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1、轻骨料及其混凝土和制品的发展概况和评议 范锦忠 ( 中国硅酸盐学会轻骨料及其制品专业委员会) 前言 轻骨料是一种堆积密度、 1l O O k g m 3 的粗轻骨料( 粒径5 “ - , 2 0 m m ) 和堆积密度 1 2 0 0 k g m 3 的细轻骨料( 粒径 5 r a m = 的总称。按轻骨料的来源不同，可分为人造轻 骨料( 陶粒) 、天然轻骨料( 浮石、火山渣等) 、工业废渣轻骨料( 煤渣、自燃煤矸石、 膨胀矿渣等) 三类：人造轻骨料( 陶粒) 根据所用主原料的不同可分为粘土陶粒、页岩 陶粒、粉煤灰陶粒等；根据陶粒的密度和强度可分为超轻陶粒( 堆积密度5 0 0 k g m 3
2、 、 陶粒混凝土强度5 “ - “ 1 5 M P a ) 、普通陶粒( 堆积密度5 0 0 - - - 7 0 0 k g m 3 、陶粒混凝土强度1 5 - - , 3 5 M P a ) 、高强陶粒( 堆积密度7 0 0 , - - , 9 0 0 k g m 3 、陶粒混凝土强度3 0 “ - 6 0 M P a ) 三类。 二十世纪初起世界各地轻骨料及其混凝土和制品获得初步发展，七十年代起进入快 速发展期，二十一世纪起步入稳定、可持续发展期。近一百年来的生产、应用实践证明， 轻骨料及其混凝土和制品的性能优( 密度轻、相应强度高，隔热、保温性能好，耐火、 耐久、抗冻性能优，抗震性能、抗
3、渗性能强等) 、应用范围广、适应性强、节能效果显 著、经济和社会效益好。这是此类产品在世界各地获得长久、快速、可持续发展的根本 原因。 世界各地的生产和应用实践证明，在轻骨料产品中，由于天然轻骨料和工业废渣轻 骨料受地区性资源限制和性能相对较差，优质的轻骨料混凝土和制品多数由人造轻骨料 ( 陶粒) 配制而成，在经济较发达的国家和地区，陶粒已成为轻骨料的主导产品。本文 重点介绍人造轻骨料( 陶粒) 及其混凝土和制品的发展历程，生产、应用现状和存在问 题，发展趋势和发展方略等，供大家参考。 一、发展历程 1 国外概况 1 9 0 7 年美国开始研制粘土、页岩陶粒，1 9 1 8 年取得制造技术专利
4、，1 9 4 5 年美国建 有8 个陶粒厂，到1 9 5 3 年增加到3 7 个，1 9 5 6 年陶粒总产量达到2 5 0 万m 3 ，七十年代 平均陶粒年总产量约1 8 0 0 万m 3 ，八十年代平均陶粒年总产量约2 3 0 0 万m 3 。由于市场 饱和，九十年代至今北美地区平均陶粒年总产量约2 2 0 0 万m 3 左右。主要品种是页岩陶 粒、粘土陶粒、粉煤灰陶粒等，堆积密度3 6 0 - - , 9 0 0 k g m 3 。美国大块页岩陶粒生产技术 世界领先。 前苏联1 9 2 5 年开始研制粘土陶粒，1 9 5 8 年建有1 2 个陶粒厂，1 9 6 0 年的陶粒总产 量达1
5、6 2 万m 3 ，七十年代平均陶粒年总产量约1 8 0 0 万m 3 ，八十年代平均陶粒年总产量 约5 0 0 0 万m 3 ，成为当时世界陶粒生产和应用第一大国，由于政治和经济原因1 9 9 1 年 陶粒总产量下降至3 6 0 0 万m 3 ，苏联解体后陶粒平均年总产量降至1 2 0 0 万m 3 左右，主 4 要品种是粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒等，堆积密度3 8 0 - - - 8 0 0 k g m 3 。东欧地区生 产的陶粒品种与俄罗斯相近，目前平均年总产量约6 0 0 万I 一。 北欧、西欧地区的陶粒生产技术比较发达：丹麦1 9 3 9 年开始研制粘土陶粒( L e c a )
