可再生PC环保砖的性能及应用前景分析★

宋昱颖 孟昭博 谷新强 么传杰 鲁萌萌

(1.聊城大学建筑工程学院，山东 聊城 252000; 2.山东聊建集团有限公司，山东 聊城 252000)

可再生PC环保砖的性能及应用前景分析★

宋昱颖1孟昭博1*谷新强1么传杰2鲁萌萌2

(1.聊城大学建筑工程学院，山东 聊城 252000; 2.山东聊建集团有限公司，山东 聊城 252000)

基于传统PC砖制备工艺，总结了其优点及不足，提出了一种改进的可再生PC环保砖，对可再生PC环保砖的原料选择及制备方法进行了分析，提升了PC砖的各项指标，解决了传统PC砖的耐磨性差、易破损等问题，并对可再生PC环保砖进行了市场应用分析，研究结果表明：该PC砖制作工艺流程简单，性能优良，市场应用前景好。

可再生，PC环保砖，性能指标，传统PC砖

0 引言

随着我国技术发展和全民环保节能观念的提高，节能、环保等绿色建筑逐渐成为关注重点，因此，传统的砖石材料已经不能满足市场需要，PC(Precast Concrete)砖即为预制混凝土砖是一种满足要求的材料环保、施工节能、低损耗的砖块。建筑材料由现场的制作转为厂区预制，国内外在预制混凝土、可再生混凝土领域的研究已经取得了较为丰富的成果[1-5]。本文针对现有砖石材料存在的问题，对比分析传统PC砖的优缺点，基于传统PC砖制备工艺，提出一种可再生PC砖制备方法，并对其性能指标进行了研究，该研究成果对建筑材料的发展提供了一个新思路。

1 传统PC砖的优点及不足

1.1传统PC砖的优点

1)抗压强度、抗折强度高。

PC砖主要由建筑垃圾及胶凝材料制成，配制后的砖块抗压强度及抗折强度分别大于30 MPa，3 MPa，可直接铺设行车路面，满足砖体强度要求。

2)防滑性能良好。

由于PC砖多采用半干性原料挤压而成，使得PC砖表面较为粗糙，摩擦系数大，所产生的摩擦力远大于表面光滑的石材材料，防滑性能好。该砖体不仅适合铺设于室外而且可应用于潮湿、雨水天气较多的地区。

3)耐久性良好。

PC砖的原材料大部分是无机材料，耐久性好，不易老化，不易于发生腐蚀现象，在无需特殊处理的条件下使用年限完全可以达到建筑的设计要求。

4)防火性能良好。

PC砖采用废弃的混凝土及胶凝材料制成，均为无机不燃材料，防火性能优良。

5)环境友好。

PC砖的原材料为建筑垃圾，利用赤泥、电石泥的胶凝特性，使其粘结在一起。再生产的过程中也没有产生工业废料，实现了节能减排、可持续发展的目标。

6)色彩可控性、尺寸灵活。

PC砖原材料内可加入色调相同、颜色统一的彩色骨料及色彩强化剂，并将原料搅拌均匀，使得同一批次的PC砖在颜色上没有较大的差异，轻松解决了石材等天然材料的颜色、纹理的差异问题。同样可根据不同的设计要求，制作不同尺寸规格的模具，省去了现场切割的工序。

1.2传统PC砖的不足

1)棱角不完整，有外观缺陷。

由于采用半干料挤压成型，未对PC砖表面做任何处理，易使其出现表面裂纹、麻面、孔洞等缺陷。

2)耐磨性差，不可再生。

没有特殊加入耐磨材料或设置耐磨层，PC砖在使用过程中易磨损；传统PC砖使用过后产生的废料不可重复使用，因此不可再生。

2 改进后的可再生PC环保砖原材料及制备工艺

基于传统PC砖存在的优缺点，研究一种可再生PC环保砖，这种砖体既可以保留现有优点又能解决外观缺陷、不可再生等问题。

2.1原材料的选择与结构

可再生PC环保砖主要采用赤泥为胶凝材料，建筑垃圾作为骨料。赤泥具有高钙、高硅、低铁的特点，其中氧化钙、二氧化硅、氧化铝及氧化铁大约为35%,17%,7%，可以代替大部分水泥[6,7]。配制过程中加入矿粉、电石泥等材料提高了混凝土的后期强度[8-10]。建筑垃圾破碎后的大颗粒作为粗骨料，小颗粒作为细骨料，通过粉料及细骨料的填充形成致密的一体结构，PC环保砖结构示意如图1所示。

