轻集料混凝土技术的发展与展望

　　提要：本文回顾了20世纪50年代以来，我国轻集料工业的发展;科研和标准化工作所取得的成果;应用技术的发展以及存在的主要问题。对21世纪发展的目标，发展的条件和机遇提出自己的看法，同时，展望了我国轻集料混凝土技术辉煌的发展前景。

　　关键词：轻集料混凝土　　人造轻集料　　绿色轻集料　　新性能轻集料

　　我国的轻集料混凝土技术经历了半个多世纪的发展，取得了可喜的成绩，也存在不少令人焦虑的问题。在这新世纪刚来临之际，回顾过去，展望未来，将使我们更加振奋精神去迎接新的世纪。

　　1. 20 世纪回顾

　　1.1 从无到有，建立了自己了轻集料技术发展体系

　　轻集料品种繁多，原材料来源复杂。各国根据自己的特点，都有自己发展轻集料技术的一套办法。我国各种轻集料的资源非常丰富，天然轻集料、工业废料轻集料和人造轻集料的原材料比比皆是。受资金和技术等条件的限制，在20世纪80年代前我们着重于天然和工业废料轻集料的开发和应用，当然也十分重视人造轻集料生产技术的研究。

　　由于天然和工业废料轻集料性能有一定局限性，且随着轻集料在工程中应用水平的日益提高，经过长期研究和摸索，至今我国已基本形成一个以地方资源(页岩和粘土)及某些工业废料(粉煤灰)为主要原材料，以回转窑为主要生产设备的人造轻集料的生产体系，为今后轻集料生产与应用技术的大发展奠定了良好基础。

　　1.2 生产和应用技术发展到一定水平

　　轻集料及其混凝土的生产与应用技术在上世纪50年代前一无所有。虽然，从50年代中期开始，对轻集料混凝土的研究与应用已逐步展开，人造轻集料的研制及其在保温绝热墙体中的应用已受到重视。但生产和应用水平都是很低的。到70年代末，80年代初，人造轻集料的年产量长期徘徊在40万方立米左右;最高强度标号为300#的轻集料混凝土在工程上应用还很少。

　　但随着我国国民经济和科研工作的深入发展，至90年末人造轻集料的年产量已迅速发展到300多万立方米，且在应用水平上也有显著提高。以应用量达80%以上的轻集料混凝土小砌块墙体来说，由于超轻陶粒的普遍推广，其保温性能都大大优于80年代以前的水平。虽然，这个时期结构轻集料混凝土的生产与应用，在总量比例方面看是下降了，但其应用水平却大大提高了。CL30-CL40的高强轻集料混凝土已在高层、大跨的土木工程中较多的应用了。现在CL50以上的高强、高性能轻集料混凝土的研究开发已经起动。

　　1.3 在大量科研基础上，标准化体系已基本建立

　　与普通混凝土不同，轻集料的多孔性给其混凝土及结构的技术性能带来诸多的特殊性。从上世纪70年代末开始，在国家有关部、委的积极支持下，对我国各地区的各种轻集料及其混凝土的各种技术性能和构性的基本性能进行全面系统的试验研究，同时，对60年代以来，我国轻集料混凝土在工业与民用建筑、桥梁等工程中的应用，重点进行了调查研究，并在此基础上编制了相应的技术标准和规程、规范。

　　到80年代末已初步形成了从原材料到混凝土材料及结构设计、施工所必要的标准化体系。其中，有的已在90年代又进行了修编，使之更为完善。

　　近年琰，尚缺的轻集料混凝土在桥梁中的应用技术规程，也在各有关单位的大力支持下，正在加紧编制。

　　2、主要问题和差距

　　2.1 轻集料产量仍然很低

　　据资料介绍，上世纪70年代，一些发达国家轻集料生产与应用正处于颠峰期。美国年产量曾达2300万立方米，80年代末原苏联则迅速发展到5000多万立方米，其中人造轻集料约占85%。到90年代末，美、苏和欧州一些国家，由于能源、环保及工程建筑饱和等因素的影响，轻集料的产量基本上不增长，有的则大幅下降。例如，苏联解体，经济大幅度下滑，很多轻集料生产厂纷纷关闭。目前，除俄罗斯及独联体各国的年产量尚无据可查外，据介绍，日本国产仅约100万立方米，英国年用量约为250万立方米，美国从1993-1998年的年产量则约为500-550万立方米。

