輕集料混凝土技術(shù)的發(fā)展與展望

　　提要：本文回顧了20世紀(jì)50年代以來(lái)，我國(guó)輕集料工業(yè)的發(fā)展;科研和標(biāo)準(zhǔn)化工作所取得的成果;應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展以及存在的主要問(wèn)題。對(duì)21世紀(jì)發(fā)展的目標(biāo)，發(fā)展的條件和機(jī)遇提出自己的看法，同時(shí)，展望了我國(guó)輕集料混凝土技術(shù)輝煌的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞：輕集料混凝土　　人造輕集料　　綠色輕集料　　新性能輕集料

　　我國(guó)的輕集料混凝土技術(shù)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，取得了可喜的成績(jī)，也存在不少令人焦慮的問(wèn)題。在這新世紀(jì)剛來(lái)臨之際，回顧過(guò)去，展望未來(lái)，將使我們更加振奮精神去迎接新的世紀(jì)。

　　1. 20 世紀(jì)回顧

　　1.1 從無(wú)到有，建立了自己了輕集料技術(shù)發(fā)展體系

　　輕集料品種繁多，原材料來(lái)源復(fù)雜。各國(guó)根據(jù)自己的特點(diǎn)，都有自己發(fā)展輕集料技術(shù)的一套辦法。我國(guó)各種輕集料的資源非常豐富，天然輕集料、工業(yè)廢料輕集料和人造輕集料的原材料比比皆是。受資金和技術(shù)等條件的限制，在20世紀(jì)80年代前我們著重于天然和工業(yè)廢料輕集料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，當(dāng)然也十分重視人造輕集料生產(chǎn)技術(shù)的研究。

　　由于天然和工業(yè)廢料輕集料性能有一定局限性，且隨著輕集料在工程中應(yīng)用水平的日益提高，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究和摸索，至今我國(guó)已基本形成一個(gè)以地方資源(頁(yè)巖和粘土)及某些工業(yè)廢料(粉煤灰)為主要原材料，以回轉(zhuǎn)窯為主要生產(chǎn)設(shè)備的人造輕集料的生產(chǎn)體系，為今后輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的大發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

　　1.2 生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展到一定水平

　　輕集料及其混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)在上世紀(jì)50年代前一無(wú)所有。雖然，從50年代中期開(kāi)始，對(duì)輕集料混凝土的研究與應(yīng)用已逐步展開(kāi)，人造輕集料的研制及其在保溫絕熱墻體中的應(yīng)用已受到重視。但生產(chǎn)和應(yīng)用水平都是很低的。到70年代末，80年代初，人造輕集料的年產(chǎn)量長(zhǎng)期徘徊在40萬(wàn)方立米左右;最高強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為300#的輕集料混凝土在工程上應(yīng)用還很少。

　　但隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科研工作的深入發(fā)展，至90年末人造輕集料的年產(chǎn)量已迅速發(fā)展到300多萬(wàn)立方米，且在應(yīng)用水平上也有顯著提高。以應(yīng)用量達(dá)80%以上的輕集料混凝土小砌塊墻體來(lái)說(shuō)，由于超輕陶粒的普遍推廣，其保溫性能都大大優(yōu)于80年代以前的水平。雖然，這個(gè)時(shí)期結(jié)構(gòu)輕集料混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用，在總量比例方面看是下降了，但其應(yīng)用水平卻大大提高了。CL30-CL40的高強(qiáng)輕集料混凝土已在高層、大跨的土木工程中較多的應(yīng)用了?，F(xiàn)在CL50以上的高強(qiáng)、高性能輕集料混凝土的研究開(kāi)發(fā)已經(jīng)起動(dòng)。

　　1.3 在大量科研基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)化體系已基本建立

　　與普通混凝土不同，輕集料的多孔性給其混凝土及結(jié)構(gòu)的技術(shù)性能帶來(lái)諸多的特殊性。從上世紀(jì)70年代末開(kāi)始，在國(guó)家有關(guān)部、委的積極支持下，對(duì)我國(guó)各地區(qū)的各種輕集料及其混凝土的各種技術(shù)性能和構(gòu)性的基本性能進(jìn)行全面系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，同時(shí)，對(duì)60年代以來(lái)，我國(guó)輕集料混凝土在工業(yè)與民用建筑、橋梁等工程中的應(yīng)用，重點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)查研究，并在此基礎(chǔ)上編制了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程、規(guī)范。