PC环保砖块既可为长方体也可以设计为其他形状。砖块包括上下两层，上层为耐磨防滑层，下层为致密结构层。该砖块可用于人行道、车行道、广场、仓库等的地面铺设，且砖块的耐磨防滑层暴露在地面表层，即耐磨防滑层位于地面表面，提高了砖块的耐磨性而且还增大了砖块的防滑性，防滑层厚度为0.5 cm，致密结构层为3 cm～4.5 cm。

致密结构层主要由水泥泥浆、骨料和填料均匀混合组成。水泥泥浆包括赤泥、水泥、粉煤灰和电石泥，成功解决了当前赤泥、建筑垃圾、矿渣等工业废料可再生资源污染环境、占地等问题。骨料包括陶料、建筑垃圾破碎后的颗粒、炉渣和碎石。填料包括中砂、建筑垃圾破碎后的颗粒和石粉。耐磨防滑层由金刚砂、石英砂、石粉、水泥、中砂、光亮剂和颜料组成，其中骨料中的建筑垃圾破碎后的颗粒直径大于填料中建筑垃圾破碎后的颗粒。

2.2制备方法及工艺流程

可再生PC环保砖的制备步骤：1)面料制备，先将其他原料(石英砂、中砂、水泥、石粉和颜料)混合拌匀，再加入水及光亮剂搅拌均匀；2)基层料制备，先将其他原料(即水及减水剂以外的原料)搅拌混合均匀，再加水及减水剂搅拌均匀，备用；3)砖体成型，采用彩砖生产设备，振动成型；4)厚度检测，砖体的厚度为5 cm，制备工艺流程如图2所示。

可再生PC环保砖形成机理是通过水泥与各种砂、石粉的有效结合，可形成致密、耐磨的保护层，同时光亮剂的加入会使制品的表面光洁度和内部致密度提高，增强色彩持久性、耐磨性以及抗侵蚀性，此外会使混凝土早期强度提高，缩短脱模周期，模具周转加快，降低模具投资。

加工时，将置于托架上的模具放置输送带上，到达耐磨防滑层下料口，将搅拌好的料下料至模具中，随后，装有耐磨防滑层料的模具输送至耐磨防滑层料振动段，通过振动模具将耐磨防滑层料均匀铺设于模具中，托架确保经过耐磨防滑层振动段的模具始终位于致密结构层料下料位置的同一直线上，装有耐磨防滑层料的模具(置于托架上)随输送带到达致密结构层下料口，将致密结构层料准确下料至模具中，而后输送至致密结构层料振动段，最后经平稳输送至接砖机架上，完成轻质防滑高强、耐磨、可再生的环保砖的制备。设备模具的研究也创造了生产力[11]。

3 PC环保砖与传统材料的应用对比分析

1)可再生PC环保砖优点及性能指标。

PC环保砖优点：强度高、耐磨性好、耐水和耐候性好，达到了用于铺设人行道、车行道、广场、仓库等的混凝土路面及地面工程的要求，而且搬运方便。同时解决了当前市售的采用半干料普通挤压成型的彩砖，表面粗糙，棱角不完整，抗压强度低，无光泽的问题，生产过程采用全自动的彩砖振动成型设备，规格统一，施工方便，适宜推广应用。由于陶粒强度高、重量轻，因此制备出来的彩砖比普通砖轻1/5，而且强度高。该类砖采用了70%以上的工业废料、废渣等。研究实验得出，轻质高强、耐磨、可再生的环保PC砖抗压强度、抗折强度、磨坑长度、耐磨度，吸水率等均达到国家有关标准的要求，PC环保砖的性能指标远高于传统PC砖。

2)可再生PC环保砖与传统PC砖对比。

PC环保砖的价格远低于石材等传统材料，较传统挤压成型的PC砖质量要好，每平方米的价位高，但从长远的经济利益上考虑PC环保砖更占优势。另外，PC环保砖成功解决了当前赤泥、建筑垃圾、矿渣等工业废料可再生资源污染环境、占地等问题。可再生PC环保砖与传统材料的性能指标对比如表1所示。

