我國(guó)輕骨料混凝土及其新產(chǎn)品發(fā)展動(dòng)向與標(biāo)準(zhǔn)體系介紹

  1  引言

  我國(guó)輕骨料及其混凝土的發(fā)展歷史已有60多年，由于其具有低密度、相對(duì)高強(qiáng)、保溫、耐火、耐久、抗凍等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但發(fā)展到今天，我國(guó)輕骨料行業(yè)從產(chǎn)品質(zhì)量、裝備水平到應(yīng)用水平始終徘徊不前。目前，我國(guó)人造輕骨料中應(yīng)用量大面廣的為陶粒，以其制備的陶粒混凝土90%以上應(yīng)用于砌塊、輕骨料墊層、隔墻板等相對(duì)低端的產(chǎn)品形式，應(yīng)用領(lǐng)域也較為狹窄。而且，目前的產(chǎn)品對(duì)陶粒等輕骨料性能要求不高，高性能輕骨料應(yīng)用不超過(guò)5%，制約了高性能輕骨料及輕骨料混凝土的發(fā)展，也造成了整體產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)率低下，經(jīng)濟(jì)效益較差。隨著工程建設(shè)對(duì)高性能輕質(zhì)混凝土要求的不斷提高，要提高行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，就必須調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，緊跟國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，大力發(fā)展高附加值產(chǎn)品。

  2  我國(guó)輕骨料及輕骨料混凝土行業(yè)需大力發(fā)展的新產(chǎn)品

  國(guó)內(nèi)輕骨料混凝土行業(yè)近年來(lái)涌現(xiàn)出一批新產(chǎn)品，代表了行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，主要包括以下方面：

  2.1  輕骨料混凝土裝配式房屋

  目前我國(guó)正在大力發(fā)展裝配式住宅，住宅產(chǎn)業(yè)化已成為一個(gè)增長(zhǎng)潛力巨大的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。2016年9月，李克強(qiáng)總理主持國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，要大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等裝配式建筑，將裝配式建筑列入城市規(guī)劃建設(shè)考核指標(biāo)，提高裝配式建材應(yīng)用比例。由于住宅產(chǎn)業(yè)化是將建筑構(gòu)件、建筑部品等以所謂“搭積木”的模式進(jìn)行拼裝建造，建筑構(gòu)件的運(yùn)輸、吊裝、拼接就成為關(guān)鍵的施工步驟，對(duì)整個(gè)工程的造價(jià)、質(zhì)量影響極大，因此在保證性能的前提下，研發(fā)輕量化的建筑構(gòu)件和部品必將成為一個(gè)極具現(xiàn)實(shí)意義的發(fā)展方向。輕骨料混凝土裝配式房屋又可以從以下兩個(gè)方向發(fā)力：一是低層輕鋼輕骨料混凝土裝配式房屋；二是以輕骨料混凝土構(gòu)件與普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件拼裝的裝配式房屋。

  在低層輕鋼輕骨料混凝土裝配式房屋方面，2016年住建部發(fā)布了《輕鋼輕混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ383-2016，對(duì)材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)造、施工和驗(yàn)收提出了要求，規(guī)定輕混凝土為表觀密度不大于1950kg/m3的混凝土，為輕鋼輕骨料混凝土裝配式房屋的發(fā)展提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。輕骨料混凝土可以設(shè)計(jì)制作成輕質(zhì)墻板、樓板、屋面板等制品，與輕鋼結(jié)構(gòu)組合裝配成低層房屋。這個(gè)建筑體系中承重主要以鋼結(jié)構(gòu)為主，輕骨料混凝土作為圍護(hù)材料需要在強(qiáng)度和保溫性能上做到一定的平衡。

  另一個(gè)方向是將結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土預(yù)制為樓梯、外掛墻板、高層上部輕骨料混凝土剪力墻等，與普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裝配式拼裝。輕骨料混凝土構(gòu)件由于輕質(zhì)高強(qiáng)，應(yīng)用于在裝配式建筑高樓層中，可大大降低建筑荷載和吊裝成本。

目前具有代表性的裝配式輕骨料混凝土部品構(gòu)件主要有以下幾種：

  2.1.1  圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻板

  陶?；炷粮魤Π鍛?yīng)用已經(jīng)比較普遍，是非常好的內(nèi)墻材料。而作為外墻圍護(hù)材料與鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配式應(yīng)用時(shí)，則需要在滿足自身物理性能要求的同時(shí)，考慮結(jié)構(gòu)承載力、耐久性、裝飾性等問(wèn)題。目前已有的主要產(chǎn)品形式有輕骨料混凝土復(fù)合裝飾一體化墻板、輕骨料混凝土外掛墻板等。