6、 ， 1 9 5 0 年开始工业化生产，1 9 5 9 年研制成功大型窑内制粒双筒回转窑焙烧专利工艺技术 和设备，节能效果显著，每条生产线年生产能力1 5 “ - 2 5 万岔。至七十年代末在丹麦已 建有9 条生产线( 3 厂) ，陶粒堆积密度2 2 0 , - - , 4 0 0 k g m 3 ，最高年总产量约2 0 0 万m 3 ，产 品畅销世界各地：至今在世界各地已建有此类生产线5 0 余条( 其中欧洲3 4 条) ，年总 产量约1 0 0 0 万m 3 ，陶粒堆积密度2 6 0 , - - - 5 2 0 k f f m 3 。英国1 9 6 3 年研制成功烧结机法生产 粉煤灰陶粒(
7、 L y t a g ) ，至八十年代末先后在英国、荷兰、波兰、印度等国家建成约1 0 条生产线，每条生产线年生产能力1 5 - - - ，2 5 万m 3 ，陶粒堆积密度7 5 0 - - - 9 0 0 k g m 3 ，可以 配制3 0 - - - 5 0 M P a 陶粒混凝土。荷兰1 9 8 1 年研制成功蒸养粉煤灰陶粒( A a r d e l i t e ) ，陶粒 堆积密度8 0 0 - - - 1 0 0 0 k g m 3 ，可以配制3 0 “ - - 6 0 M P a 陶粒混凝土，先后在荷兰、美国、西 班牙等国家建成约5 条生产线，每条生产线年生产能力5 “ 1 5 万
8、m 3 。北欧、西欧地区 八十年代平均陶粒年总产量约1 8 0 0 万m 3 ，由于市场饱和，九十年代至今已降为1 6 0 0 万m 3 左右，主要品种是粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒等。 德国、日本、意大利、俄罗斯等国的天然轻骨料资源比较丰富，大量用于轻骨料混 凝土及其制品，由于天然轻骨料性能有限、主要分布于离城市偏远的山丘地带，这些国 家还是纷纷发展陶粒生产。以日本为例，1 9 7 3 年陶粒年总产量达1 8 5 万m 3 ( 主要是页 岩陶粒，堆积密度4 0 0 “ - - 8 0 0 k g m 3 ) ，由于原料资源、环保要求和产业结构等原因，1 9 9 0 年的陶粒总产量降至1 0
9、 0 万m 3 左右，近年来由于日本经济的复苏和抗震、节能建筑的 要求，日本自产的陶粒已供不应求，每年进1 2 1 陶粒约1 0 0 万m 3 ，成为世界第一陶粒进 口大国。 八十年代国外粉煤灰陶粒平均年总产量约5 0 0 万m 3 。九十年代起发达国家的发电 厂燃料逐步改用重油或天然气，粉煤灰陶粒产量逐年下降，到2 0 0 1 年国外粉煤灰陶粒 的年总产量已不足1 4 0 万m 3 ，产量下降的原因除了粉煤灰供应不足外，产品( 堆积密 度) 单一、吸水率高、适应市场能力较差等也是重要因素。 二十世纪初英国等发达国家曾大量利用工业废渣轻骨料配制混凝土及其制品，六十 年代起，由于对建筑制品的碳化
10、系数、软化系数、收缩率、耐久性等要求的不断提高和 对工业废渣的二次开发利用，工业废渣轻骨料已逐渐退出建筑市场。现在除发展中国家 外，发达国家已基本上不用工业废渣轻骨料配制混凝土及其制品用于建筑工程。 2 国内概况 我国轻骨料及其混凝土和制品的发展已有5 0 年历史，主要分为三个阶段： 第一阶艮研究开发期1 9 5 6 年我国开始陶粒及其混凝土和制品的研究和试验， 1 9 6 3 年分别在北京、大庆、上海研究开发并建成页岩陶粒、粘土陶粒、粉煤灰陶粒( 立 窑法) 工业性中间试验线，1 9 6 4 年在沈阳成功完成烧结机法粉煤灰陶粒工业性试验，除 5 立窑法粉煤灰陶粒难以获得稳定生产外，均获得圆满