　　到80年代末已初步形成了從原材料到混凝土材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工所必要的標(biāo)準(zhǔn)化體系。其中，有的已在90年代又進(jìn)行了修編，使之更為完善。

　　近年琰，尚缺的輕集料混凝土在橋梁中的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，也在各有關(guān)單位的大力支持下，正在加緊編制。

　　2、主要問(wèn)題和差距

　　2.1 輕集料產(chǎn)量仍然很低

　　據(jù)資料介紹，上世紀(jì)70年代，一些發(fā)達(dá)國(guó)家輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用正處于顛峰期。美國(guó)年產(chǎn)量曾達(dá)2300萬(wàn)立方米，80年代末原蘇聯(lián)則迅速發(fā)展到5000多萬(wàn)立方米，其中人造輕集料約占85%。到90年代末，美、蘇和歐州一些國(guó)家，由于能源、環(huán)保及工程建筑飽和等因素的影響，輕集料的產(chǎn)量基本上不增長(zhǎng)，有的則大幅下降。例如，蘇聯(lián)解體，經(jīng)濟(jì)大幅度下滑，很多輕集料生產(chǎn)廠紛紛關(guān)閉。目前，除俄羅斯及獨(dú)聯(lián)體各國(guó)的年產(chǎn)量尚無(wú)據(jù)可查外，據(jù)介紹，日本國(guó)產(chǎn)僅約100萬(wàn)立方米，英國(guó)年用量約為250萬(wàn)立方米，美國(guó)從1993-1998年的年產(chǎn)量則約為500-550萬(wàn)立方米。

　　雖然，我國(guó)人造輕集料的生產(chǎn)早已擺脫低產(chǎn)量、長(zhǎng)期徘徊的陰影，目前正處在上升發(fā)展時(shí)期。但作炎一個(gè)擁有13億人口且國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)正在迅速發(fā)展的大國(guó)來(lái)說(shuō)，年產(chǎn)300萬(wàn)立方米的輕集料確是太少了。很多地區(qū)早已發(fā)現(xiàn)，很多工程建設(shè)需要輕質(zhì)高強(qiáng)的人造輕集料，由于找不到生產(chǎn)廠家，或由于有的廠家不能連續(xù)大量供貨，需要從外地(或國(guó)外)購(gòu)入，增加造價(jià)，或由于質(zhì)量不能滿足使用要求，而無(wú)法采用。

　　顯然，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成了當(dāng)前影響輕集料混凝土應(yīng)用技術(shù)迅速發(fā)展的主要障礙。

　　2.2 工藝設(shè)備落后

　　在人造輕集料生產(chǎn)工藝和設(shè)備的研制方面，雖然早已解決了超輕陶粒和高強(qiáng)陶粒的生產(chǎn)和質(zhì)量問(wèn)題，但與國(guó)外相比，在工藝和設(shè)備方面差距卻是較大的。我們的陶粒廠不僅生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)量低，而且能耗大，污染嚴(yán)重，設(shè)備簡(jiǎn)陋。早在上世紀(jì)70年代，國(guó)外的人造輕集料生產(chǎn)廠已向大型化方向發(fā)展?，F(xiàn)在一些年產(chǎn)50-100萬(wàn)立方米的陶粒廠已屢見(jiàn)不鮮，而我們年產(chǎn)5萬(wàn)立方米以上的陶粒廠在全部陶粒廠中僅占10%左右。

　　對(duì)90年代以前引進(jìn)的一些新的生產(chǎn)工藝，如窯內(nèi)成球工藝，未能及時(shí)跟蹤研究，消化吸收，為我所用。對(duì)致使這種既節(jié)能，成本也較低的新工藝，至今未能在我國(guó)開(kāi)花結(jié)果。

　　對(duì)90年代以來(lái)的一些新工藝，包括無(wú)膠結(jié)料的全粉煤灰輕集料，不吸水或吸水很少的高性能輕集料，以及人造輕集料生產(chǎn)的大型化和全自動(dòng)化等的研究，都還未能引起普遍關(guān)注，真正列入我們的議事日程。

　　另外，對(duì)諸如節(jié)約能源的非煅燒粉煤灰輕集料的生產(chǎn)與應(yīng)用的研究，在我國(guó)起步并不晚，但因存在一些問(wèn)題，未能繼續(xù)深入研究，而幾乎束之高閣，至今沒(méi)有突破性的新進(jìn)展。