　　虽然，我国人造轻集料的生产早已摆脱低产量、长期徘徊的阴影，目前正处在上升发展时期。但作炎一个拥有13亿人口且国民经济建设正在迅速发展的大国来说，年产300万立方米的轻集料确是太少了。很多地区早已发现，很多工程建设需要轻质高强的人造轻集料，由于找不到生产厂家，或由于有的厂家不能连续大量供货，需要从外地(或国外)购入，增加造价，或由于质量不能满足使用要求，而无法采用。

　　显然，这个问题已经成了当前影响轻集料混凝土应用技术迅速发展的主要障碍。

　　2.2 工艺设备落后

　　在人造轻集料生产工艺和设备的研制方面，虽然早已解决了超轻陶粒和高强陶粒的生产和质量问题，但与国外相比，在工艺和设备方面差距却是较大的。我们的陶粒厂不仅生产规模小，产量低，而且能耗大，污染严重，设备简陋。早在上世纪70年代，国外的人造轻集料生产厂已向大型化方向发展。现在一些年产50-100万立方米的陶粒厂已屡见不鲜，而我们年产5万立方米以上的陶粒厂在全部陶粒厂中仅占10%左右。

　　对90年代以前引进的一些新的生产工艺，如窑内成球工艺，未能及时跟踪研究，消化吸收，为我所用。对致使这种既节能，成本也较低的新工艺，至今未能在我国开花结果。

　　对90年代以来的一些新工艺，包括无胶结料的全粉煤灰轻集料，不吸水或吸水很少的高性能轻集料，以及人造轻集料生产的大型化和全自动化等的研究，都还未能引起普遍关注，真正列入我们的议事日程。

　　另外，对诸如节约能源的非煅烧粉煤灰轻集料的生产与应用的研究，在我国起步并不晚，但因存在一些问题，未能继续深入研究，而几乎束之高阁，至今没有突破性的新进展。

　　2.3 新技术研究进展缓慢

　　假如说，我们承认陶粒生产工艺与设备方面与国外存在着较大差距;那么，更应该承认，在轻集料新品种，新技术有研究与应用方面差距更大了。

　　长期以来，我国的轻集料混凝土主要在一般工业与民用房屋建筑中应用，且较多是用在小砌块和条板的墙体中。在高层建筑和大跨度的桥梁中应用则很少。

　　虽然，现在，也能配制出抗压强度达70Mpa的结构轻集料混凝土，但在工程中实际只用到CL40。在桥梁工程中的应用近几年虽有所突破，最大跨度仅达35m。全用轻集料混凝土的工程(包括桥梁、桥面板、承台、桥墩、基础)和在旧桥改造中(修复、加固、加宽等)应用仍然很少。在采油平台，水上漂浮物，船坞等特殊工程中应用更未见有所突破。

　　高强轻集料新品种、高性能轻集料的研制和应用进展缓慢。在工程施工中，混凝土的浇灌技术，大量仍采用常规的方法，泵送混凝土技术应用很少，尚未能适应现代化施工的要求。

　　3、新世纪展望

　　3.1 总的目标

　　毫无疑义，必须考虑的一个重要问题，是我们不能再像以前那样，关起门来，考虑我们自己的事了。和其它行业一样，在加WTO以后，我们建筑业市场将更加开放，轻集料行业也将面临着与国外同行在各方面的竞争。

　　因此，我们应该在已经取得成就的基础上，充分发挥我们的优势，保持或超过以前每年平均增长20%的发展速度，争取在21世纪，用10-15年时间，使我国轻集料及轻集料混凝土技术赶上或超过发达国家曾达到最高发展水平。

