一、項目背景
2013年12月，習近平總書記在中央城鎮化工作會議上發表講話時談到，建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”。海綿城市就是比喻城市像海綿一樣，遇到有降雨時能夠就地或者就近“吸收、存蓄、滲透、凈化”徑流雨水，補充地下水、調節水循環，在干旱缺水時有條件將蓄存的水“釋放”出來并加以利用，從而讓水在城市中的遷移活動更加“自然”。海綿城市建成后，排走的雨水和留下的雨水將實現“倒掛”。比如，以前一座城市70%的水都是快排進入管道排走的，海綿城市則要讓70%的水留下。
2015年10月，國務院辦公廳印發《關于推進海綿城市建設的指導意見》，通過海綿城市建設，綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，最大限度地減少城市開發建設對生態環境的影響，將70%的降雨就地消納和利用。意見中明確規定“到2020年，城市建成區20%以上的面積達到目標要求；到2030年，城市建成區80%以上的面積達到目標要求”。在國家《全國城市市政基礎設施規劃建設“十三五“規劃》中明確規定，十三五期間的目標是“使滿足海綿城市建設要求的城市建成區達到1.1 萬平方公里”，即110億平方米。
透水磚的使用是海綿城市建設的第一步。在國家住建部推出的《海綿城市建設技術指南》文件里，透水性鋪裝材料成為海綿城市建設的重要材料。在城市建筑與小區、道路、綠地等場地源頭，通過大規模推行透水鋪裝、雨水花園等生態設施首先對雨水進行下滲、調蓄。由此可見，生產高性能的透水磚材料勢在必行，能夠滿足社會發展的迫切需求，其市場廣闊，潛力巨大。
二、技術簡介
1.技術背景
當前應用較多的透水磚在生產上主要有兩種工藝，一種是普通混凝土水泥基透水磚，另一種是經過燒結的陶瓷基透水磚；本發明突破傳統思想，提出了一種新型的生產工藝制備超高透水超高強透水磚（混凝土）。
（1）混凝土水泥基透水磚
混凝土水泥基透水磚是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔混凝土，它不含細骨料，由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構從而實現透水。混凝土水泥基透水磚具有以下缺點：（1）強度低：蜂窩狀結構造成混凝土結構疏松、強度低（尤其是石子間為點接觸，混凝土抗折強度極低）；（2）孔隙連通性較差，造成混凝土的透水差，市面上的大多數透水磚只能算是吸水，基本上不透水或透水性很差；（3）強度和透水不兼容，實現和提高透水性能的唯一辦法就是進一步提高混凝土的孔隙率，這樣使原本不高混凝土強度進一步大幅下降，即使實現了透水性，在抗折強度上卻無法滿足城市建設的需要；（4）成本高：混凝土水泥基透水磚由于不加細骨料，水泥用量大，生產成本約30-35元/m2，折合單方成本高達600-700元/m3；（5）生產效率低：普通磚機每次擠壓透水磚小于2m2，生產效率很低；（6）現場施工不便：新拌混凝土呈半干硬性，工廠制磚尚能滿足工藝要求，但如果現場攤鋪透水混凝土，則需要現場拌制，這不符合國家的方針政策要求。
（2）陶瓷基燒結透水磚