　　2.3 新技術(shù)研究進(jìn)展緩慢

　　假如說(shuō)，我們承認(rèn)陶粒生產(chǎn)工藝與設(shè)備方面與國(guó)外存在著較大差距;那么，更應(yīng)該承認(rèn)，在輕集料新品種，新技術(shù)有研究與應(yīng)用方面差距更大了。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的輕集料混凝土主要在一般工業(yè)與民用房屋建筑中應(yīng)用，且較多是用在小砌塊和條板的墻體中。在高層建筑和大跨度的橋梁中應(yīng)用則很少。

　　雖然，現(xiàn)在，也能配制出抗壓強(qiáng)度達(dá)70Mpa的結(jié)構(gòu)輕集料混凝土，但在工程中實(shí)際只用到CL40。在橋梁工程中的應(yīng)用近幾年雖有所突破，最大跨度僅達(dá)35m。全用輕集料混凝土的工程(包括橋梁、橋面板、承臺(tái)、橋墩、基礎(chǔ))和在舊橋改造中(修復(fù)、加固、加寬等)應(yīng)用仍然很少。在采油平臺(tái)，水上漂浮物，船塢等特殊工程中應(yīng)用更未見(jiàn)有所突破。

　　高強(qiáng)輕集料新品種、高性能輕集料的研制和應(yīng)用進(jìn)展緩慢。在工程施工中，混凝土的澆灌技術(shù)，大量仍采用常規(guī)的方法，泵送混凝土技術(shù)應(yīng)用很少，尚未能適應(yīng)現(xiàn)代化施工的要求。

　　3、新世紀(jì)展望

　　3.1 總的目標(biāo)

　　毫無(wú)疑義，必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題，是我們不能再像以前那樣，關(guān)起門來(lái)，考慮我們自己的事了。和其它行業(yè)一樣，在加WTO以后，我們建筑業(yè)市場(chǎng)將更加開(kāi)放，輕集料行業(yè)也將面臨著與國(guó)外同行在各方面的競(jìng)爭(zhēng)。

　　因此，我們應(yīng)該在已經(jīng)取得成就的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢(shì)，保持或超過(guò)以前每年平均增長(zhǎng)20%的發(fā)展速度，爭(zhēng)取在21世紀(jì)，用10-15年時(shí)間，使我國(guó)輕集料及輕集料混凝土技術(shù)趕上或超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家曾達(dá)到最高發(fā)展水平。

　　3.2 機(jī)遇和條件

　　我國(guó)的工程建設(shè)持續(xù)發(fā)展和加入WTO是前所未有的機(jī)遇。我們要很好把握這個(gè)時(shí)機(jī)，可能給我國(guó)的輕集料工業(yè)帶來(lái)比以前更高的發(fā)展速度。

　　這個(gè)機(jī)遇給我們帶來(lái)至少如下三個(gè)有利條件：

　?、刨Y金條件―資金是事業(yè)發(fā)展的重要條件之一。以前我們的發(fā)展只能靠國(guó)家投資一條路子，現(xiàn)在路子更多了。國(guó)內(nèi)一些有遠(yuǎn)見(jiàn)的企業(yè)家已經(jīng)看準(zhǔn)了這塊尚未被人完全認(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā)的處女地――輕集料市場(chǎng)，有的已開(kāi)始行動(dòng)。國(guó)外有一些企業(yè)家也正躍躍欲試，談合作、談投資、談技術(shù)轉(zhuǎn)讓、談建廠的越來(lái)越多?？深A(yù)見(jiàn)，不久的將來(lái)，投資的熱潮是會(huì)到來(lái)的。

　?、萍夹g(shù)條件―如前所述，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的努力，我們?nèi)〉玫某煽?jī)和經(jīng)驗(yàn)，已為我們今后的大發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。加入WTO后，國(guó)外輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用的一些新技術(shù)，也會(huì)直接進(jìn)入我國(guó)的市場(chǎng)，這對(duì)我國(guó)輕集料技術(shù)的發(fā)展將有更大的促進(jìn)。這幾年，美國(guó)林-楊公司的介入已經(jīng)可以充分說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。

