我國輕骨料及輕骨料鹼的現(xiàn)狀和展望
(中國建筑學(xué)會建材分會輕骨料及輕骨料硅專業(yè)委員會)
我國輕骨料及輕骨料硅發(fā)展己近半個世紀(jì),在這近五十年的發(fā)展過程中,前三十年左右,是處于不穩(wěn)定的發(fā)展階段;后將近二十年才處于較穩(wěn)定的發(fā)展階段。目前輕骨料及輕骨料硅在發(fā)展過程中,雖還存在這樣或那樣的問題,但其總的趨勢仍是向著前進方向發(fā)展的?,F(xiàn)狀如何?存在哪些問題?發(fā)展前景和展望。對此,我們提出一些看法,有不妥之處,希請批評指正。
1 現(xiàn)狀
1.1 輕骨料:
我國的輕骨料資源非常豐富,有天然輕骨料、工業(yè)廢渣輕骨料和人造輕骨料。但由于天然和工業(yè)廢渣輕骨料的性能有一定的局限性,因此在工程上大量應(yīng)用的是人造輕骨料。以下主要介紹人造輕骨料情況。
1. 1. 1 品種及分類:
人造輕骨料在我國俗稱陶粒。目前在市場上供應(yīng)的陶粒,有頁巖陶粒、粉煤灰陶粒和粘土陶粒。
上世紀(jì)70-80年代間,粉煤灰陶粒的產(chǎn)量約占全國陶??偖a(chǎn)量的45%:當(dāng)時的粘土和頁巖陶粒各占38%和17%;至90年代末,粉煤灰陶粒產(chǎn)量幾乎為零,粘土陶粒占總產(chǎn)量的80%以上;此品種結(jié)構(gòu)不符合我國國情,是不可持續(xù)發(fā)展的。目前粘土陶粒的比例己下降到70%以下,頁巖和粉煤灰陶粒上升到25%和81,左右。為促進提高陶粒的質(zhì)量和便于丁程的應(yīng)用,將過去不分類的陶粒按性能分為超輕、高強和普通陶粒三類,并體現(xiàn)在國家標(biāo)準(zhǔn)中。
1.1. 2 產(chǎn)量、質(zhì)量及分布區(qū)域:
目前全國陶粒的總生產(chǎn)能力約350萬m,分布在全國23個省市。上規(guī)模的企業(yè)或生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較多的地區(qū)主要在北京、天津、黑龍江、廣東、上海、江蘇、新疆、云南、湖北等地.與上世紀(jì)80年代相比,產(chǎn)品質(zhì)量有了很大提高。目前超輕陶粒產(chǎn)量約占總量60%左右,而高強陶粒產(chǎn)量占20%左右,普通型陶粒占20%左右。改變了過去那種高不成、低不就的質(zhì)量狀況。
1. 1.3 生產(chǎn)工藝技術(shù):
1.1.3.1 企業(yè)規(guī)模:
全國己建的100余家陶粒生產(chǎn)企業(yè),按其生產(chǎn)規(guī)模大致可分為:(1)1 0-20萬m/Ya( 2)5 -10萬m,/Y以下;(3) 5萬m/y以下三個檔次。這100余家企業(yè)中,規(guī)模10-20萬m/y的企業(yè)僅占5%左右.5-10萬m,/Y以下約占10%,而5萬m“以下的卻占總數(shù)75%左右。
1.1.3.2 生產(chǎn)工藝技術(shù):