  輕骨料混凝土與其他功能性材料、飾面材料復(fù)合成一體化板，可以彌補(bǔ)單一材料存在的弱點(diǎn)，滿足裝配式房屋對(duì)圍護(hù)墻體材料的各種性能要求。

圖1  輕骨料混凝土復(fù)合裝飾板              圖2  輕骨料混凝土外墻掛板

  在鋼筋混凝土建筑外墻位置外掛預(yù)制混凝土外墻體的建筑物是一種新型的建筑結(jié)構(gòu)形式，具有施工速度快、建筑外立面美觀、防水效果好和保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。如果使用普通混凝土制作此種預(yù)制外掛墻板，其密度大約在 2500kg/m3，與填充墻所用的輕質(zhì)砌塊(密度大約在 800kg/m3)相比，墻板的重量比較大，會(huì)使主體結(jié)構(gòu)的斷面較大，梁和柱的鋼筋用量較大。因此針對(duì)以上問(wèn)題，根據(jù)輕骨料混凝土重量輕、保溫性好等特點(diǎn)，使用輕骨料混凝土來(lái)制作此種預(yù)制墻板具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前萬(wàn)科住宅產(chǎn)業(yè)化研究基地(東莞)所建的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)樓，采用外掛輕骨料混凝土預(yù)制墻板作為外墻[1]。

  2.1.2  輕骨料混凝土樓板和屋面板

  輕骨料混凝土具有較好的吸音和隔音作用，用做樓板可以提高樓層間的隔音效果。壓型鋼板-輕骨料混凝土組合樓板是一種較好的鋼-混形式樓板，他將壓型鋼板與輕骨料混凝土進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，充分利用鋼板抗拉和混凝土抗壓的材料特性而結(jié)合成整體的結(jié)構(gòu)形式，能有效降低高層鋼結(jié)構(gòu)框架建筑樓板的自重，在大跨度結(jié)構(gòu)和裝配式住宅中有良好的應(yīng)用前景。另外，高強(qiáng)輕骨料混凝土與普通混凝土疊合樓板也可組合制成復(fù)合樓板應(yīng)用于高層，華北水利水電大學(xué)對(duì)這種復(fù)合承重制品進(jìn)行了大量力學(xué)性能研究。

  輕骨料混凝土屋面板非常適合應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑中，尤其是大型公共空間結(jié)構(gòu)中，比如火車站臺(tái)、大型廠房等?？梢詽M足這類建筑對(duì)屋面板自重輕、承載力大、抗沖擊性好等要求。

圖3  壓型鋼板-輕骨料混凝土組合樓板                   圖4  輕骨料混凝土屋面板

圖5  輕骨料混凝土與普通混凝土復(fù)合梁實(shí)驗(yàn)制品

  2.1.3  輕骨料混凝土樓梯

  混凝土公共樓梯是住宅產(chǎn)業(yè)化的主要混凝土部品之一，發(fā)達(dá)國(guó)家的混凝土公共樓梯幾乎全部為工廠化生產(chǎn)。工業(yè)化樓梯具有效率高、施工速度快，品質(zhì)可控性高、可達(dá)精品級(jí)。北京建工華創(chuàng)試制的鋼筋輕骨料混凝土樓梯強(qiáng)度等級(jí)為L(zhǎng)C30，干表觀密度為1600kg/m3，總重2.56噸，比相同強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土重量減輕了35%，結(jié)構(gòu)性能均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖6  北京建工華創(chuàng)陶?；炷翗翘莶科?

  總之，輕骨料混凝土由于骨料容重可調(diào)節(jié)，可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)裝配式房屋和混凝土結(jié)構(gòu)裝配式住宅對(duì)部品構(gòu)件的具體需求，配制相應(yīng)容重、強(qiáng)度級(jí)別的輕骨料混凝土。因此輕骨料混凝土理論上可以制備成包括高層剪力墻在內(nèi)的裝配式住宅所需的大部分部品構(gòu)件。但是在具體應(yīng)用中，還需要我們進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)、應(yīng)用技術(shù)研究，通過(guò)具體的工程實(shí)踐，解決存在的問(wèn)題和疑慮。

  2.2  結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土

  結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土是我國(guó)輕骨料混凝土向前發(fā)展的必由之路，目前結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土發(fā)展較為緩慢的原因很多，一是很多人認(rèn)為輕骨料單方造價(jià)比普通砂石成本高，高強(qiáng)陶粒成本更高，增加工程造價(jià)，但實(shí)際上綜合計(jì)算的話，結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土自重輕，建造大跨度的橋梁和高層建筑、超高層建筑時(shí)，可以大大減輕結(jié)構(gòu)自重，降低基礎(chǔ)荷載，減少運(yùn)輸能耗，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，綜合成本會(huì)得到降低。二是設(shè)計(jì)部門對(duì)該材料在應(yīng)用上存有疑慮，同時(shí)缺乏相應(yīng)的管理和協(xié)調(diào)。三是我國(guó)高強(qiáng)輕骨料產(chǎn)量、質(zhì)量、精細(xì)化程度還存在一定差距，比如在新加坡推廣整體預(yù)制衛(wèi)生間項(xiàng)目中，某公司急迫在我國(guó)尋找高強(qiáng)結(jié)構(gòu)陶粒，經(jīng)過(guò)選樣試驗(yàn)，無(wú)法滿足其要求，有的樣品強(qiáng)度上符合，但是試配的結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土工作性較差。

