□□ 付麗文，黃麗華 (遼寧建筑職業(yè)學(xué)院，遼寧 遼陽 111000)

引言

輕骨料包括可以用于減輕混凝土容重的所有骨料，如天然浮石、膨脹珍珠巖等，以及人工制造的骨料陶粒(使用黏土、頁巖、粉煤灰等成球造粒、燒結(jié)而成)。陶粒是輕骨料的一種，陶?；炷羷t是輕骨料混凝土的一種。陶粒是應(yīng)用最多的一種輕骨料，特別是承載結(jié)構(gòu)用的輕骨料混凝土，只有一些高強(qiáng)陶粒能夠滿足強(qiáng)度要求。輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級用LC表示，LC30以上的高強(qiáng)輕骨料混凝土的表觀密度為1600～1900 kg/m3，比相同強(qiáng)度等級的普通混凝土輕25%～30%。而普通混凝土是由膠凝材料、粗細(xì)骨料、水及其他外加劑按照適量的比例配制而成的人工石材，表觀密度為1950～2500 kg/m3。高強(qiáng)輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級應(yīng)不低于LC50，容重一般在1900～2000 kg/m3，可以用于梁板等結(jié)構(gòu)。目前，實(shí)際工程中使用的輕骨料混凝土強(qiáng)度等級最高為LC65，容重2000 kg/m3左右，需要使用高強(qiáng)的陶粒輕骨料。

輕骨料陶?；炷辆哂休p質(zhì)、高強(qiáng)、保溫隔熱性能好、耐火性和抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于土木工程建筑中，它既可以減輕結(jié)構(gòu)自重，又可以減少地基荷載，對建筑結(jié)構(gòu)有利。輕骨料陶粒混凝土與普通混凝土比較，也具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。國外陶?；炷翍?yīng)用于工程建設(shè)有100多年的歷史，已建有大量的輕骨料混凝土建筑。輕骨料陶?；炷辆哂休^小的密度，它能夠減輕建筑物的自重并降低建筑物基礎(chǔ)的處理費(fèi)用，還能減小結(jié)構(gòu)的橫截面積并增加建筑物的使用面積，由此可降低工程造價(jià)5% ～10%，因此具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 輕骨料陶粒

陶粒，就是陶質(zhì)的顆粒。我國陶粒產(chǎn)品主要有頁巖陶粒、粉煤灰陶粒和黏土陶粒等。陶粒一般是具有強(qiáng)度高、吸水率低、密度小的焙燒或免燒陶粒。我們課題組的成員近十年來研制了硼泥陶粒及免燒陶粒，相關(guān)文獻(xiàn)已有介紹。圖1至圖3是我們課題組研制的免燒陶粒，其中圖1為多殼層纖維免燒陶粒，圖2是一般型免燒陶粒，圖3為研制的高強(qiáng)陶粒。陶粒的外觀呈圓形或橢圓形球體，我們課題組研制的免燒陶粒外觀大多數(shù)呈圓形，而燒制的以橢圓形球體較多。陶粒的表面有一層堅(jiān)硬的外殼，這層外殼呈陶質(zhì)或釉質(zhì)，具有隔水、保氣的作用，并使其具有較高的強(qiáng)度。我們研制的免燒陶粒呈灰白色，而燒制的硼泥陶粒呈暗紅色。

目前，由于我國的輕骨料質(zhì)量較差，所生產(chǎn)的各品種陶粒質(zhì)量不盡如人意，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用的輕骨料陶粒密度較大，而強(qiáng)度偏低，使其應(yīng)用和發(fā)展受到了一定的限制。

2 輕骨料陶粒混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀

圖2 一般型免燒陶粒

圖3 高強(qiáng)免燒陶粒

在國外，應(yīng)用輕骨料混凝土最廣泛的國家是美國，其輕骨料的質(zhì)量在不斷提高，使得輕骨料陶粒混凝土也越來越多地用于建筑物的承重構(gòu)件。美國用于建筑行業(yè)的輕骨料混凝土制品占80%，其中結(jié)構(gòu)混凝土占30%，設(shè)計(jì)、施工、安裝、檢測等技術(shù)已成熟完善。輕骨料陶?；炷翍?yīng)用實(shí)例如美國休斯頓廣場大廈使用頁巖陶?；炷?荷蘭尼美金馬斯·瓦爾運(yùn)河上的杜肯伯格塞橋采用預(yù)應(yīng)力黏土陶?；炷翞椴牧希L188.80 m，3 跨，跨距分別為37.40 m，122.20 m，37.40 m。

輕骨料陶?；炷潦且环N新型混凝土，我國的用量正在逐年上升。按JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，輕骨料混凝土是指用輕粗骨料、輕砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干表觀密度≯1950 kg/m3的混凝土。

目前，我國輕骨料陶粒混凝土已經(jīng)形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，其中，陶?；炷疗鰤K占70%左右;陶?；炷涟宀?，其中包括空心隔墻板、復(fù)合保溫墻板、屋面板、樓板等，大約占輕骨料混凝土的15%左右;現(xiàn)澆高強(qiáng)混凝土，包括高層框架建筑、橋梁工程等，大約占輕骨料混凝土的2% ～3%;應(yīng)用在其他方面，如耐火隔熱制品、吸聲磚、園林和花卉、化工用品等，大約占輕骨料混凝土的12%。天津市政工程研究院研制的LC50結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土在永定新河大橋得到應(yīng)用;珠海國際會議中心20層以上部位全部采用LC40輕骨料混凝土;阜新22層的商業(yè)大廈、本溪20層建溪大廈均是以自燃煤矸石混凝土為主體結(jié)構(gòu)材料;鐵道部大橋局橋梁科技研究所將LC40粉煤灰陶粒高強(qiáng)混凝土成功應(yīng)用于金山公路跨度為22 m的箱形預(yù)應(yīng)力橋梁，使橋梁的自重降低了20%以上。陶粒混凝土作為一種輕骨料混凝土已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的預(yù)制和現(xiàn)澆混凝土工程中。

