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行業(yè)資訊
祝葉1 徐銀芳1 陳竣2
1.1陶?；炷两Y構特征及破壞特點陶?；炷林械奶樟Ａ揭话恪?mm,為多孔顆粒,其容重一般是800～1900kg/m3,為多孔輕質混凝土.陶?；炷辆哂兴嗍⒂^結構,由水泥凝膠、晶體骨架,未水化完的水泥顆粒和凝膠化組成.此外,陶粒混凝土獨特的微孔微管系統(tǒng),具有吸水作用,且在水泥硬化過程中又可以排出水分,用于水泥石的繼續(xù)硬化,這種“微泵”作用形成骨料顆粒表面的局部低水灰比,增加了骨料表面附近水泥石的密度性,提高了骨料與砂漿的界面結合力.陶粒的粗糙表面,也提高了界面機械咬合力.當水泥石強度較低時,混凝土受力初裂發(fā)生在水泥石中,當水泥石強度高于陶粒時,其受力初裂幾乎是在骨料與水泥石中同時發(fā)生的.
1.2強度及變形性能通過大量的試驗表明,陶?；炷恋膹姸扰c陶粒粒徑的大小有關,一般隨著陶粒粒徑的增大,其強度有降低的趨勢,使混凝土的抗壓強度降低.陶?；炷恋膹椥阅Ａ枯^小,在空氣中硬化時收縮變形較大,徐變也較大.這些都是陶?；炷磷冃涡阅苤胁焕囊幻?但對于溫度敏仿宋感性而言,陶?；炷恋臒崤蛎浵禂?shù)較小,從而可減少由于溫度變化而引起的破壞.
2.1陶粒顆粒強度由陶?；炷恋钠茐奶匦钥梢缘贸?提高陶粒混凝土強度的關鍵在于提高整體工作階段的承載能力,故要求陶粒比配制普通輕集料混凝土陶粒具有較高的顆粒強度.
人們對輕骨料應用的經(jīng)濟性存在一些保守的片面的認識,如輕骨料的單方造價比普通砂石貴很多,高強陶粒的成本比超輕陶粒高等,由此導致工程造價的提高,這種認識不符合實際.
國內外很多工程實踐早已證明,結構輕骨料混凝土的比強度高,質量輕,建筑大跨度的橋梁和高層建筑,超高層建筑,可以大大減輕結構自重,降低基礎荷載,減少材料用量和運輸量,因而帶來十分可觀的綜合經(jīng)濟效益.
建筑設計的物質基礎之一是建筑材料,新材料及新技術的產(chǎn)生和發(fā)展能推動技術進步.輕質、高性能的陶?；炷潦墙窈蟀l(fā)展的必然趨勢,以下幾點是需要注意的.
a.合理調整產(chǎn)業(yè)結構,發(fā)展高強陶粒.根據(jù)輕骨料的特點,提高陶?；炷恋呐渲萍夹g,切實解決其“高不成、低不就”的質量狀態(tài)和售價過高等制約發(fā)展的因素.
b.建立一套完整的質量保證體系,確保工程質量,為在軟土地區(qū),抗震設防區(qū)和堿集料多發(fā)區(qū)大量推廣應用作必要的技術準備.
[3]中國建筑科學研究院建筑結構研究所.輕集料混凝土的研究和應用文集[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1981.
[4]宋淑敏,陳烈芳.加速開發(fā)高強陶粒[J].硅酸鹽建筑制品,1995,(3):2-4.
(1.華中科技大學土木工程與力學學院,湖北武漢430074)
摘要:主要分析了影響陶?；炷翉姸戎饕蛩?及研制高強陶?；炷林械年P鍵問題,并展望了高強輕骨料混凝土的發(fā)展前景.
關鍵詞:高強陶粒;顆粒強度;吸水率
中圖分類號:TU528.2文獻標識碼:A
輕骨料混凝土是用水泥、粗輕骨料和輕細骨料(或普通砂)和水配制而成的一種輕質混凝土.輕骨料混凝土的強度等級為CL5～CL50.輕骨料混凝土的容重一般在600～1800kg/m3之間,比普通混凝土容重約輕25%～35%,大大降低了建筑物的自重.相對于普通混凝土建筑而言,輕骨料混凝土建筑具有自重輕、結構跨度大、抗震性能好,節(jié)省造價等優(yōu)點,陶?；炷良词禽p骨料混凝土中的一種.
