田世龍++喻洋++吳歡洲++盛曉光++玉蘇甫

摘 要：陶?；炷辆哂休p質(zhì)、抗裂、耐久、經(jīng)濟(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于其性能和應(yīng)用技術(shù)的研究在國內(nèi)外早已展開，如今對(duì)其缺陷特性的研究也更加深入。在建筑工業(yè)化、機(jī)械化、綠色化的趨勢下，陶?；炷烈讶怀蔀椴牧辖鐭狳c(diǎn)，陶?；炷猎诟鞣矫娴膽?yīng)用必將更加廣泛。從世界范圍內(nèi)來看，裝配式建筑必將成為發(fā)展主流，那么陶?；炷猎谘b配式建筑的隔墻中的應(yīng)用也具有廣泛前景。

關(guān)鍵詞：陶?；炷?； 發(fā)展現(xiàn)狀； 應(yīng)用； 內(nèi)隔墻條板； 抗壓強(qiáng)度

前言

陶?；炷粒╟eramisite concrete）以輕質(zhì)陶粒為骨料決定了它是一種輕骨料混凝土（light aggregate concrete），其粗骨料為黏土陶粒，而非以往常見的石子。黏土陶粒代替石子是一種創(chuàng)舉，黏土陶粒的粒徑通常在5毫米以上。容重不超過2000kg/m3，密度處于200～2000kg/m3之間，且強(qiáng)度能夠達(dá)到5～60 MPa的各種陶?；炷粒蓮V泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)，包括工民建的承重結(jié)構(gòu)，具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

1.陶?；炷恋膬?yōu)點(diǎn)

（1）質(zhì)量輕

陶?；炷辆哂休p質(zhì)的優(yōu)勢，一般比普通混凝土輕20～40%，但強(qiáng)度能夠高達(dá)60MPa，減少建筑物的總體荷載是一個(gè)重要方面，它還能節(jié)約建筑材料的用量，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，也是一個(gè)其自身擴(kuò)大應(yīng)用的優(yōu)勢。

（2）高耐久性

陶粒具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，在水泥用量相同，水灰比和強(qiáng)度也相同的情況下，陶?；炷辆邆涓鼉?yōu)越的抗?jié)B性，耐蝕能力更強(qiáng)。

（3）抗震性好

對(duì)比普通混凝土和陶?；炷恋膹椥阅Ａ颗c密度，用后者建造的建筑物在地震時(shí)承受較小的地震力，減震效果顯著。

（4）耐火性好

陶?；炷翢嶙栊?yīng)顯著，導(dǎo)熱緩慢。在建筑火災(zāi)的實(shí)測中，陶?；炷敛牧夏突饡r(shí)間更長，強(qiáng)度降低更低。

（5）經(jīng)濟(jì)安全

綜合考慮以上優(yōu)點(diǎn)，陶?；炷恋妮p質(zhì)帶來的減輕自重與方便基礎(chǔ)處理等影響為建筑物節(jié)約了一定的費(fèi)用，整體可降低造價(jià)5%以上，耐火、耐久、抗震則帶來安全上的保障，因此陶?；炷恋暮侠砝眉冉?jīng)濟(jì)又安全。

2.陶?；炷恋娜毕?/p>

陶?；炷辆邆漭^差的工作性，在現(xiàn)代施工中難以滿足要求。泵送施工時(shí)容易產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生堵泵的問題，使混凝土的泵送澆灌無法繼續(xù)進(jìn)行，這是一個(gè)十分棘手的問題。

陶?；炷令I(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的難題之一是陶粒上浮現(xiàn)象，G.C.Hoff R.Elimov研究發(fā)現(xiàn)了引氣作用能夠有助于混凝土的泵送，因此人們在施工中用引氣劑促進(jìn)混凝土泵送的順利施工；歐洲研究者在提高混凝土的可泵性方面也有了新的發(fā)現(xiàn)，即使用減水劑或者穩(wěn)定劑，泵送距離也增加，可達(dá)80米。另外，如何正確地反映陶?；炷恋氖芰αW(xué)行為，仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。