  而其購(gòu)買的產(chǎn)自日本的輕骨料在易用方面很有特色，第一其形狀非圓非扁，而是仿石子形狀，這一定程度上提高了新拌輕骨料混凝土的工作性；二是其為塑料袋密封的濕包裝，可直接使用，不必再增加浸水流程，而且并非是普通浸水，而是陶粒燒成后，待其降低到一定溫度，投入水中，陶粒中空氣遇冷收縮，將水份倒吸入陶粒深處空隙，然后晾干表面明水，進(jìn)行封裝，水份在陶粒內(nèi)部得以長(zhǎng)期保存，不僅提高了新拌混凝土的性能，也在很大程度上起到內(nèi)養(yǎng)護(hù)效果，提高混凝土的長(zhǎng)期強(qiáng)度。

  因此，為推動(dòng)結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土的發(fā)展，首先行業(yè)企業(yè)需要提高陶粒等輕骨料產(chǎn)品本身的精細(xì)化水平，不僅滿足高強(qiáng)度的要求，更應(yīng)從新拌混凝土工作性、施工性等方面提高產(chǎn)品性能，學(xué)習(xí)國(guó)外結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，然后再聯(lián)合設(shè)計(jì)、施工方共同開(kāi)拓結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土的應(yīng)用。根據(jù)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部綠色建筑行動(dòng)方案的通知》（國(guó)辦發(fā)[2013]1號(hào)）有關(guān)要求，要加快推廣應(yīng)用高性能混凝土，高性能輕骨料混凝土也是重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司和工業(yè)和信息化部原材料工業(yè)司編寫的《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》也對(duì)高性能輕骨料混凝土作為主要高性能混凝土類型之一進(jìn)行了介紹。因此，在國(guó)家大力推廣高性能混凝土的要求下，對(duì)結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土的發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用。

  近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)也在探索利用陶粒以外的其他輕骨料制備結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土。太原理工大學(xué)研發(fā)出一種?；⒅槌兄乇鼗炷?，是通過(guò)摻入一定比例的玻化微珠以及外加劑配制而成的新型混凝土材料，較同等級(jí)的普通混凝土自重降低25%~40%，由此帶來(lái)輕質(zhì)、保溫、耐火、抗震、經(jīng)濟(jì)等一系列優(yōu)良特性。目前已研制出強(qiáng)度等級(jí)大于C40的該材料，已經(jīng)在山西省晉城市三星級(jí)綠色建筑——銘基鳳凰城節(jié)能示范樓成功應(yīng)用。

  2.3  陶?；炷淋壍牢舭寮奥暺琳?

  隨著我國(guó)高速鐵路和軌道交通的發(fā)展，帶動(dòng)了很多相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)的推廣應(yīng)用，軌道吸音板便是隨著無(wú)砟軌道的發(fā)展出現(xiàn)的配套產(chǎn)品。無(wú)砟軌道具有良好的結(jié)構(gòu)連續(xù)性和平順性，穩(wěn)定性高，剛度均勻性好，結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)，維修工作量顯著減少，并且避免特級(jí)道砟的使用及環(huán)境破壞，免除高速運(yùn)行時(shí)的道砟飛濺，有利于地形選線，減少工程投資，受到各國(guó)高速鐵路工程的青睞。但無(wú)砟軌道剛度較大，彈性較差，增加了輪軌的振動(dòng)及輻射噪聲。無(wú)砟軌道的混凝土構(gòu)件形成了較強(qiáng)的聲反射剛性表面，加強(qiáng)了噪聲的混響作用和噪聲向兩側(cè)的輻射，使噪聲強(qiáng)度增大。由于兩者結(jié)構(gòu)特征的影響，一般無(wú)砟軌道線路的噪聲和振動(dòng)都大于有砟軌道，噪聲約高5dB左右。但發(fā)展無(wú)砟軌道技術(shù)，是我國(guó)鐵路快速提升技術(shù)裝備水平，實(shí)現(xiàn)鐵路快速發(fā)展的重要措施之一[2] 。陶?；炷廖舭灞闶且环N鋪設(shè)在鐵軌周邊，對(duì)無(wú)砟軌道減振降噪的配套產(chǎn)品。