　　3.2 机遇和条件

　　我国的工程建设持续发展和加入WTO是前所未有的机遇。我们要很好把握这个时机，可能给我国的轻集料工业带来比以前更高的发展速度。

　　这个机遇给我们带来至少如下三个有利条件：

　　⑴资金条件―资金是事业发展的重要条件之一。以前我们的发展只能靠国家投资一条路子，现在路子更多了。国内一些有远见的企业家已经看准了这块尚未被人完全认识和开发的处女地――轻集料市场，有的已开始行动。国外有一些企业家也正跃跃欲试，谈合作、谈投资、谈技术转让、谈建厂的越来越多。可预见，不久的将来，投资的热潮是会到来的。

　　⑵技术条件―如前所述，经过半个世纪的努力，我们取得的成绩和经验，已为我们今后的大发展奠定了良好基础。加入WTO后，国外轻集料生产与应用的一些新技术，也会直接进入我国的市场，这对我国轻集料技术的发展将有更大的促进。这几年，美国林-杨公司的介入已经可以充分说明这个问题。

　　⑶市场条件―国内外大量的工程实践已经证明，轻集料混凝土是一种比普通混凝土具有更优越性能和更高经济价值的一种新型建筑材料。但由于种种原因特别是人的保守思想，严重阻碍着它的应用市场的发展。加入WTO后，国外轻集畔混凝土技术的应用于经验对扩大我国这方面的市场，必将有更大的促进。更大的撞开这个市场的大门，我国轻集料工业一定会有更大的发展。

　　3.3 可能的发展途径

　　这种新的机遇和发展条件下，面对我国蓬勃发展的工程建设，20世纪70年代出现在发达国家的轻集料混凝土技术大发展问题，在进入21世纪的初期必将在我国出现。基于这个看法，我们预计：

　　⑴轻集料品种的结构组成将有较大变化。

　　?天然轻集料产量将大幅度降低;

　　?以粉煤灰、尾矿粉和河川污泥为主要原料的绿色轻集料将大量推广应用;

　　?高强度比、低吸水率的高性能轻集料将完成研究开发到应用的全过程;

　　?绿色超轻陶粒将成为生产量最大的人造轻集料;

　　?绿色破啐型高强度高性能陶粒将投入生产;

　　?非煅烧粉煤灰轻集料将成为轻集料族的正式成员;

　　?15-20年后，我国人造轻集料的年产量将达5000万立方米以上，居世界首位;

　　?人造轻集料的成本将大幅度降低。

　　⑵轻集料生产工艺设备有新的发展

　　?原材料的微米磨细技术和无胶结料陶粒成球技术得到推广应用;

　　?破碎型陶粒的破碎新技术得到广泛应用;

　　?利用化学工业废料加工成的节能燃料将成功开发、应用;

　　?单机年产量为10-20万立方米的多功能陶粒生产设备将重点发展;

　　?陶粒生产设备向自动化、无污染的方向发展取得显著成绩。

　　⑶轻集料混凝土及其应用技术迅速发展

　　?一般强度等级的结构轻集料混凝土将高性能化;

　　?CL40以上的高强性能陶粒混凝土广泛应用;

　　?结构轻集料混凝土泵送施工将普及;

　　? 绿色超轻陶粒混凝土小砌块和轻质条板在墙改材料将占主导地位;

　　?结构轻集料混凝土在多、高层房屋建筑(含钢结构)的楼板、墙体工程中较多应用;

　　?高强、高性能轻集料混凝土在桥梁工程(含立交桥、高架桥)中更多地应用;特别是在旧桥的改造、修补、加固和扩建中应用将更为广泛;

　　?高性能陶粒混凝土在采油平台、水上漂浮物、船坞等特殊工程中已较多应用。

　　⑷轻集料混凝土技术的科研、设计及标准化工作进一步深化

　　?大专院校成了轻集料及其混凝土技术科学研究的主导力量;

　　?轻集料，及其混凝土技术的标准及规程、规范配套齐全，几经修订，已更为完善;

　　?轻集料混凝土房屋和桥梁结构的设计已电脑化。

  二级结构工程师

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