3.陶粒混凝土的應(yīng)用技術(shù)國外研究使用進(jìn)展

美國很早就開始了陶?；炷恋睦?，20世紀(jì)初就成功利用了頁巖制作陶粒，生產(chǎn)的陶?；炷翉?qiáng)度高達(dá)30MPa，很快就應(yīng)用在各種建筑中。美國加利福尼亞一座大橋的建造采用了陶?；炷痢＞o跟著日本開始研究高性能混凝土，以改善其耐久性和不良工作性，最終取得了一定成果?，F(xiàn)在，強(qiáng)度達(dá)到50、60MPa的陶?；炷烈咽殖Ｒ?，并在國外大量生產(chǎn)使用。德國創(chuàng)新制造了特別適合生產(chǎn)預(yù)制隔墻板的超陶?；炷?，原料為廢玻璃，預(yù)制混凝土隔墻板原料多種多樣，還有膨脹頁巖陶粒的，已投入使用。

4.陶?；炷恋膽?yīng)用技術(shù)國內(nèi)研究進(jìn)展

我國陶粒混凝土發(fā)展起步較晚，直到1960年，才在河南洛河大橋上采用陶?；炷痢Ｎ覈奶樟Ｙ|(zhì)量一直較差，因此發(fā)展比較緩慢。強(qiáng)度偏低而密度較大是阻礙陶?；炷涟l(fā)展的問題，因而主要在建筑橋梁的非承重結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用，而難以承擔(dān)承重的角色，發(fā)展受到限制。上個(gè)世紀(jì)末，陶?；炷良夹g(shù)迅速發(fā)展，高強(qiáng)陶?；炷列纬梢欢ǖ囊?guī)模的生產(chǎn)能力。使用陶粒混凝土的大型建筑物有珠海國際會(huì)議中心等。目前，我國陶?；炷恋膽?yīng)用仍主要用于低強(qiáng)度的非承重結(jié)構(gòu)，與國外廣泛應(yīng)用相比，與發(fā)達(dá)國家相比，仍有較大的差距。

5.陶?；炷猎趬w中的應(yīng)用展望

在我國城市建設(shè)過程中，框架結(jié)構(gòu)是建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式之一。在框架中使用輕質(zhì)墻板僅占?jí)Σ目偭康?%，而砌筑材料的大量采用，則帶來了施工工效差，占用建筑面積大等種種問題。有鑒于此，符合建筑技術(shù)進(jìn)步的生產(chǎn)預(yù)制化、施工應(yīng)用裝配化、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化要求的輕質(zhì)隔墻條板的研發(fā)變得愈發(fā)重要。

大量的實(shí)例表明，作為輕質(zhì)隔墻的類型之一，相比于其它輕質(zhì)內(nèi)隔墻條板而言，陶粒混凝土內(nèi)隔墻條板具有非常明顯的優(yōu)勢。首先，它的功能十分齊全，生產(chǎn)、安裝速度最快，品質(zhì)最好，成本最低，最具競爭力的墻材品種。這種內(nèi)隔墻條板優(yōu)勢很多：不僅輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱性能好、耐火性能好、抗?jié)B性能好、隔聲性能好，而且生產(chǎn)自動(dòng)化程度高、施工適應(yīng)性強(qiáng)、綜合成本較低。我國每年的建筑工程量約為12億平方米，經(jīng)計(jì)算，則每年需要的墻體材料超過30億平方米。所以作為新型墻體材料之一的陶?；炷翖l板內(nèi)隔墻的研發(fā)利用不僅符合國家產(chǎn)業(yè)政策，而且具有積極的現(xiàn)實(shí)意義和很廣闊的發(fā)展前景。