在10- 20萬規(guī)模中,有二項是引進國外的生產(chǎn)技術(shù)(史密斯和萊泰克技術(shù));其余采用國內(nèi)新技術(shù)、新設(shè)備。其技術(shù)裝備較齊全、效率高、能耗低,能生產(chǎn)多品種陶粒的工藝技術(shù)。在5-10萬擴以下的規(guī)模中,絕大部分企業(yè)在生產(chǎn)工藝中采用了新技術(shù)、新設(shè)備,其工藝配套完善,技術(shù)裝備較齊全、效率高、能耗低,其中部分企業(yè)的生產(chǎn)工藝也可生產(chǎn)多品種陶粒.在5萬m以下的規(guī)模中,絕大部分企業(yè)的單窯生產(chǎn)能力在1.5萬m/y,且都生產(chǎn)粘土陶粒,所采用生產(chǎn)工藝不完善,技術(shù)裝備簡陋、效率低、能耗高,一般只適合生產(chǎn)單一產(chǎn)品。
1.2 輕骨料鹼:
1.2. 1 主要性能水平:
上世紀(jì)7 0-80年代,結(jié)構(gòu)輕骨料硅己在工程上應(yīng)用了,其強度標(biāo)號只能達(dá)20-30MPao現(xiàn)工程上使用的結(jié)構(gòu)輕骨料鹼表觀密度1900kg/礦左右,強度等級可為Lc50.試驗室還可配制出70MPa的輕骨料硅。
1.2.2 制品:
自商品超輕陶粒進入市場以來,輕骨料硫砌塊己持續(xù)發(fā)展了17年左右,輕骨料破輕質(zhì)隔墻板是近幾年才發(fā)展起來的,在建筑節(jié)能和墻體改革深入發(fā)展的形勢推動下,輕骨料鹼小型空心砌塊和輕骨料硅輕質(zhì)隔墻板等新型墻體材料,在房屋建筑中的應(yīng)用已較為普遍,輕骨料產(chǎn)量的70%是應(yīng)用在墻體工程上,據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料,現(xiàn)陶粒鹼砌塊年產(chǎn)量約300萬耐左右,但各地區(qū)的發(fā)展也并不平衡,,如:北京地區(qū)、輕骨料小型空心砌塊年產(chǎn)量約80萬m,黑龍江地區(qū)約70萬m,,遼寧地區(qū)建有80條輕骨料硅砌塊生產(chǎn)線:上海、江蘇兩地區(qū)各10萬耐左右。
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目前 , 建設(shè)部首批推薦新技術(shù)、新產(chǎn)品項目,輕骨料硅砌塊和輕骨料鹼輕質(zhì)板材均被列入,相信輕骨料硅砌塊和輕骨料輕質(zhì)墻板,只要繼續(xù)提高自身的質(zhì)量,使制品的某些生產(chǎn)與使用性能得到改善,進一步降低成本,定會得到較快發(fā)展。
1.2.3 施工技術(shù):
輕骨料鹼的施工工藝與普通硅基本相同,上世紀(jì)90年代我國商品鹼得到迅猛發(fā)展,泵送硅的技術(shù)水平有了很大提高,由于輕骨料的孔隙率和吸水率比普通骨料大,所以輕骨料硅的泵送比普通硅難度大,但是只要通過對粗骨料的預(yù)濕、最大粒徑及粒型的控制、砂率的調(diào)整和摻入外摻劑和礦物摻合料等措施,輕骨料鹼的泵送技術(shù)在我國也得到了應(yīng)用,并取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟效益.