　?、鞘袌?chǎng)條件―國(guó)內(nèi)外大量的工程實(shí)踐已經(jīng)證明，輕集料混凝土是一種比普通混凝土具有更優(yōu)越性能和更高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的一種新型建筑材料。但由于種種原因特別是人的保守思想，嚴(yán)重阻礙著它的應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展。加入WTO后，國(guó)外輕集畔混凝土技術(shù)的應(yīng)用于經(jīng)驗(yàn)對(duì)擴(kuò)大我國(guó)這方面的市場(chǎng)，必將有更大的促進(jìn)。更大的撞開(kāi)這個(gè)市場(chǎng)的大門，我國(guó)輕集料工業(yè)一定會(huì)有更大的發(fā)展。

　　3.3 可能的發(fā)展途徑

　　這種新的機(jī)遇和發(fā)展條件下，面對(duì)我國(guó)蓬勃發(fā)展的工程建設(shè)，20世紀(jì)70年代出現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家的輕集料混凝土技術(shù)大發(fā)展問(wèn)題，在進(jìn)入21世紀(jì)的初期必將在我國(guó)出現(xiàn)。基于這個(gè)看法，我們預(yù)計(jì)：

　?、泡p集料品種的結(jié)構(gòu)組成將有較大變化。

　　?天然輕集料產(chǎn)量將大幅度降低;

　　?以粉煤灰、尾礦粉和河川污泥為主要原料的綠色輕集料將大量推廣應(yīng)用;

　　?高強(qiáng)度比、低吸水率的高性能輕集料將完成研究開(kāi)發(fā)到應(yīng)用的全過(guò)程;

　　?綠色超輕陶粒將成為生產(chǎn)量最大的人造輕集料;

　　?綠色破啐型高強(qiáng)度高性能陶粒將投入生產(chǎn);

　　?非煅燒粉煤灰輕集料將成為輕集料族的正式成員;

　　?15-20年后，我國(guó)人造輕集料的年產(chǎn)量將達(dá)5000萬(wàn)立方米以上，居世界首位;

　　?人造輕集料的成本將大幅度降低。

　?、戚p集料生產(chǎn)工藝設(shè)備有新的發(fā)展

　　?原材料的微米磨細(xì)技術(shù)和無(wú)膠結(jié)料陶粒成球技術(shù)得到推廣應(yīng)用;

　　?破碎型陶粒的破碎新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用;

　　?利用化學(xué)工業(yè)廢料加工成的節(jié)能燃料將成功開(kāi)發(fā)、應(yīng)用;

　　?單機(jī)年產(chǎn)量為10-20萬(wàn)立方米的多功能陶粒生產(chǎn)設(shè)備將重點(diǎn)發(fā)展;

　　?陶粒生產(chǎn)設(shè)備向自動(dòng)化、無(wú)污染的方向發(fā)展取得顯著成績(jī)。

　?、禽p集料混凝土及其應(yīng)用技術(shù)迅速發(fā)展

　　?一般強(qiáng)度等級(jí)的結(jié)構(gòu)輕集料混凝土將高性能化;

　　?CL40以上的高強(qiáng)性能陶粒混凝土廣泛應(yīng)用;

　　?結(jié)構(gòu)輕集料混凝土泵送施工將普及;

　　? 綠色超輕陶?；炷列∑鰤K和輕質(zhì)條板在墻改材料將占主導(dǎo)地位;

　　?結(jié)構(gòu)輕集料混凝土在多、高層房屋建筑(含鋼結(jié)構(gòu))的樓板、墻體工程中較多應(yīng)用;

　　?高強(qiáng)、高性能輕集料混凝土在橋梁工程(含立交橋、高架橋)中更多地應(yīng)用;特別是在舊橋的改造、修補(bǔ)、加固和擴(kuò)建中應(yīng)用將更為廣泛;

　　?高性能陶?；炷猎诓捎推脚_(tái)、水上漂浮物、船塢等特殊工程中已較多應(yīng)用。

　?、容p集料混凝土技術(shù)的科研、設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)一步深化

　　?大專院校成了輕集料及其混凝土技術(shù)科學(xué)研究的主導(dǎo)力量;

　　?輕集料，及其混凝土技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程、規(guī)范配套齊全，幾經(jīng)修訂，已更為完善;

　　?輕集料混凝土房屋和橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已電腦化。

  二級(jí)結(jié)構(gòu)工程師

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