废塑料再生砖及技术标准分析

林 滢 聂忆华 李润瑶 陈诗琦 李 臻

（湖南科技大学土木工程学院）

0 引言

近年来经济的迅猛发展也使塑料制品的需求量增加，废弃塑料制品的回收和处理带给社会新的挑战。为提高废弃塑料的再生利用率，近年来国内外不少学者将不同种类的废塑料制作成砖块，或添加到混凝土中制成砌块，并研究其力学性能的变化规律，探究废塑料再生为建材的可行性。将废塑料“变身”的关键在于要使其成品符合砖或砌块的各项基本指标，并能够投入生产，且建成的建筑有安全保障，而非单纯地以消耗废弃塑料为目的。

1 废塑料再生砖

常见的塑料种类有PP、PE、PET、PVC 等，大部分都属于热塑性材料，回收后能够再次加热熔融，重塑再造成需要的产品。目前废弃塑料的回收再生已经有了较为成熟的标准化流程，但再生后的塑料无法再次应用到与食品相关的产品上，因此其去向有了很大的限制。塑料作为一种高分子材料，与传统建材相比具有质量轻、比强度高、导热系数小，韧性好、耐腐蚀等优势。再生塑料建材的出现不仅能够解决大量废弃塑料的去向，还能缓解黏土、河砂、石料等建筑原料紧缺问题，并有利于生态环境保护。

废塑料再生砖是指将废弃的各类塑料制品，主要为热塑性塑料，回收后进行清洗、干燥、破碎等工序，利用机器和指定模具在高温高压或蒸汽压力下压缩成砖。通常还加入其它材料减少塑料用量，改善性能，例如河沙、砂石、橡胶等，与塑料混合后形成混合材料再进一步加工成砖。将废塑料破碎再生为粒径在5mm 以下的颗粒加入混凝土中，替代一部分细骨料，或将塑料颗粒直接与水泥混合制成非烧结砖，也是废塑料再生砖的常见品种。

2 品种特性及应用分析

近年来国内外对于废塑料再生砖的研发及应用较少，根据主要组成成分不同，可分为以下几种具有代表性的废塑料再生砖品种，各品种的特性和应用略有不同，如表1 所示。

表1 代表性废塑料再生砖品种

由表1 分析可知，目前废塑料再生砖主要有纯废塑料与混合废塑料两类，废塑料类型多选用PET、PP 等热塑性塑料。废塑料再生砖的形状、结构灵活多变，颜色可选性强。废塑料还可作为骨料代替混凝土中的部分砂石，并使其保温性能有所提升。但废塑料再生砖的应用多为强度较低的铺路砖、停车场铺路砖以及低矮平房等简单的建筑结构上，在高层建筑以及桥梁工程上的应用极少。其主要原因可能有：

⑴再生砖强度偏低，达不到高层建筑的要求；

⑵施工采用榫卯结构连接方式强度较低，稳定性较差；

⑶安全性和耐久性仍有待验证；

⑷纯塑料砖须考虑防火问题。

3 技术标准

我国现行的标准中并无塑料建材的相关标准。根据废塑料再生砖目前的应用领域和所属建材类型，查询有关的砌墙砖、路面砖、非烧结砖、砌块等标准进行分析后，本文将其中的关键指标摘出，作为废塑料再生砖参考的技术标准。可根据废塑料再生砖的用途选择相应的技术指标进行评价与质量验收。如表2 所示。

表2 废塑料再生砖参考技术标准及指标

传统烧结砖、水泥、混凝土等材料为不可燃物，因此标准中均未考虑防火指标。但塑料作为高分子材料，具有可燃性，尤其纯塑料类砖，必须增加防火性能、安全性能等指标。具体可进一步参考《建筑设计防火规范GB 50016-2014》、《建筑材料及制品燃烧性能分级GB 8624-2012》、《塑料燃烧性能的测定 水平法和垂直法GB/T 2408-2008》。

4 研究展望

整体上目前国内外废塑料再生砖研究工作开展比较少，主流的研究方向为两类：①研制废塑料复合材料砖；②研制多彩废塑料再生砖。

在第一类方向上通常将废塑料与水泥、砂结合制作成砌墙砖、铺路砖等。对于废塑料的选择，PET 显然具有绝对的优势。PET 是在废物流中最容易获得，并且通常可以回收利用的一种塑料制品，还具有比其他普通聚合物更高的抗压强度和耐蠕变性，因此非常适合作为制砖的目标材料。PET 由于结构芳香环的存在，使其具有高度稳定性和抗光氧化性，从而减少了老化过程中暴露在环境条件下释放的挥发性有机化合物的数量，与经历模拟风化的其他类型塑料相比数值非常低，进一步说明了PET 作为安全建筑材料的潜力。但在结构应用中使用回收PET 的公开数据缺乏，表明未来还需要大量的实验研究，如在砖的强度等各项性能最佳时的配合比，以及不同塑料颗粒大小、形态对于砖性能的影响等方面，都还存在大量的研究空白。

废塑料混凝土复合材料的研究也是第一类方向上的一大热点。研究人员将废塑料作为骨料或纤维，并进行一定的处理后，加入混凝土中，实验发现塑料骨料（PA）混凝土的强度可以比传统混凝土高15%，而塑性成分小于1%的塑料纤维（PF）混凝土则具有更高的抗压、劈拉和弯曲强度。但如何实规模化生产、降低生产成本、提高该材料在结构应用中的性价比仍旧是一个有待研究的问题。

第二类方向是完全以回收的PET、PP、PE 等品种的废塑料为原材料，探究在保留其原有色彩的情况下，制作出低成本的装饰型废塑料再生砖。目前发现PET 在二次加工再生中，在高温熔融态时发生了老化、氧化等问题，不仅材料颜色发生了巨大的改变，且冷却硬化后塑料的脆性大大提高，抗压强度远不如常见的烧结砖与非烧结砖，因此废塑料再生砖的加工工艺仍有待研究。

由于塑料制品的可塑性强，可通过设计各式模具来实现各种造型的砖。纯塑料砖大多利用榫卯结构或乐高积木的原理进行拼接施工，虽然简易牢固，但是否能够在大型结构上应用仍存在疑问。同时为使其能够广泛地应用于建筑结构中，还必须通过添加改性剂或利用其它方式来保证耐火性和安全性。

5 结论

废塑料再生砖可大量消耗废弃塑料制品，有利于生态环境保护与节约经济成本，与传统建材相比具有质量轻、比强度高、导热系数小、韧性好、耐腐蚀等优势，其可应用空间大，范围广，发展前景良好。但再生砖的研究还存在大量空白，其强度提升、配合比设计、施工工艺、防火性等是今后的重要研究方向。