1.2.4 工程實例:
輕骨料鹼在工程上的應(yīng)用范圍很廣,有保溫工程、結(jié)構(gòu)保溫工程和結(jié)構(gòu)工程。在結(jié)構(gòu)工程中主要是高層建筑、橋梁工程等,部分典型工程如下:
1.2.4. 1 上海宏泰公寓,建筑面積58000.,主樓高98.3m 。其頂層隔熱層采用輕骨料鹼,設(shè)計強度標(biāo)高LC7.5, k 4表觀密度800-850kg/m,實測硅強度10.2MPa,硅表觀密度800-840kg靦,,導(dǎo)熱系數(shù)0.25 W/m" k ,技術(shù)性能滿足設(shè)計要求,施工日期1999年7月。
1.2.4.2 南京國際展覽中心,建筑面積8.5萬m其結(jié)構(gòu)地下一層,地上三層,其中三層板,屋面采用輕骨料鹼。設(shè)計要求強度等級為LC30的陶粒硅,千表觀密度不大于1850kg/礦工期較緊,因此硅須采用泵送施工。實測硅強度32.6-41.3M Pa,表觀密度為1820-1850kg/m硅技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計要求,2000年5月開始泵送施工。
1.2.4.3 天津粉煤灰陶粒硅高層住宅,采用粉煤灰陶粒硅的計37幢。10.00按1990年統(tǒng)計,天津市在建和己建的高層住宅計63幢,其中所有內(nèi)外墻使用陶粒硅的有9幢,以上全部使用粉煤灰陶粒鹼的有3幢,最高26層,計3.6萬獻,最高22層計12.25萬瑟.低造價7-12.5%,且有較理想抗震性能。
1.2.4.4 珠海市國際會議中心(1999年)該工程在建設(shè)過程中,由于增加了總統(tǒng)套間室內(nèi)游泳池,這些工程不僅減輕結(jié)構(gòu)自重約12.既,降采用頁巖陶粒鹼,降低自重,必須改變原設(shè)計采用普通鹼方案,決定以適應(yīng)增加室內(nèi)游泳池重量的需要,十層至二十一層的梁、樓板、部分框架柱、陶粒鹼設(shè)計強度等級為LC35,實測結(jié)果為其使用部位從國際會議中心左邊第總統(tǒng)套間室內(nèi)游泳池以及會議中心后面30m 樓頂網(wǎng)球場。LC36.5- 41.3M Pa.滿足設(shè)計要求。
1.2.4.5 天津永定新河大橋2000年竣工,1.2公里,南北引橋原設(shè)計為普通矽、是唐津高速公路跨越永定新河的一座大型橋梁,聯(lián)的預(yù)應(yīng)力輕骨料硅連續(xù)箱梁后,預(yù)應(yīng)力箱梁,改用密度等級為1900強度等級為LC40其總長約的四孔一箱梁跨度由原設(shè)計的26m增至35m.輕了自重,下部結(jié)構(gòu)原為4,1.5m鉆孔樁和(D1 .35 m橋面也采用輕骨料硅。由于減的墩柱。
1.2.4.6 比原設(shè)計節(jié)約工程造價10%左右。北京蘆溝橋、建翔橋改造工程:的墩柱分別減小為1.0m 和1.2m 鉆孔樁和(b1.Om蘆溝、建翔兩橋由于舊橋改造需要,承載力,擴大通行能力,采用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程體系:
我國輕骨料及輕骨料硅的在不改變橋梁原有主要承重結(jié)構(gòu)體系的情況下,為增加橋梁骨料硅在我國的發(fā)展,“標(biāo)準(zhǔn)”、“規(guī)程”自上世紀(jì)七十年代中期就著手編制,在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中,標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程幾經(jīng)修編,并與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌,目前有關(guān)輕骨料及輕骨料鹼的標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容不斷完善、質(zhì)量不斷提其余標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程均在實施之中。
己有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程:
1, G B /T 17431.1-2 輕集料及其試驗方法
2, G B 15 229-2002 輕集料硅小型空心砌塊
3, J G J5 1-2002 輕骨料硅技術(shù)規(guī)程