  由于陶粒是一種多孔的輕質(zhì)骨料，具有很好的吸聲降噪的性能，而且具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，因此國(guó)內(nèi)外均主要采用陶粒混凝土制作軌道吸音板。主要采用干拌法將粒度為2mm～4mm或4mm～8mm的多孔輕骨料與膠凝材料、外加劑等混合，制備輕骨料混凝土且通過(guò)模板壓縮制成軌道交通吸聲板。目前，軌道吸音板已在德國(guó)、日本、韓國(guó)及香港等城市軌道交通中得到成功應(yīng)用，降噪效果可達(dá)3.9 dB(A)～6.2dB(A)。與城市軌道交通技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)尚無(wú)成熟的軌道吸音板產(chǎn)品，大多都在研究試驗(yàn)階段，上海地鐵3號(hào)線雖然引進(jìn)試鋪過(guò)德國(guó)吸音板，但并未規(guī)模采用。目前國(guó)內(nèi)部分科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在大力研發(fā)和推廣軌道吸音板產(chǎn)品，主要單位包括中國(guó)鐵道科學(xué)研究院、鶴崗鵬程科技有限公司、廣西科技大學(xué)、柳州漢西鳴建材發(fā)展有限公司、中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司、北京聯(lián)合榮大企業(yè)集團(tuán)。其中鶴崗鵬程科技與鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司合作，依托鐵三院承擔(dān)的國(guó)家863計(jì)劃“高速鐵路減振降噪關(guān)鍵技術(shù)”課題研究，建成了目前中國(guó)唯一采用無(wú)機(jī)材料所生產(chǎn)的高速鐵路軌道吸音板、聲屏障生產(chǎn)基地。

  目前本產(chǎn)品尚處于發(fā)展初期，與國(guó)外產(chǎn)品還存在一定的差距，同樣的條件下，比國(guó)外產(chǎn)品降噪效果低25-30%，有很大的提升空間。本產(chǎn)品主要應(yīng)用于高速鐵路隧道地段、軌道交通車內(nèi)噪聲超標(biāo)的隧道地段、軌道交通有噪聲敏感點(diǎn)的高架或地面地段，在我國(guó)大力發(fā)展高鐵和軌道交通的背景下，本產(chǎn)品極具應(yīng)用前景。

圖7  高鐵軌道吸音板

圖8  陶粒混凝土聲屏障

  2.4  陶粒透水混凝土制品

  現(xiàn)代城市的地表較大部分被建筑物和混凝土路面覆蓋，不透水的路面給城市的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)諸多負(fù)面影響。由于混凝土鋪筑的路面缺乏透水性和透氣性，雨水不能滲入地下，致使地表植物由于嚴(yán)重缺水而難以正常生長(zhǎng)；不透氣的路面很難與空氣進(jìn)行熱量、水分的交換，缺乏對(duì)城市地表溫度、濕度的調(diào)節(jié)能力，產(chǎn)生熱島現(xiàn)象。此外，不透水的道路表面容易積水，降低道路的舒適性和安全性，當(dāng)短時(shí)間內(nèi)集中降雨時(shí)，雨水只能通過(guò)下水設(shè)施排入河流，大大加重了排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)。城市不透水硬化地面正逐漸成為城市一系列環(huán)境危機(jī)的根源之一。透水混凝土路面則能使雨水迅速滲入地下，還原地下水，保持土壤濕度防止路面積水；夜間不反光，增加路面安全性和通行舒適性；調(diào)節(jié)城市空間的溫度和濕度，改善城市熱循環(huán)，緩解熱島效應(yīng)；大孔隙率能降低車輛行駛時(shí)的路面噪音，創(chuàng)造舒適的交通環(huán)境；大量的空隙能吸附城市污染物如粉塵，減少揚(yáng)塵污染；當(dāng)集中降雨時(shí)能減輕城市排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)，防止河流泛濫和水體污染。尤其在當(dāng)前我國(guó)大力建設(shè)推廣海綿城市的背景下，透水混凝土具有廣闊的發(fā)展前景。

  用陶粒替代普通透水混凝土中的碎石作為粗骨料而配制出的陶粒透水混凝土，具有更好的輕質(zhì)性，可顯著降低基層荷載。陶粒透水混凝土是由單一級(jí)配陶粒、水泥和粉煤灰等膠凝材料、水及添加劑等拌和成混合料，再經(jīng)特殊工藝制成的具有較大連續(xù)孔的混凝土或制品。陶粒粗骨料顆粒間通過(guò)硬化的水泥漿薄層膠結(jié)而成多孔堆聚結(jié)構(gòu)，內(nèi)部具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布，且多為直徑超過(guò)1mm的大孔，從而使其具備良好的透水性能和抗凍融性[4]。陶粒具有多孔、不規(guī)則、輕質(zhì)、高強(qiáng)的特性，因此用其配制的透水混凝土具有低容重、高強(qiáng)度以及良好的耐磨性和耐久性。添加各種顏料的陶?；炷龄佋O(shè)路面同時(shí)具有裝飾和透水功能，應(yīng)用于園林設(shè)計(jì)中兼具功能性和藝術(shù)性，具有較好的應(yīng)用前景。