陶粒混凝土內(nèi)隔墻條板在國內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，未來陶?；炷恋陌l(fā)展會(huì)逐漸向承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)展，高強(qiáng)、輕質(zhì)一定是發(fā)展創(chuàng)新的追求熱點(diǎn)。隨著建筑工業(yè)化的不斷推進(jìn)和國家鼓勵(lì)發(fā)展裝配式建筑這一政策的出臺(tái)，預(yù)制陶?；炷羶?nèi)隔墻條板必將擁有更為廣闊的發(fā)展前景。

6.陶粒混凝土抗壓強(qiáng)度隨機(jī)性的試驗(yàn)研究

混凝土抗壓強(qiáng)度是應(yīng)用的基石，為了研究其隨機(jī)性特征，我跟隨吳歡州同學(xué)進(jìn)行了三方面的工作，即：（1）陶?；炷量箟糊g期強(qiáng)度試驗(yàn)研究；（2）陶?；炷量箟簭?qiáng)度尺寸效應(yīng)試驗(yàn)研究；（3）陶?；炷羻屋S受壓本構(gòu)關(guān)系試驗(yàn)研究。

首先，進(jìn)行了陶?；炷量箟糊g期強(qiáng)度試驗(yàn)研究。以 9 個(gè)邊長為 150mm 的立方體試件為一組，共計(jì) 28 組（252 個(gè)）。通過試驗(yàn)得到了每組陶?；炷猎嚰目箟簭?qiáng)度均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)隨齡期的變化規(guī)律。并利用對(duì)數(shù)模型、指數(shù)模型、雙曲線模型和三參數(shù)模型，分別對(duì)抗壓齡期強(qiáng)度均值歸一化曲線進(jìn)行擬合，對(duì)數(shù)模型擬合度最佳，三參數(shù)模型次之，雙曲線模型再次之，指數(shù)模型則相對(duì)差一些。

研究陶?；炷?28d 后的抗壓齡期強(qiáng)度增長規(guī)律，充分考察隨機(jī)性對(duì)其產(chǎn)生的影響，而不局限于研究 28d 前的抗壓齡期強(qiáng)度，以滿足工程中的需要。發(fā)現(xiàn)：

（1）在 28d 內(nèi)，陶?；炷量箟糊g期強(qiáng)度均值隨齡期單調(diào)增加，且 7d 內(nèi)增長較快， 7d 后增長較慢?？箟糊g期強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)隨齡期變化規(guī)律均不明顯，具有顯著的隨機(jī)性。

（2）在陶粒混凝土單軸受壓上升段過程中，應(yīng)力具有顯著的隨機(jī)性。應(yīng)力均值隨應(yīng)變單調(diào)增加，整個(gè)過程增速比較均勻。應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差隨應(yīng)變單調(diào)增加，且前期增長較快，后期增長緩慢。應(yīng)力變異系數(shù)隨應(yīng)變單調(diào)減小，且前期下降較快，后期下降緩慢，逐漸趨于常數(shù)。

（3）陶粒混凝土單軸受壓的峰值應(yīng)變和峰值應(yīng)力也具有顯著的隨機(jī)性，且兩者的變異系數(shù)比較接近，約為 10%。

關(guān)于陶?；炷量箟簭?qiáng)度尺寸效應(yīng)的研究，我們僅涉及幾種尺寸。由于隨機(jī)性的影響，建立擬合度較高的理論模型變得十分困難。因此需要多考察幾種尺寸，將抗壓強(qiáng)度尺寸效應(yīng)公式盡可能外推，以接近于工程中的實(shí)際情況。

結(jié)語

陶?；炷恋囊幌盗袃?yōu)點(diǎn)使它逐漸成為材料界的熱點(diǎn)，再結(jié)合我國建筑高度發(fā)展的客觀條件，陶粒混凝土在祖國大地上必大有用武之地。在材料的創(chuàng)新發(fā)展浪潮中，陶?；炷练脚d未艾，一直都是各高校的研究熱點(diǎn)，具備廣闊前景，隨著裝配式建筑成為主流，陶?；炷猎趬w中的應(yīng)用也將愈加更廣泛起來。

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【文章編號(hào)】1627-6868（2017）05-0001-02

【基金項(xiàng)目】揚(yáng)州大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目