4, J G 31 2-99 輕骨料硅結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程
5、 輕骨料硅橋梁技術(shù)規(guī)程(尚在報批中)
2 輕骨料及輕骨料硅當(dāng)前存在著有以下幾個主要問題:
2.1 人造輕骨料的品種結(jié)構(gòu)不合理,目前還仍以粘土陶粒為主,急待發(fā)展粉煤灰、頁巖、淤泥等陶粒,盡快降低粘土陶粒的生產(chǎn)比例,以適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要。
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2.2 陶粒質(zhì)量勻質(zhì)性檢驗,特別是高強陶粒,沒有引起足夠重視,在輕集料標(biāo)準(zhǔn)中,雖以堆積密度的變異系數(shù)來控制其勻質(zhì)性,但是具體操作時并不好操作,質(zhì)檢部分在質(zhì)檢中,無論是送樣或抽樣檢測,均無此指標(biāo),靠生產(chǎn)部門自檢是虛有其表。
2.3 在面臨世界性能源枯渴的今天,降低生產(chǎn)能耗,勢在必行,我國陶粒的生產(chǎn)熱耗還是比較高的,平均在4400KJ/kg陶粒。比國外先進國家的熱耗高出35%左右,特別是一些單窯產(chǎn)量在2萬礦/Y以下企業(yè)熱耗更高。
2.4 陶粒的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備的研究與開發(fā)緩慢,自科研體制及機構(gòu)精簡改革后,輕骨料行業(yè)進入無人過問、無人管理狀態(tài),制約了人造輕骨料的提高和發(fā)展。
2.5 質(zhì)量低劣、不合格的煤渣、煤渣砌塊、煤渣輕質(zhì)隔墻板,靠廉價優(yōu)勢,沖擊和干擾著陶粒硅砌塊
2.6 對結(jié)構(gòu)輕骨料鹼的性能、工程應(yīng)用等宣傳和交流廣度不夠,結(jié)構(gòu)輕骨料鹼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件尚未開發(fā)等,在很大程度上影響了輕骨料硅在結(jié)構(gòu)工程上的大量應(yīng)用。
3 發(fā)展與展望
我國的工程建設(shè)持續(xù)發(fā)展和加入WTo是輕骨料及輕骨料鹼又遇到了極好的發(fā)展機遇。但是我們也必須要考慮一個重要問題,是我們不能再像以前一樣,關(guān)起門來,考慮自己的事了。和其他行業(yè),在加入WTo以后,我們建筑業(yè)市場將更加開放,輕骨料行業(yè)也將面臨著與國外同行在各方面的競爭。
因此,我們應(yīng)該在己經(jīng)取得成就基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢。盡快解決好如上所述的存在問題,以適應(yīng)發(fā)展的需要。另外,隨著WTO的加入,國外輕骨料鹼技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗對擴大我國這方面的市場,將有更大的促進,我國輕骨料及輕骨料鹼會得到更大發(fā)展.
可以預(yù)計在不久將來,我國輕骨料及輕骨料硅將是:
.陶粒的 品種結(jié)構(gòu)將以粉煤灰、頁巖、江河淤泥為主要原料的綠色輕骨料大量推廣應(yīng)用;
.綠色超輕陶粒仍是生產(chǎn)量最大的人造輕骨料;
.陶粒的生產(chǎn)熱耗將進入國際先進行列;
.陶粒節(jié)能型設(shè)備將可成套供應(yīng);
.陶粒勻質(zhì)性指標(biāo)將得到有效監(jiān)控;
.陶粒成本將大幅度下降;
.陶粒鹼砌塊和輕質(zhì)隔墻板在墻改材料中將占主導(dǎo)地位:
.輕骨料硅泵送施工將普及;
.結(jié)構(gòu)輕骨料硅在多、高層房屋建筑的樓板、墻板工程中較多應(yīng)用:
.結(jié)構(gòu)輕骨料硅在橋梁工程(含立交橋、高架橋)中更多應(yīng)用:特別是舊橋的改造、修補、加固
和擴建中應(yīng)用將更為廣泛;
.輕骨料硅房屋和橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計己電腦化
輕骨料及輕骨料硅在我國的發(fā)展雖很緩慢,但在一批熱衷于輕骨料及輕骨料硅積極分子的不懈努力下,已引起工程界的注意和舉趣,相信在各方大力支持及努力下,輕骨料及輕骨料硅在新世紀(jì)中,將會得到更大發(fā)展和更廣泛應(yīng)用。
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