圖9  透水混凝土                   圖10  透水混凝土裝飾路面

  2.5  植生混凝土

  植生混凝土是一種可作為植被生長(zhǎng)載體的多孔混凝土。用于河岸護(hù)坡工程、公路護(hù)邊工程、屋頂綠化、建筑物墻面綠化、停車場(chǎng)中，不僅可以起到凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)雨水徑流量、調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、修復(fù)生態(tài)的作用，并且增加綠化面積，在視覺(jué)上增加舒適感，具有良好的應(yīng)用前景。

  在混凝土中引入膨脹珍珠巖、火山渣等高吸水保水材料，可制成具有高吸水保水功能的植生混凝土載體，滿足了無(wú)土栽培的技術(shù)要求。用于屋面綠化工程的植生混凝土，主要是采用大粒徑輕質(zhì)陶粒作為粗骨料而制成。植生混凝土在我國(guó)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，僅在吉林、上海、天津等城市有應(yīng)用，并且多用作河岸護(hù)坡工程。

圖11  植生混凝土體系結(jié)構(gòu)

  2.6  人造文化石

  人造文化石是輕骨料混凝土應(yīng)用于裝飾領(lǐng)域的典型代表，它是以硅酸鹽水泥為膠凝材料，以陶粒、陶砂、膨脹蛭石、冶金廢渣等為輕質(zhì)骨料，輔以無(wú)機(jī)顏料及其他功能助劑制成的人造石材。使用時(shí)借助粘合劑或水泥凈漿、砂漿直接粘貼在基體上。裝修后的建筑好似天然石材砌筑而成，營(yíng)造出特殊的文化氛圍，故名“文化石”。

圖12  室外文化石                         圖13  室內(nèi)文化石

  2.7  干拌復(fù)合輕集料混凝土

  干拌復(fù)合輕集料混凝土是由水泥、粉煤灰、外加劑等干粉料與廢棄聚氨酯顆粒、廢棄聚苯乙烯顆粒、?；⒅榈容p質(zhì)集料經(jīng)工廠預(yù)拌制成混合料，在施工現(xiàn)場(chǎng)加水拌合后形成的一種輕質(zhì)混凝土材料，主要應(yīng)用于樓面和屋面墊層、找坡層，具有輕質(zhì)、保溫隔熱、吸音、低彈性模量、利廢等優(yōu)點(diǎn)。

圖14  干拌混合料                         圖15  成型試塊

  2.8  聚苯顆粒混凝土

  聚苯顆?；炷潦菍⒊p發(fā)泡聚苯乙烯顆粒作為骨料引入混凝土體系，通過(guò)摻加外加劑等技術(shù)手段控制料漿粘稠度，從而使聚苯顆粒能均勻分布于混凝土體系中。近年來(lái)，聚苯顆?；炷良捌渲破返玫搅丝焖俚陌l(fā)展，豐富了輕骨料混凝土的種類和應(yīng)用領(lǐng)域。聚苯顆粒作為輕骨料具有低密度（堆積密度8kg/m3~21kg/m3）、低導(dǎo)熱系數(shù)（0.025 W/(m·K~0.035W/(m·K)）、低吸水率（0.1%~0.3%）、柔韌性好、低成本、利廢環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)行現(xiàn)澆施工，如現(xiàn)澆屋面保溫層、樓地面墊層、復(fù)合墻體等，也可預(yù)制成制品，如填芯砌塊、鋼骨架復(fù)合板、復(fù)合夾心墻板等。

圖16   聚苯顆?；炷帘砻嫘蚊?              圖17   聚苯顆粒混凝土成型試塊

  2.9  固廢陶粒

  隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，傳統(tǒng)建材由于高耗能、高排放，成為削減產(chǎn)能、限制發(fā)展的對(duì)象，大批水泥企業(yè)被搬遷、關(guān)停。綠色建材成為發(fā)展的唯一方向，主要方向之一就是要消納各種固廢來(lái)制備建材產(chǎn)品，這也是建材行業(yè)存在和發(fā)展的重要價(jià)值之一，對(duì)于輕骨料行業(yè)來(lái)說(shuō)，除了采用環(huán)保裝備、減少能耗和排放之外，利用適合的固廢來(lái)生產(chǎn)陶粒也是重要的發(fā)展方向。

