),產品規格達到660mm×1320mm。

3.2 制備多孔墻體保溫材料

利用陶瓷廢料、高溫砂、低溫砂以及粘土為原料,制備出一種以閉口氣孔為主、密度小的新型建筑材料,可作為一種功能性的高效保溫、 隔熱、 隔音墻體材料,不但節能效果好,而且可以減輕建筑結構的承重,該方法制備工藝簡便、施工效率高、易操作、利于產業化,對于我國的“節能降耗、減排”以及推動我國工業的持續、穩定發展都具有非常重要的意義。

文獻記載[1-2]:利用拋光磚廢渣細粉為原料生產墻體材料時,由于其含有微細有機磨料及少量的無機觸媒,分解溫度在1140～1200℃,在燒成過程中當燒成溫度達到其分解溫度時,有機樹脂將會分解,從而產生大量的氣體,而此時制品表面處于熔融狀態,氣體不能夠逸出表面,從而在內部產生大量封閉氣孔。根據實驗結果,拋光渣用量在30～60%時,產品變形程度較小,氣孔率適中,便于制成多孔保溫材料:拋光渣用量低于30%時,制品雖然發泡,但由于有機高溫樹脂含量較小, 燒成時其內部產生的氣體少,不能夠達到多孔保溫材料的條件;拋光磚廢渣用量高于 60%時,產品變形程度大,不易得到合格的產品。由于拋光磚廢渣可塑性較差,為了提高坯泥的可塑性和坯體的強度以便于成形,必須摻入15～25%的粘土以提高其可塑性。為了降低燒成溫度,擴大燒成溫度范圍,還必須摻入適量的熔劑性原料。熔劑性原料的使用,有利于在燒成過程中形成一定的液相,促進坯體燒結,同時形成一定的高溫粘度,有利于坯體內部氣孔的形成。按照此方法制備的多孔墻體保溫材料的密度為900kg/m3,抗折強度為6MPa,導熱系數為0.23W/(m?k),耐火度大于1200℃。蒙娜麗莎公司利用陶瓷廢料(廢料量達50～80%)摻合其他工業固體廢棄物生產大規格輕質隔熱保溫陶瓷板,最大格規可達1000mm×2000mm以上,成形厚度可達3.5mm,比重小于0.95g/cm3(最小可達0.5g/cm3),導熱系數小于0.25W/(m?k),隔音性能為30dB,該項目在北京召開的科技成果評估會上已通過建設部科技發展促進中心的成果評估。

3.3 利用陶瓷廢料制備吸音材料

隨著生活水平的提高,人們對噪聲的控制越來越重視,使用吸音材料成為控制噪聲的重要手段之一。現代社會要求吸音材料不含石棉、 礦物纖維等對人體皮膚有刺激性的纖維材料,且要求防水、阻燃、使用壽命長。國際上都在積極尋找和開發新型的吸音材料,無有害成分的環保型吸音材料必將成為未來吸音材料的發展方向。最近不斷在公共場所、娛樂場所發生火災,造成死亡慘重的關鍵因素之一就是高分子可燃吸音材料所致,中央電視臺新大樓的火災也是這種原因導致的,故最近廣東省公安文化及安監總局等單位聯合整治、拆除了公共娛樂場所50萬m2的可燃性吸音材料,如海綿、塑料泡沫等。

近年來,國內外開始了利用工業廢料生產陶粒的研究,由于陶瓷容重小、內部多孔、形態與成分較均一,具有一定的強度和堅固性,因而具有質輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的隔絕性、保溫、隔熱、隔音、隔潮等功能特點,可以廣泛應用于建筑、化工、石油等部門。在建筑方面,可以作為輕骨料制備混凝土和輕質墻體保溫板,也可以作為填料填在空心墻或窯的襯層中進行隔熱保溫。

文獻[3-4]記載:首先將拋光磚生產所產生的廢料作為主要原料來制備一種輕質陶粒,其技術性能指標為:容重 600kg/m3,筒壓強度為1.72MPa,吸水率≤18.7%。然后以微孔吸聲結構原理為主要設計依據,以拋光磚廢料制成的輕質陶粒、水泥、粉煤灰等為主要原料,輔以發泡劑、防水劑等添加劑,采用一般的混凝土成形方法,得到一種新型的環保多孔吸音材料。其制備工藝過程為:按一定質量比將膨脹水泥、粉煤灰、陶粒及其它添加劑在水泥砂漿攪拌機中攪拌0.5min,得到均勻的干混合料,再加水攪拌約5min,然后將發泡劑加入混合漿料中攪拌,得到流動性較好的混合漿料。經成形、脫模,即可得到氣孔均勻的多孔材料。樣品24h脫模后用保鮮膜包裹,在標準養護條件下養護28日,通過性能測試分析,該吸音材料吸音頻率范圍寬,吸音效果非常明顯。