陶瓷基燒結透水磚是以陶瓷廢料為原料，經高溫煅燒而成。這種透水磚的透水率和力學強度均遠高于混凝土透水磚，能夠滿足車輛行駛的要求，因此應用領域更加廣泛。陶瓷基燒結透水磚雖然性能優良，但也存在一系列問題：（1）原材料資源有限：當前，國內真正生產燒結透水磚的企業并不多，總數在10家之內，大多分布在傳統陶瓷產區附近，如山東淄博、江西高安、江蘇宜興、福建泉州等地區，產量也并不突出，而且部分地區已呈現原材料資源枯竭的跡象。（2）投資大、成本高：一條燒結生產線投資約3000-5000萬；燒結溫度1300度以上，生產成本約65-80元/m2，折合單方成本高達1300-1600元/m3；（3）生產效率低：磚機每次擠壓透水磚約2-4塊（小于1m2），而且燒結時間長，生產效率比混凝土水泥基透水磚更低。雖然陶瓷基燒結透水磚生產成本很高，但售價更高。目前市場上陶瓷基燒結透水磚的出廠價格是每平米120-200元，折合2400-4000元/m3，利潤依然十分豐厚。目前陶瓷基燒結透水磚由于其優良的透水性能和力學強度，正成為海綿城市建設的首選鋪裝材料，在內蒙、山西、山東等省份的部分城市，已經明確規定在城市建設中使用陶瓷基道路材料。展現了廣闊的應用前景。
（3）超高透水超高強透水磚針對上述兩種透水磚存在的問題，本團隊經過多年的不懈努力研發了一種新型的超高透水超高強透水磚。這種透水磚具有以下特點：（1）高強高透水本發明徹底解決了傳統透水混凝土強度和透水不兼容的難題，其強度等級可以按照普通商品混凝土設計，抗壓和抗折強度均和普通商品混凝土相當，強度等級可調，甚至可以配置C80以上的超高強透水混凝土，這種高強度即使是陶瓷基燒結透水磚也是無法達到的。其透水和強度等級無關，無論多高的強度均可以實現高透水，其透水率高達5-10mm/s，是陶瓷基燒結透水磚10倍以上。（2）澆筑成型，制作方便超高透水超高強透水磚（混凝土）是通過在普通商品混凝土中添加特種材料制備而成，其生產工藝可以像普通混凝土一樣直接澆筑成型，制作方式簡單方便，可在工廠內工業化生產超高透水超高強透水磚，也可以購買商品混凝土在施工現場直接澆筑超高透水超高強透水混凝土，無需現場拌制，施工過程十分簡單方便。
（3）投資少，生產效率高
將現有裝配式結構PC板生產線中的混凝土澆筑成型的那部分工藝獨立出來，在大模板上直接澆筑透水混凝土磚，一次可成型20m2，是陶瓷基燒結透水磚和普通混凝土水泥基透水磚生產效率的幾十倍。僅需將PC板生產線中的混凝土澆筑成型的那部分工藝獨立出來，稍作改造即可生產透水磚，和陶瓷基燒結透水磚投資較小。
（4）以固體廢棄物為主要原料，成本低廉
超高透水超高強透水磚（混凝土）可以采用普通商品混凝土，也可以采用固體廢棄物為主要原料，礦渣、粉煤灰、高嶺土、煤矸石、赤泥，各種尾礦、建筑垃圾、鋼渣、爐渣、赤泥、電石泥、脫硫灰、垃圾焚燒爐渣、采石場碎屑等常見的固體廢棄物均可，成本不僅大大低于陶瓷基燒結透水磚，而且也明顯低于普通混凝土水泥基透水磚。
（5）耐磨性好
面層為高耐磨性透水材料，大大提高了這種透水試件的表面耐磨性能。
（6）產品多樣，使用范圍廣
本發明既可生產透水磚，又可生產預制的透水路面板；既可用于非機動車行駛的人行道、自行車道、社區內地面、園林景觀地面、城市廣場、游泳池旁邊及體育場等道路的鋪設，也可用于有機動車行駛的戶外停車場及輕重級道路的鋪設。
除了改善因路面不透水而帶來的不良“內澇”現象之外，超高透水超高強透水磚還具有其他方面的優點，如對地下水資源進行補充，提高土壤的透水透氣性，改善地面植物的生長環境，調整生態平衡等。透水磚還可以保證大地與大氣之間的水汽與熱能交換，減小城市因太陽輻射所產生的熱島效應。另外，
超高透水超高強透水磚也能夠一定程度地吸收噪音，增加了城市居住的舒適度。因此，在透水磚產品方面，本超高透水超高強透水磚（混凝土）作為鋪裝材料將成為目前技術和應用的發展趨勢。
2.工藝原理
圖1 工藝流程圖
3.產品性能