  傳統(tǒng)陶粒是以天然黏土、頁(yè)巖等原料成球后經(jīng)高溫焙燒，膨化而成的人造輕骨料。然而，由于這些原料消耗自然資源和破壞生態(tài)環(huán)境，研究利用固體廢棄物制備陶粒具有重要意義。除了目前已經(jīng)用量較大的粉煤灰陶粒外，已開(kāi)發(fā)的固廢陶粒還包括煤矸石陶粒、垃圾陶粒、生物污泥陶粒、河底泥陶粒、海泥陶粒、珍珠巖尾礦陶粒等。

  煤矸石是采煤過(guò)程中排出的含碳量較少的黑色廢石，是我國(guó)排放量最大的固體廢棄物，其排放與堆積不僅占用大量耕地，同時(shí)對(duì)地表、大氣也造成了很大污染。煤矸石的化學(xué)成分與黏土比較相似，煤矸石含有較高的碳及硫，燒失量較大。在一定溫度范圍內(nèi)能產(chǎn)生足夠數(shù)量粘度適宜的熔融物質(zhì)，具有膨脹性能。根據(jù)它的特點(diǎn)，可用來(lái)制備煤矸石陶粒。

  垃圾陶粒是將城市生活垃圾處理后，經(jīng)造粒、焙燒生產(chǎn)出燒結(jié)陶粒，或?qū)⒗鵁尤胨嘣炝Ｗ匀火B(yǎng)護(hù)而成。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、質(zhì)輕高強(qiáng)等特點(diǎn)。垃圾陶粒除了可制成墻板、砌塊、磚等新型墻體材料外，還可用于結(jié)構(gòu)保溫隔熱、制作樓板、輕質(zhì)混凝土以及水處理凈化，具有廣闊的市場(chǎng)。

  污水處理廠處理完污水后所產(chǎn)生的大量生物污泥，有的制成農(nóng)用肥，有的直接用于綠化，也有的排放到海里或者焚燒，這樣會(huì)造成二次生態(tài)環(huán)境污染。目前，以生物污泥為主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、燒結(jié)成的陶粒，稱為污水處理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土來(lái)燒制陶粒既節(jié)省黏土，又保護(hù)了農(nóng)田，具有一定的環(huán)保作用。

  大量的江河湖水經(jīng)過(guò)多年的沉積形成了很多泥沙，利用河底泥替代黏土，經(jīng)挖泥、自然干燥、生料成球、預(yù)熱、焙燒、冷卻制成的陶粒稱為河底泥陶粒。利用河底泥制造陶粒不但會(huì)減少建材制造業(yè)與農(nóng)業(yè)用地爭(zhēng)土，而且還為河底泥找到了合理出路，解決了河底泥的二次污染問(wèn)題，達(dá)到了廢棄物資源化的目的。

  我國(guó)沿海地區(qū)有大量的海泥，因潮汐作用，大量海泥淤積，利用海泥生產(chǎn)陶粒，對(duì)海泥的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用，將具有相當(dāng)廣闊的前景，也會(huì)取得十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

  除此之外，各種尾礦、赤泥等礦業(yè)、工業(yè)固廢均可通過(guò)復(fù)配其他成分燒制成陶粒，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境治理的重視，固廢處理及環(huán)境治理將形成一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，陶粒工業(yè)有望在其中發(fā)揮重要作用。

  3  我國(guó)輕骨料及其制品標(biāo)準(zhǔn)體系簡(jiǎn)介

  3.1  已發(fā)布實(shí)施的國(guó)標(biāo)、行標(biāo)

  （1）GB/T 17431.12010《輕集料及其試驗(yàn)方法 第1部分：輕集料》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

  該標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 17431的第1部分，對(duì)輕集料做出相關(guān)規(guī)定，適用于混凝土用的輕集料，主要包括人造輕集料、天然輕集料、工業(yè)廢渣輕集料。其他類別和用途的輕集料也可參照使用。

  （2）GB/T 17431.2-2010《輕集料及其試驗(yàn)方法 第2部分：輕集料試驗(yàn)方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

  該標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 17431的第2部分，規(guī)定了輕集料相關(guān)的一系列試驗(yàn)方法。適用于混凝土用的輕集料的質(zhì)量檢驗(yàn)。其他類別和用途的輕集料也可參照使用。

  （3）GB/T 15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

  該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輕集料小型空心砌塊做出相關(guān)規(guī)定，適用于工業(yè)與民用建筑用輕集料混凝土小型空心砌塊。

  （4）JC/T 2214-2014《鋼筋陶?；炷凛p質(zhì)墻板》國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

  該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼筋陶粒混凝土輕質(zhì)墻板做出相關(guān)規(guī)定，適用于民用與工業(yè)建筑非承重內(nèi)隔墻用的鋼筋陶粒混凝土輕質(zhì)墻板。

