废玻璃变轻石打造绿色“海绵”工程新资材

郝建春（南京理工大学，江苏 南京 210014）



废玻璃变轻石打造绿色“海绵”工程新资材

郝建春
（南京理工大学，江苏 南京 210014）

摘 要：玻璃轻石是通过再生资源化技术将废旧玻璃改造而成。其与水土相融和多孔质轻抗压等特性，符合我国城市绿化、城市海绵体建设的资材要求。通过在屋顶绿化、生态停车场雨水收集、生态浮岛等工程方面的应用研究，验证了玻璃轻石产品在绿色“海绵”工程的独特功能和明显效果。

关键词：玻璃轻石；“海绵城市”屋顶绿化；生态停车场雨水收集；生态浮岛

1　引言

废玻璃是一种不降解、不安全的固废垃圾。将大量废玻璃由单纯的废弃转化为再生利用，形成新型的玻璃资源循环利用体系，符合我国现代科学发展的总目标。再生资源化技术产生的玻璃轻石产品，不仅可以解决废旧玻璃的处理问题，也为建筑节能、绿色环保、低碳高效及海绵城市建设，实现“资源节约型、环境友好型社会，实现可持续发展”的十二五国家战略目标起到积极的促进作用。

利用玻璃轻石具有的无机、轻质、多孔、阻燃及吸排水特性进行了屋顶绿化、生态停车场雨水收集等工程。效果显示已经达到了我国城市绿化和海绵城市的相关规范和要求，取得了成功的初步经验和进一步拓展的新概念、新思路。值得认真总结和推广。

2　玻璃轻石的由来及特性

2.1由来

玻璃轻石材料来源为废弃平板玻璃或瓶玻璃（钠钙硅酸盐玻璃）。生产过程简述：对废旧玻璃进行机械破碎→研磨成粉体→颗粒筛选→主辅料配比混合→高温（900℃左右）发泡→急冷破碎→整形后包装。如此制得以硅酸盐质体为泡壁的、外形不规则的块状发泡体。由于打造出的玻璃发泡体已经不是原来意义上的玻璃，成为了纯雪白色或者特别烧制成彩色，看似为大小不一的轻质“石头”，特定义为玻璃轻石（如图1所示）。

玻璃轻石是受日本环保轻石（スーパーソル）的启发，在国内首先研究开发成功并命名。其性能和用途均超过其它类似产品。通过生产工艺的控制可以调整发泡体内独立孔、连通孔及毛细孔的比率，可产出在不同应用领域中所需特性的玻璃轻石产品。该制造过程最终是把废旧玻璃这种危险的固废垃圾处理成为环保、多功能、多用途、无污染的轻石新材料。

2.2特性

通常玻璃轻石单体干密度在0.3g/cm3～ 0.8g/cm3，容重在250kg/m3～800kg/m3范围内可任意调节。根据用途和需求可选取不同颗粒度、吸水或不吸水、浮在水面或吸水后沉入水底的玻璃轻石产品。具有多孔、比表面积大、轻量、透（保）水、通气、隔热、阻燃等基本特性。

2.2.1由于玻璃轻石与土壤的主要成分均为氧化硅，所以也可理解为再生土，具有疏松、增湿、保肥改良土壤的作用。

2.2.2吸水玻璃轻石一般用于土壤改良、屋顶绿化、蓄排水、浮岛水体工程等。不吸水玻璃轻石一般可用于建筑与道路的基材以及装饰型材的骨料等。

2.2.3施工方便、简单、安全易于推广。

2.2.4玻璃轻石的气孔一般为数微米到5mm以内孔径的不规则结构。微生物的大小约为0.5μm～5μm，原生动物约5μm～250μm，后生动物大小在数毫米以下，通过这些生物共存、形成生物链，可以达到促进水质净化的作用。所以玻璃轻石优于活性炭具有作为微生物在水中生存载体的良好条件。可以为所有微生物提供生存繁衍和活动场所。

3　应用于屋顶绿化工程

3.1基本信息

时间2013年10月，2014年11月，地点江苏省无锡市江阴红豆村古塘街，名称金林铝型材公司办公楼和京澄玻璃公司办公楼顶共440m2绿化工程；船用玻璃公司新工房楼顶1300m2菜园工程。

3.2设计施工

根据现有的相关大楼建设的安全承载资料分析确定，金林、京澄办公楼楼顶的设计绿化适合做简约式屋顶绿化；船用新工房楼顶设计则可以做较大型的屋顶菜园绿化。

若用纯土壤作为绿化主取材，通常容易干裂结团、滋生害虫且维护保养工作量大，当雨季水保和状态时顶楼楼层承压将会增加很大。利用玻璃轻石多孔吸湿、颗粒疏松的特性进行楼顶绿化土壤改良和铺设蓄排水层（如图2所示），施工简单方便（如图3所示）。