超高透水超高強透水磚的抗壓強度取決于所設計的混凝土強度等級，其抗壓強度可達到30~100MPa，抗折強度可達到5~12MPa，透水系數達到5~10mm/s，是目前市場上透水性能最好的陶瓷基燒結透水磚的5-10倍；各項性能指標均遠遠高于國家標準的要求（GB／T25993―2010《透水路面磚和透水路面板》）。
4.技術優勢
（1）大規模利用固廢：除建筑棄土外，還實現了鋼渣、尾礦、粉煤灰和赤泥等原料制備超高透水超高強透水磚產品技術。
（2）成本低：免燒免蒸養，原材料價格低廉。
（3）高強高透水：徹底解決了傳統透水混凝土強度和透水不兼容的難題。
（4）制作方便：澆筑成型。
（5）投資少：僅需將PC板生產線中的混凝土澆筑成型的那部分工藝獨立出來，稍作改造即可生產透水磚，和陶瓷基燒結透水磚投資較小。
（6）生產效率高：PC板生產線的模板面積大，用于生產透水磚一模可成型20m2，流水線作業，生產效率高。
（7）享受海綿城市建設和環保固廢利用的雙重優惠政策。
三、產品市場預期
在海綿城市建設過程中，陶瓷透水磚是鋼性需求。十三五期間預期將建成滿足海綿城市建設要求的城市1.1 萬平方公里”，即110億平方米，相應形成陶瓷透水磚2萬億元產值的廣闊市場。
當前，國內真正生產燒結透水磚的企業并不多，總數在10家之內，大多分布在傳統陶瓷產區附近，如山東淄博、江西高安、江蘇宜興、福建泉州等地區，產量也并不突出。然而，隨著各地方政府對城市排水系統建設的日益重視，以及海綿城市戰略的提出，現有的透水磚產能已呈現供不應求之勢。行內人士預測，未來陶瓷透水磚市場必然會出現爆發式的增長，因為目前很多城市市政建設上要求一定比例的“透水鋪裝”。目前，先后兩批海綿城市試點，共30個城市，按照財政的補助政策，直轄市每年補6億元，省會城市每年5億元，其他城市每年4億元，30個城市平均一年就是差不多150億的投資，連續資助三年就有400多個億，雖然建設海綿城市的主題不完全是做磚，還包括地下管網建設等一系列工程，但透水磚的市場依舊很大，尤其近年全國各地鬧水災，導致這個領域開始火爆起來，關注到這個領域的企業也越來越多。
五、風險評估及對策
在環保方面，燒制過程使用燃料是這一生產流程唯一可能產生污染源的因素。但采用潔凈的天然氣作為燃料，可以滿足清潔環保生產的要求。廢水和廢渣經處理可以實現完全的循環利用，無對外排放。
在經濟性評估中，未獲得原料運距等方面信息，因此原料運距未納入成本，存在一定成本增加風險。但是，原料成本在總生產成本的比例很小，所以即使因運距而增加原料成本，對整個產品的生產成本影響并不大。
在市場方面，由于生產的陶瓷透水磚產品符合國家關于透水磚的各項指標，優于普通混凝土透水磚等，可以從市政、大型建筑工程等渠道獲得新的大量訂單。
本項目因為利用冶金渣、尾礦等固廢資源，屬于國家鼓勵支持的循環經濟項目，具有減少土地占用，增加資源利用率，提供大量就業崗位等社會效益，能夠在政策、資金、產品銷售、稅收等方面獲得政府等支持。
注：
1、普通磚機生產透水磚為擠壓成型，生產墻體磚、多孔磚等效率較高，但生產透水磚效率較低，大多磚機一次成型不到一個平方。本發明的透水磚可以通過普通磚機擠壓成型，也可以通過在PC板生產線的大模板上澆筑成型，PC板生產線的模板面積大，用于生產透水磚一模即可成型20m2，流水線作業，生產效率是磚機的幾十倍。
2、本產品為本團隊所發明，不是從其他國家或領域學習借鑒得來的。從近年來和國內外專家的交流來看，目前國際上還沒有這種設計理念。所以本產品是世界上獨一無二的，我們正在申請國家發明專利和國際發明專利。