  （5）JG/T 504-2016《陶粒加氣混凝土砌塊》國(guó)家建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

  該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)陶粒加氣混凝土砌塊做出相關(guān)規(guī)定，適用于民用與工業(yè)建筑自承重內(nèi)墻體及保溫隔熱用的陶粒加氣混凝土砌塊。

  （6）JGJ 12-2006《輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》國(guó)家建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

  該規(guī)程適用于工業(yè)與民用房屋和一般構(gòu)筑物中鋼筋輕骨料混凝土和預(yù)應(yīng)力輕骨料混凝土承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收。

  （7）JGJ 51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》國(guó)家建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

  該規(guī)程適用于無(wú)機(jī)輕骨料混凝土及其制品的生產(chǎn)、質(zhì)量控制和檢驗(yàn)。目前正著手修訂。

  （8）JGJ 253-2011《無(wú)機(jī)輕集料砂漿保溫系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》國(guó)家建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

  該規(guī)程適用于以混凝土和砌體為基層墻體的民用建筑工程中，采用無(wú)機(jī)輕集料砂漿保溫系統(tǒng)的墻體保溫工程的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收。

  （9）JT/T 770-2009《公路工程 高強(qiáng)頁(yè)巖陶粒輕骨料》國(guó)家交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

  該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高強(qiáng)頁(yè)巖陶粒輕骨料做出相關(guān)規(guī)定，適用于公路工程水泥混凝土用頁(yè)巖陶粒，瀝青混凝土用頁(yè)巖陶粒可參照使用。

  （10）CJ/T 299-2008《水處理用人工陶粒慮料》國(guó)家城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

  該標(biāo)準(zhǔn)適用于以粘土、頁(yè)巖、粉煤灰、火山巖等原料加工而成的水處理用人工陶粒濾料。

  3.2  正在制定中的標(biāo)準(zhǔn)

  （1）《污泥陶粒》

  污泥陶粒是以生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的污泥為原料，混合其他材料，加以一定量的輔料、外加劑,經(jīng)過(guò)脫碳和燒脹制成具有一定強(qiáng)度的輕質(zhì)陶粒,可以大量的消耗脫水污泥,不但處理成本大大低于焚燒法,而且可以避免污泥二次污染,尤其符合我國(guó)固廢處理的無(wú)害化、減量化和資源化原則。目前我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠每年濕污泥產(chǎn)生量超過(guò)3000萬(wàn)噸，污泥陶粒具有廣闊的發(fā)展前景。

根據(jù)中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部工信廳科[2016]58號(hào)《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2016年第一批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》文件要求，由建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心負(fù)責(zé)組織《2016-0109T-JC 污泥陶粒》建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。目前該標(biāo)準(zhǔn)已完前期調(diào)研和資料收集工作，準(zhǔn)備召開(kāi)第一次工作會(huì)議，編制初稿，預(yù)計(jì)2018年發(fā)布實(shí)施。

  （2）《陶粒泡沫混凝土》

  陶粒泡沫混凝土是以水泥基膠凝材料、水、泡沫、陶粒為主要組成材料，按一定比例混合攪拌、澆筑成型、養(yǎng)護(hù)而成的輕質(zhì)多孔混凝土，又稱陶粒發(fā)泡混凝土、陶粒發(fā)泡水泥、陶粒泡沫水泥等。陶粒泡沫混凝土不但具有普通泡沫混凝土防火、保溫、隔音、輕質(zhì)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、利廢、耐久的各種優(yōu)點(diǎn)，而且在此基礎(chǔ)上改善了普通泡沫混凝土的性能缺點(diǎn)，有效克服泡沫混凝土收縮開(kāi)裂等頑癥，并提高強(qiáng)度。陶粒泡沫混凝土可用于現(xiàn)澆施工或制成保溫板、砌塊、預(yù)制件等制品，強(qiáng)度特性突出，承重能力較強(qiáng)，多用于墻體自保溫系統(tǒng)，也可應(yīng)用于其他建筑保溫工程和一些土建工程，具有很好的市場(chǎng)發(fā)展前景。

  根據(jù)中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部工信廳科[2014]628號(hào)《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2014年第三批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》文件要求，由建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心負(fù)責(zé)組織《2014-1260T-JC陶粒泡沫混凝土》建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。目前該標(biāo)準(zhǔn)已完成送審稿，準(zhǔn)備召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)，預(yù)計(jì)2017年發(fā)布實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)適用于工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)筑物的保溫隔熱、基層墊層、基坑填充等部位所使用的現(xiàn)澆陶粒泡沫混凝土及其制品。