表1 可再生PC环保砖与传统材料的对比

目前，PC环保砖应用前景较广，可用于多个领域：

1)在景观上的应用。由于PC砖体模具简单，尺寸丰富，可根据设计师的不同要求达到理想的造型。因此，该砖体经济适用、经久耐磨，被广泛运用到公园、小区等一些类的小品当中。

2)在景观道路上的应用。PC环保砖强度较高，耐磨、防滑性能较好，可以用于铺设地面，形成较为统一的风格，并与绿化园林相结合，颜色搭配协调。目前为止，PC环保砖已经在景观上有了较多的应用，且设计施工都较为合理、快捷，以后也将成为市场的热门选择。

3)PC环保砖在建筑上的应用。由于制作方便、施工快捷，PC砖也逐渐走进建筑市场，并在国外有许多优秀的例子，如德国开姆尼斯剧院、克罗地亚克尔克体育馆等等，都为PC砖的发展做出了贡献，也是今后的研究、发展、应用的方向[12]。

4 结语

1)在原有PC砖上设置致密层，可大大提高其耐磨性能，并通过振动成型，消除传统半干料挤压成型的各种缺陷，使得新型PC砖的各项性能指标都有较大提升。

2)可再生PC环保砖经济效益理想、施工制作方便、市场前景广阔，同时也更加符合国家提出的可持续发展战略。

[1] 霍洪媛，范程程，陈爱玖，等.不同强度等级的再生骨料对再生混凝土基本力学性能影响[J].混凝土,2017(2)：60-62.

[2] 夏 雄，李淋淋，谢飞飞，等.再生混凝土路面砖性能研究进展[J].混凝土，2016(2)：140-144.

[3] 王爱玲.预制混凝土构件质量管理的探讨[J].工程质量，2017，35(2)：72-75.

[4] 杜 康，赵永生.我国建筑产业化发展历程及推进意义[J].聊城大学学报(自然科学版)，2015，28(4)：76-79.

[5] 刘永欣，杨秀英.国内建筑工业化发展历程及现状[J].聊城大学学报(自然科学版)，2016，29(3)：97-99.

[6] 王军委，李秋义，唐 巍，等.赤泥的性能及其用作矿物掺合料的研究[J].混凝土与水泥制品，2015(1)：87-90.

[7] 刘日鑫，张锦洲，高淑娟.拜耳法赤泥对建筑砌块性能的影响分析[J].无机盐工业，2017，49(3)：52-54.

[8] 董健苗，杜亚聪，王亚东，等.矿物掺合料对自密实轻骨料混凝土工作性能及力学性能影响的试验研究[J].混凝土与水泥制品，2017(2)：13-16.

[9] 刘 清，张 萌，韩 霞，等.粉煤灰和矿粉对自密实混凝土抗冻性能影响的试验研究[J].混凝土，2016(10)：84-86.

[10] 赵军伟.电石泥在低等级公路建设中的应用[J].交通世界，2011(Z1)：149-150.

[11] 刘 畅.仿真混凝土“石材”生产用模具开发[J].建筑砌块与砌块建筑，2014(1)：25-26.

[12] http://www.360doc.com/content/16/0402/22/1302411_547418537.shtml.

AnalysisontheapplicationprospectandstudyonthepropertiesofrecycledPCenvironmentalprotectionbrick★

SongYuying1MengZhaobo1*GuXinqiang1YaoChuanjie2LuMengmeng2

(1.SchoolofArchitectureandCivilEngineering,LiaochengUniversity,Liaocheng252000,China; 2.ShandongLiaojianGroupCo.,Ltd,Liaocheng252000,China)

Based on the traditional PC brick preparation process and summarized its advantages and disadvantages, this paper put forward a new kind of improved renewable PC environmental protection brick. The raw material selection and preparation methods of recycled PC environmental protection bricks were analyzed. Many indexes of PC brick had been raised. The problems of poor wear resistance and easy breakage of traditional PC bricks were solved. The results show that the new PC brick has the advantages of simple technological process, good performance and market application prospect.

renewable， PC environmental protection brick， performance indicator， traditional PC brick

1009-6825(2017)28-0105-03

2017-07-23★：国家级大学生创新创业训练计划(项目编号：201610447043)；山东省研究生教育创新计划(项目编号：SDYY16102)

宋昱颖(1995- )，女，在读本科生

孟昭博(1977- )，男，副教授

TU522.1

A