1.1陶?；炷两Y構特征及破壞特點陶?；炷林械奶樟Ａ揭话恪?mm,為多孔顆粒,其容重一般是800～1900kg/m3,為多孔輕質混凝土.陶?；炷辆哂兴嗍⒂^結構,由水泥凝膠、晶體骨架,未水化完的水泥顆粒和凝膠化組成.此外,陶粒混凝土獨特的微孔微管系統(tǒng),具有吸水作用,且在水泥硬化過程中又可以排出水分,用于水泥石的繼續(xù)硬化,這種“微泵”作用形成骨料顆粒表面的局部低水灰比,增加了骨料表面附近水泥石的密度性,提高了骨料與砂漿的界面結合力.陶粒的粗糙表面,也提高了界面機械咬合力.當水泥石強度較低時,混凝土受力初裂發(fā)生在水泥石中,當水泥石強度高于陶粒時,其受力初裂幾乎是在骨料與水泥石中同時發(fā)生的.
1.2強度及變形性能通過大量的試驗表明,陶?；炷恋膹姸扰c陶粒粒徑的大小有關,一般隨著陶粒粒徑的增大,其強度有降低的趨勢,使混凝土的抗壓強度降低.陶?；炷恋膹椥阅Ａ枯^小,在空氣中硬化時收縮變形較大,徐變也較大.這些都是陶?；炷磷冃涡阅苤胁焕囊幻?但對于溫度敏仿宋感性而言,陶?；炷恋臒崤蛎浵禂?shù)較小,從而可減少由于溫度變化而引起的破壞.
1.3其他性能由于陶粒有封閉的微小氣孔,對水結冰產(chǎn)生的膨脹能起緩沖作用,從而提高了陶?；炷恋目箖鲂?同時,陶粒混凝土的抗裂和耐火性能也比較好.此外,陶?；炷量紫吨械目諝鈱嵯禂?shù)非常小,可以有效地控制空內熱量外流,故保溫性能優(yōu)良.
2.1陶粒顆粒強度由陶?；炷恋钠茐奶匦钥梢缘贸?提高陶粒混凝土強度的關鍵在于提高整體工作階段的承載能力,故要求陶粒比配制普通輕集料混凝土陶粒具有較高的顆粒強度.
由表1中的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),粉煤灰陶粒、粘土陶粒和頁巖陶粒的顆粒強度隨密度等級的增加而提高.陶粒強度標號與GB2838-81《粉煤灰陶粒和陶砂》、GB2839-81《粘土陶粒和陶砂》及GB2840-81《頁巖陶粒和陶砂》國家標準相比,要提高一個密度等級;與JGJ51-90《輕集料混凝土技術規(guī)程》相比,要提高兩個密度等級.因此,在現(xiàn)有基礎上生產(chǎn)高強陶粒,尚需經(jīng)過一定的技術措施后才能實現(xiàn).
2.2吸水率陶粒具有多孔隙結構與普通砂石骨料相比具有較大的吸水率,而且大多發(fā)生在1h之內,這主要與輕骨料的生產(chǎn)工藝及其內部氣孔結構和表面狀態(tài)有關.如北京頁巖陶粒是燒脹陶粒,表面有一層致密的“釉化”硬殼,內部呈封閉孔結構.北京粘土陶粒膨脹倍數(shù)較小,因在粘土中摻有少量糠醛廢渣,在焙燒過程中氣化成封閉孔,相對其它非球形陶粒,它們的吸水率都較低,吸水也較慢.不同的生產(chǎn)工藝對輕骨料的吸水率也有影響,用粉煤灰加生石灰和石膏經(jīng)輪碾成球,蒸養(yǎng)而成的蒸養(yǎng)粉煤灰集料,其吸水率顯然比燒制的粉煤灰陶粒大(表2).
JGJ51-90《輕集料混凝土技術規(guī)程》規(guī)定,就吸水率而言,輕骨料1h內≯25%(粉煤灰陶?！?2%,粘土陶粒和頁巖陶?！?0%),為此,應減少碎石型輕骨料,減少開口孔隙的數(shù)量.降低吸水率的途徑一是將輕骨料的外表面噴涂一層如石蠟或聚苯乙烯乳液等防水涂料,另一種是選用特殊的原材料,采用專門生產(chǎn)工藝加工出一種具有均勻分布的微小封閉孔隙的吸水率很低的球形輕骨料.后一種途徑所得的高性能輕骨料,吸水率低、顆粒強度較高且性能也較穩(wěn)定.
3.應用狀況
采用陶粒配制的各類混凝土以及各種用途的陶粒制品,除去不合理使用外均可滿足使用要求.70年代末和90年代初,曾兩次對北京、上海及哈爾濱等十個省市在1978～1989年間,有關輕骨料混凝土在房屋建筑工程中的應用情況進行過調查,調查結果說明所有輕骨料混凝土耐久性、抗震性和使用情況良好.