3.4 利用破損陶瓷和陶瓷廢料制造陶瓷透水磚

隨著經濟的發展,現代城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料所覆蓋,形成了人們感官上的“桑拿”現象。同時,陶瓷廢料、工業廢渣等不可降解廢棄物嚴重地污染著生態環境。國內一些專家學者開始了以工業廢渣為主要原料,具有強度較高、滲水性能好、燒成溫度適中、結構優良等特點的環境友好型生態建筑材料――陶瓷透水磚的研究工作,該研究方案不但可以充分利用工業廢渣等廢棄物,而且可以消除水泥混凝土等阻水材料給人們感官上帶來的“桑拿”現象。

據文獻[5-7]等介紹:采用破損陶瓷和陶瓷廢料作為主要原料,可制造低成本、高附加值的透水磚。方案的成功實施在一定程度上解決了破損陶瓷和陶瓷廢料的環保問題,使資源得到循環利用,并能獲得良好的經濟效益。按照這些方案來生產透水磚,陶瓷破損料和陶瓷廢料的加入量最多可占到 75～85%。以上研究解決了陶瓷生產中所產生的所有破損陶瓷和廢料的再利用問題,特別是解決了拋光磚磨屑再利用難、潔具次品再利用技術可行但經濟上不可行的難題,大大降低了透水磚的生產成本,有利于透水磚的推廣,起到保護城市防洪系統、彌補地下水資源的作用。

利用破損陶瓷和陶瓷廢料制造陶瓷透水磚的工藝流程是把潔具廢次品、各類墻地磚次品和破損陶瓷用鄂式破碎機破碎后,經10目篩子過篩,根據需要再對粒度小于1.65mm 的陶瓷料進行細篩分,并根據其化學成分分析結果制定原料配方。根據原料配方將拋光磚粒子、磨屑和各種粉狀料(如石灰石、 膨潤土)和造孔劑、添加劑加水攪拌混合均勻,放入壓機中,壓制成形。最后,將磚坯放入窯爐中燒成,最高溫度為1200℃。該方法制備出的多孔陶瓷透水磚樣品,經檢測,樣品的透水系數都在1×10-2以上,完全滿足標準要求。

魏澤民等[8]采用陶瓷廢料、廢玻璃、鋸末和粉煤灰為主要原料研制出綠色環保型的滲水磚。在基礎成瓷配方的基礎上,外加工業廢渣或廢料,通過調整顆粒級配和各粉料的加入量,使其均勻分布于坯體的廢渣顆粒中或顆粒與顆粒之間,產生符合要求的孔隙相,該相將對坯體的滲水性能起到決定性的作用。考慮到坯體中的孔隙相主要由廢渣產生,實驗中對不同類型廢渣的加入量和顆粒級配作了系統深入的研究。結果表明:基礎配料中分別添加鋸末、陶瓷廢料、粉煤灰,均可產生符合技術要求的孔隙相。成形壓力33MPa、燒成溫度1100～1150℃、燒成周期1.5～2h下制得環保型滲水磚,其透水系數為3.2×10-4cm/s、抗折強度為18.4MPa、抗壓強度為19.7MPa。

3.5 利用蜂窩陶瓷廢料制備功能性蜂窩陶瓷

廣州銳得森特種陶瓷科技有限公司利用生產中所產生的廢料,如邊角廢料、擠壓坯廢料(見圖2(a))、擠壓后切割產生的廢料、干燥或燒成中產生的開裂廢料(見圖2(b))、后加工過程產生的廢料等進行回收利用。對于生坯廢品及廢料,如果是采用擠壓成形工藝產生的,則可直接回收利用;如果是熱壓鑄成形工藝中產生的,由于坯體中添加了石蠟、硬脂酸、蜂蠟等粘結劑,必須通過適當加熱熔化后才能進行回收利用。對于燒成、磨削加工后的廢品,由于廢品中含有大量的堇青石成份,這是制備蜂窩陶瓷的主晶相,可充分回收利用,故可以經過粉碎、球磨等加工工序,使其達到250目左右的細度,作為原料進行回收利用。這部分廢料由于經過了高溫燒成,已經形成很好的堇青石晶型,在再燒成過程中收縮率極小,可以作為粗顆粒原料摻入配方中,其摻入量可達30～50%,既可以減少天然原料的消耗,又可以大大提高坯體的強度,減少燒成收縮率和變形,因此產質量可大幅度提高[9]。

4展 望

21世紀是環保的世紀,隨著我國可持續發展戰略的實施,對環境保護提出了更高的要求。降低環境污染和對陶瓷廢料綜合再生利用是環保工業的兩個主要發展方向。我國作為世界上最大的陶瓷生產國,如果能將陶瓷廢料充分利用起來,不但可以解決巨大的環境危機,減少天然資源的消耗,制備出符合各種功能需求的多孔陶瓷,而且可實現社會和經濟的可持續發展。從這個意義上講,我國廢瓷資源的循環再利用具有重大的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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[5] 周松青,林偉,肖漢寧等. 利用破損陶瓷和陶瓷廢料制造陶瓷透水磚[J].佛山陶瓷,2007,8:7-10.

[6] 戴武斌,曾令可等.工藝條件對環保型透水磚基本性能的影響分析[J].中國陶瓷工業,2007,14(6):6-10.

[7] 戴武斌,曾令可等.透水磚的研究現狀及發展前景[J].磚瓦,2007,8:22-25.