  （3）《干拌復(fù)合輕集料混凝土》

  干拌復(fù)合輕集料混凝土是由水泥、粉煤灰、外加劑等干粉料與廢棄聚氨酯顆粒、廢棄聚苯乙烯顆粒、玻化微珠等輕質(zhì)集料經(jīng)工廠預(yù)拌制成混合料，在施工現(xiàn)場(chǎng)加水拌合后形成的一種輕質(zhì)混凝土材料，主要應(yīng)用于樓面和屋面墊層、找坡層。由于國(guó)內(nèi)一些地區(qū)限制使用粘土陶粒和頁(yè)巖陶粒，干拌復(fù)合輕集料混凝土成為陶?；炷恋闹匾娲牧?，近年來(lái)發(fā)展迅速，在北京、河北等地區(qū)已擁有相當(dāng)數(shù)量的生產(chǎn)和施工企業(yè)，在國(guó)內(nèi)建筑工程中已有大量應(yīng)用。

  根據(jù)中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部工信廳科[2015]115號(hào)《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2015年第三批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》文件要求，由建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心負(fù)責(zé)組織《2015-0966T-JC干拌復(fù)合輕集料混凝土》建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。目前該標(biāo)準(zhǔn)已完前期調(diào)研和資料收集工作，準(zhǔn)備召開(kāi)第一次工作會(huì)議，編制初稿，預(yù)計(jì)2018年發(fā)布實(shí)施。

  （4）《聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土》

  聚苯顆粒泡沫混凝土是在水泥基漿料中加入一定數(shù)量（體積分?jǐn)?shù)≥15%）聚苯乙烯顆?；旌蠑嚢?，再以物理或化學(xué)發(fā)泡方式引入氣泡，經(jīng)攪拌后澆筑成型，養(yǎng)護(hù)而成的輕質(zhì)多孔混凝土，又稱聚苯乙烯顆粒發(fā)泡水泥、聚苯乙烯顆粒泡沫水泥等。聚苯顆粒泡沫混凝土不但具有普通泡沫混凝土防火、保溫、隔熱、隔音、輕質(zhì)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、利廢、耐久的各種優(yōu)點(diǎn)，而且在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)，克服泡沫混凝土保溫性能相對(duì)較差的缺點(diǎn)。聚苯顆粒泡沫混凝土可用于現(xiàn)澆或制成保溫板、砌塊、預(yù)制件等制品，應(yīng)用于建筑保溫工程。聚苯顆粒泡沫混凝土是一種綜合性價(jià)比優(yōu)越的新型建筑節(jié)能材料，具有很好的市場(chǎng)發(fā)展前景。

  根據(jù)中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部工信廳科[2014]628號(hào)《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2014年第三批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》文件要求，由建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心負(fù)責(zé)組織《2014-1259T-JC聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土》建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。目前該標(biāo)準(zhǔn)已完成送審稿，準(zhǔn)備召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)，預(yù)計(jì)2017年發(fā)布實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)適用于工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)筑物的保溫隔熱、基層墊層、基坑填充等部位所使用的現(xiàn)澆聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土及其制品。

  4  結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)，我國(guó)輕骨料混凝土行業(yè)從過(guò)去單一化的應(yīng)用形式逐漸向多元化方向發(fā)展，開(kāi)發(fā)了具有更高附加值的產(chǎn)品類型。然而，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)輕骨料混凝土無(wú)論是在技術(shù)水平上還是在實(shí)際應(yīng)用量上都存在較大差距，還需要在該領(lǐng)域開(kāi)展更為深入的科研工作，提高我國(guó)輕骨料混凝土的整體技術(shù)水平，以此促進(jìn)輕骨料混凝土在我國(guó)更進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。

建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化是繼住宅產(chǎn)業(yè)化和新型建筑工業(yè)化之后我國(guó)政府提出的新的建筑業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，既涵蓋了住宅產(chǎn)業(yè)化、建筑工業(yè)化的內(nèi)涵，又從更高的行業(yè)角度進(jìn)行了詮釋，代表了我國(guó)建筑業(yè)未來(lái)轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展方向。實(shí)現(xiàn)住宅構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、施工現(xiàn)場(chǎng)裝配化是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的核心內(nèi)容，應(yīng)用生態(tài)節(jié)能、資源循環(huán)利用的綠色建材是發(fā)展綠色建筑的重要組成，而輕骨料混凝土憑借其輕質(zhì)、保溫、防火、耐久、抗震、吸音、利廢等優(yōu)點(diǎn)，以及易于預(yù)制、便于運(yùn)輸?shù)忍卣?，必將在推行建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化和綠色建筑的浪潮中迎來(lái)高速發(fā)展的契機(jī)。隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步、配套裝備的不斷升級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)體系的逐步完善，輕骨料混凝土將在未來(lái)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中扮演愈發(fā)重要的角色。

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