近年來,在多層、高層、大跨及承重建筑工程中,較多地采用了輕骨料混凝土,發(fā)揮了輕骨料混凝土的技術經(jīng)濟優(yōu)勢,不僅刺激了輕骨料的生產(chǎn),同時對小型砌塊的生產(chǎn)、建筑節(jié)能、房屋建筑等方面也都有很大的促進作用.例如,上海有三幢點式高層建筑,總面積2.577萬m2,原設計采用普通混凝土18層大模現(xiàn)澆剪力墻體系,在不修改原設計的基礎上,僅將墻體改成鋼筋粘土陶?；炷?層高增至20層;又如,武漢煙草公司原設計25層,在原設計基礎不變的情況下,僅從10層起開始采用鋼筋陶?；炷?層數(shù)可增至32層;天津湖北路16層(局部18層)兩幢大開間剪力墻住宅,全部采用粉煤灰陶?；炷?四川將高強陶?；炷劣糜诖罂纭⒅剌d工程,如用于5層(局部6層),2400m2的自貢新華書店儲運站書庫工程等.工程實踐證明,均取得較好的技術經(jīng)濟效益和社會效益.人們對輕骨料應用的經(jīng)濟性存在一些保守的片面的認識,如輕骨料的單方造價比普通砂石貴很多,高強陶粒的成本比超輕陶粒高等,由此導致工程造價的提高,這種認識不符合實際.
國內外很多工程實踐早已證明,結構輕骨料混凝土的比強度高,質量輕,建筑大跨度的橋梁和高層建筑,超高層建筑,可以大大減輕結構自重,降低基礎荷載,減少材料用量和運輸量,因而帶來十分可觀的綜合經(jīng)濟效益.
世界著名的林同炎中國公司采用高強陶?；炷两ㄔ旄鞣N大跨度橋梁、高層建筑及超高層房屋建筑具有豐富的設計和施工經(jīng)驗,曾規(guī)劃和設計公路、鐵路及上千座橋梁與房屋,遍及我國、亞洲及南、北美洲.他們在對我國建筑市場作深入調查研究后認為:僅在以普通混凝土為仿宋主要結構材料的高層、大跨度的土木建筑工程中推廣價值工程(優(yōu)化設計)和采用高強輕骨料混凝土兩項新技術,就可使工程造價降低10%～20%,即使在國產(chǎn)的高強陶粒一時供應不上,采用進口陶粒時,亦可使工程造價降低5%～10%.當然,各種材料都有其長處和短處,而輕骨料混凝土制品的長處是輕質、高強且多功能,尤其是對于各種建筑體系及施工方法等有著廣泛的適應性,在建筑行業(yè)中有廣闊的應用前景.工程建筑采用高強陶?；炷?每年可為國家節(jié)約數(shù)千萬元.
建筑設計的物質基礎之一是建筑材料,新材料及新技術的產(chǎn)生和發(fā)展能推動技術進步.輕質、高性能的陶?；炷潦墙窈蟀l(fā)展的必然趨勢,以下幾點是需要注意的.
a.合理調整產(chǎn)業(yè)結構,發(fā)展高強陶粒.根據(jù)輕骨料的特點,提高陶?；炷恋呐渲萍夹g,切實解決其“高不成、低不就”的質量狀態(tài)和售價過高等制約發(fā)展的因素.
b.建立一套完整的質量保證體系,確保工程質量,為在軟土地區(qū),抗震設防區(qū)和堿集料多發(fā)區(qū)大量推廣應用作必要的技術準備.
c.輕骨料是具有火山灰活性、又無堿集料反應危害的優(yōu)質集料.在進一步解決它的高強性能后,應注意防止片面向高強-超高強方向發(fā)展,還應著重研究輕骨料混凝土的長期性和耐久性,發(fā)展高性能陶?；炷?
參考文獻
[1]龔洛書.我國人造輕集料工業(yè)發(fā)展的回顧與思考[J].新型建筑材料,1996,(5):1-4.
[2]龔洛書.高強陶粒和高性能輕集料混凝土[J].混凝土,2000,(2):7-11.[3]中國建筑科學研究院建筑結構研究所.輕集料混凝土的研究和應用文集[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1981.
[4]宋淑敏,陳烈芳.加速開發(fā)高強陶粒[J].硅酸鹽建筑制品,1995,(3):2-4.
[5]徐銀芳.新型建筑材料[J].武漢:華中理工大學出版社,1999.
本文由武漢陶粒廠整理編輯。
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