3.3实效图解

玻璃轻石在屋顶绿化中用作基质层的土壤改良和蓄排水层与传统屋顶绿化相比优势明显，效果也十分突出。在2015年夏天的几次大暴雨和连续高温暴晒的情况下凸显出海绵体工程效应。屋顶高效排水防止了一般常见的屋顶雨水渗漏，高温期间绿色植被仍然保持了良好的生长状态（如图4所示），屋顶隔热保温效果明显。顶楼房间在夏天最热的时候每天能保持在比较适宜的温度。

4　应用于生态停车场雨水收集工程

4.1基本信息

时间2013年10月，2014年12月，地点江苏省无锡市江阴红豆村古塘街名称金林铝型材公司生态停车场；京澄玻璃与船用玻璃厂生态停车场雨水收集系统。

4.2设计施工

改变露天停车场惯用的水泥、柏油硬化层建设模式，设计采用栅格透水铺装路面保证雨水能及时被吸收和沉降；增加的绿色草坪种植降低夏天路面热岛效应和对在停车辆的热烘烤作用；

生态停车场栅格透水铺装路面下采用微小颗粒的玻璃轻石作为绿地基质，这样可以起到疏松土壤吸收和渗透雨水的作用；而较大颗粒玻璃轻石则作为停车场最下面铺设蓄排水层的主要材料，收集的雨水经过下沉、过滤、净化后可通过提升再利用，如果雨水收集饱和则可以自动通过溢出口流入主排水管道（如图5所示）。由此组成的具有海绵特性和呼吸功能的集停车、雨水收集为一体的工程。平常为绿草供水供肥，暴雨时为停车区疏水排涝，并经过该雨水收集系统进行沉淀过滤净化后达到可提升回收利用的目的。

4.3实效图解

生态停车场路面渗水功能良好，无论是在雨中还是在雨后均无积水，路基下面的玻璃轻石蓄排水层起到了收集净化雨水的功能。图6显现了这种雨水收集工程的优势。由于玻璃轻石是由稳定的无机质（主要是硅钙纳）组成。无毒害、无污染、无挥发、长久使用不会产生任何化学反应，性质稳定且具有大量均匀分布的气孔，能够调整水中微生物繁殖环境，促使生物膜产生，具有良好的水质净化功能并可达到回收使用条件。如果使用其它材料，收集到的雨水往往会逐渐变色、混浊、大肠菌群类将大量发生无法使用。

5　讨论与展望

玻璃轻石在屋顶绿化中的应用，改变了屋顶绿化工程传统意义上的设计思路和施工用材，利用玻璃轻石轻质多孔、颗粒疏松的特性进行楼顶绿化土壤改良和铺设蓄排水层施工简单方便效果好。可以有效降低顶楼楼层传统绿化承压的1/3以上，明显起到排水（多雨时）、保水（少雨时）、减少维护、促进植物生长、隔热保温、防火、降低城市局部热岛效应和美化绿化作用。因此，玻璃轻石的这种独特的性能优势最有可能成为屋顶绿化的升级用材。

在生态停车场工程中采用透水铺装，绿草种植，玻璃轻石排蓄水层及雨水下沉式收集净化系统设计和施工，起到了美化环境缓解车内高温并在遭遇暴雨时可以把地面水基本消化在绿色停车场实验工程之内，避免水淹效果明显。初步体现了“海绵体”对雨水的下渗、滞蓄、净化、回用，最后剩余部分径流通过管网外排的内涵；利用玻璃轻石蓄积被大量流失的雨水，不需要专用的大型储水设备，只用透水膜和隔水膜，加上玻璃轻石组合起来，就可简单地兴建类大小各异的“地下水库”。

南京林业大学博士俞伟曾经对种植屋面的5种蓄排水材料（PVC板、玻璃轻石、HDPE板、陶粒、碎石）性能做过测试分析并发表了论文。认为玻璃轻石由于其多孔、高强的特征，在透气性和耐压性方面均要优于塑料排（蓄）水板，尤其在增加铺设厚度的情况下其蓄水性能远远超过排（蓄）水板。而陶粒在性能和成本方面均不占优。屋顶绿化、生态停车场和雨水收集的例证可见玻璃轻石建造绿化工程基本不受地形和水体条件的限制，可大可小，施工简单、方便，易于推广。

城市绿化和“海绵城市”的建设是一个庞大的系统工程。玻璃轻石在绿色“海绵”工程中所起的作用体现了玻璃资源循环利用体系在国计民生和社会科技进步发展的价值。变废为宝将废旧玻璃打造为基础建设中广泛使用的新资材，是利国利民不可动摇方向和目标。必须坚持为玻璃轻石的拓展、改进和完善作出不懈努力。期盼不久的将来能够出现更多的玻璃轻石应用于不同领域的示范工程之中，切实起到推动我国生态环境科学发展的积极作用。

参考文献

[1]玻璃轻石[S].江苏晶瑞特环保新材料有限公司.Q/320281HJS01—2013.

[2]俞伟，关庆伟.种植屋面5种不同排蓄水材料性能分析[J].中国城市林业，2014（04）：18-22.

[3]杨真静，唐鸣放.绿化屋顶技术研究与探讨[J].新建筑，2012（04）：52-56.

中图分类号：TQ171

文献标识码：A