目前，建筑業(yè)使用的混凝土輕骨料品種很多，除自然輕骨料浮石、爐渣、珍珠巖，還有黏土陶粒、粉煤灰陶粒、煤矸石陶粒、頁巖陶粒、淤泥陶粒等，但這些材料的產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足建筑市場的需要。我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)正在快速發(fā)展，大量的基礎(chǔ)設(shè)施在建和待建，混凝土需求量巨大。目前，我國的輕骨料有天然輕骨料、工業(yè)廢料輕骨料和人造輕骨料等3類，其中工業(yè)廢料輕骨料通常是用粉煤灰、礦渣、煤矸石等工業(yè)廢料制成的。圖4為輕骨料陶?；炷涟柚茍D，圖5為我們課題組所研制的輕骨料陶粒免燒混凝土砌塊。外粘纖維的免燒陶粒，外皮最后是球與纖維的粘結(jié)，球上帶纖維，球與球的纖維產(chǎn)生了不可小視的機(jī)械咬合力。在拌制混凝土?xí)r，就不用再摻加纖維，避免了纖維在混凝土水泥漿料中出現(xiàn)打團(tuán)現(xiàn)象，起到纖維應(yīng)有的作用，同時(shí)改善混凝土制品的抗拉強(qiáng)度等性能。用外粘纖維的陶粒制作輕骨料混凝土，會顯著提高混凝土的性能及強(qiáng)度指標(biāo)。

圖4 輕骨料陶?；炷涟柚茍D

圖5 輕骨料陶粒免燒混凝土砌塊

3 輕骨料混凝土的優(yōu)勢

3.1 輕骨料陶粒混凝土耐火性能好

在高層建筑或陽光暴曬的地方，如果使用熱阻低的普通混凝土材料，溫度很容易傳遞，會使鋼筋損壞;而輕骨料混凝土則不同，其導(dǎo)熱系數(shù)低，熱阻大，不容易導(dǎo)熱，能很好地保護(hù)鋼筋。對相同的耐火周期，陶粒混凝土板材的厚度比普通混凝土薄20%。此外，采用粉煤灰陶粒還可以配制耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高溫下，陶粒混凝土能維持常溫下強(qiáng)度的85%，而普通混凝土只能維持常溫下強(qiáng)度的35%～75%。

3.2 輕骨料陶?；炷恋谋馗魺嵝阅芰己?/h3>

陶粒建筑具有良好的熱環(huán)境。表觀密度為1750 kg/m3的高強(qiáng)輕骨料混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為0.84 W/(m·K)，大大低于普通密度的混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)1.5 W/(m·K)。

3.3 輕骨料混凝土的抗震性能好

地震的波動和沖擊力很大，普通混凝土材料承受的地震力大，而輕骨料混凝土材料本身密度小、質(zhì)量輕，承受荷載的能力較強(qiáng)，有很好的減震效果。陶粒混凝土的質(zhì)量輕，彈性模量低，抗變形性能好，故具有較好的抗震性能。

3.4 輕骨料混凝土材料的耐久性良好

輕骨料混凝土具有良好的抗?jié)B性、抗凍性和抵抗各種化學(xué)侵蝕的能力，與普通混凝土材料相比具有更好的耐久性。一般建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，普通密度的混凝土的耐火時(shí)間為1 h，而輕骨料混凝土的耐火時(shí)間達(dá)4 h。在600℃高溫下，輕骨料混凝土能維持室溫強(qiáng)度的85%，而普通密度的混凝土只能維持室溫強(qiáng)度的35%～75%。

此外，輕骨料混凝土還具有良好的抗?jié)B性以及抗輻射的性能。

4 結(jié)語

陶粒具有輕質(zhì)、節(jié)能利廢、成本低廉、生產(chǎn)原材料豐富、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)。黏土陶粒、粉煤灰陶粒、頁巖陶粒適用于保溫用的輕集料混凝土，也可用于結(jié)構(gòu)用的輕集料混凝土。目前，頁巖陶粒的主要用途是生產(chǎn)輕集料混凝土小型空心砌塊和輕質(zhì)隔墻板。陶粒混凝土用作低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)的蓄熱層，可以使取暖房間室溫的穩(wěn)定性大大提高。目前，我國深圳、上海、北京、天津、沈陽等城市在建筑工程中已普遍采用陶?；炷?。陶粒作為一種較好的輕骨料，不僅綠色環(huán)保，還可作為輕集料與膠凝材料配合，制作免燒磚、輕體砌塊、屋面板材及保溫材料;或與耐火膠凝材料配合制成砌塊或輕質(zhì)耐火磚?？傊?，陶粒與陶?；炷磷鳛橐环N新型輕質(zhì)高強(qiáng)的建筑材料，其應(yīng)用前景非常廣闊。

［1］JGJ 51—2002、J 215—2002，輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

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［5］余宗芳.陶粒輕質(zhì)混凝土在橋面鋪裝工程中的應(yīng)用研究［D］.重慶:重慶大學(xué)，2007.

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