11、成功。为我国陶粒及其混凝土和制 品的生产、应用与发展开创了较好的技术基础。 第二阶段初步发展期1 9 6 6 年在天津建成我国第一条陶粒生产线( 烧结机法 粉煤灰陶粒) ，年生产能力5 万m 3 ( 后扩建为7 万r f l 3 ) 。1 9 6 8 年至八十年代末，全国各 地建成的各类陶粒厂( 先后) 有：( 1 ) 页岩陶粒，北京( 1 2 万m 3 y ) 、抚顺( 3 万m 3 y ) 、 本溪( 5 万m 3 y ) 、大连( 3 万m 3 y ) 、鹤岗( 1 5 万m 3 y 、5 万m 3 y ) 、穆棱( 2 万m 3 y ) 、 自贡( 1 5 万m 3 y ) 等；( 2
12、 ) 粘土陶粒，大庆( 1 2 万m 3 y ) 、天津( 1 万m 3 y ，2 个) 、 上海( 2 x 5 万m 3 y ) 、北京( 5 万m 3 y ) 、广州( 1 8 8 万m 3 y ) 、乌鲁木齐( 1 5 万m 3 y ) 、 昆明( 1 5 万m 3 y ) 等；( 3 ) 回转窑法粉煤灰陶粒，抚顺( 1 万m 3 y ) 、西安( 1 5 万m 3 y ) 等：( 4 ) 烧结机法粉煤灰陶粒，兰州( 1 0 万m 3 y ) 、清河( 3 1 0 万m 3 y ) 、齐齐哈尔( 1 0 万m b ) 、广州( 2 1 0 万m 3 y ) 、天津( 2 1 0 万m 3
13、 y ) 等。到八十年代末，有的陶粒 生产线已停业，全国陶粒生产线的总年生产能力约1 2 0 万m 3 ，由于应用及市场原因， 我国七、八十年代，全国陶粒平均年总产量约6 0 万m 3 ，以普通型的粉煤灰陶粒、页岩 陶粒、粘土陶粒为主，平均堆积密度5 0 0 , - - - 7 0 0 k g m 3 ，主要应用于陶粒混凝土内、外墙 板、楼板( 预制或现浇，用于中高层建筑) ，桥梁工程，烟囱内衬，隔热或防腐垫层， 混凝土砌块等。天然轻骨料( 吉林、黑龙江、内蒙古等地产的火山渣、浮石等) 年平均 总产量约4 0 万m 3 ，工业废渣轻骨料( 煤渣、自燃煤矸石等) 年平均总产量约3 5 万m 3
14、。 第三阶段快速发展期九十年代起，随着我国经济和高层建筑、节能建筑的快 速发展，轻骨料及其混凝土和制品以其综合优势步入了快速发展期。据不完全统计，1 9 9 3 年全国陶粒产量增至1 3 0 万m 3 ，1 9 9 6 年2 5 0 万m 3 ，2 0 0 0 年3 4 0 万m 3 ，到2 0 0 0 年底全 国已建有1 2 0 余条陶粒生产线，多数是年产量1 5 “ - 2 万m 3 小型生产线。主要产品足粘 土陶粒( 占6 0 左右，平均堆积密度3 6 0 “ - - 5 6 0 k g m 3 ) ，其次为页岩陶粒( 占3 0 左右， 平均堆积密度4 0 0 - - - - 6 0 0
15、 k g m 3 ) 、粉煤灰陶粒( 占1 0 左右，平均堆积密度6 3 0 “ - “ 8 0 0 k m 3 ) ，高强陶粒也获得一定发展，2 0 0 0 年总产量约4 万m 3 ；1 9 9 3 年全国轻骨料 混凝土小型砌块总产量约3 0 0 万m 3 ，1 9 9 6 年约6 5 0 万m 3 ，2 0 0 0 年约1 4 0 0 万m 3 ；1 9 9 3 年全国轻骨料混凝土板材总产量约8 0 万m 2 ，1 9 9 6 年约2 0 0 万m 2 ，2 0 0 0 年约5 0 0 万m 2 。 由于轻骨料混凝土制品的快速发展，天然轻骨料和工业废渣轻骨料的生产和应用也快速 增加，2 0
16、 0 0 年全国天然轻骨料产量约8 0 万m 3 ，工业废渣轻骨料( 主要是煤渣) 全国总 用量约4 5 0 万m 3 。 二、生产、应用现状和存在问题 1 生产、应用现状 ( 1 ) 国外概况：据不完全统计，目前世界人造轻骨料( 陶粒) 的年总产量约6 0 0 0 “ - - , 7 0 0 0 万m 3 ( 其中粘土陶粒约5 5 ，页岩陶粒约4 3 ，粉煤灰陶粒约2 ) 主要集中在 北美、北欧、西欧、俄罗斯、东欧、东亚等地区；天然轻骨料年总产量约2 5 0 0 万m 3 ， 主要集中在德国、日本、意大利、俄罗斯等国家；工业废渣轻骨料年总用量约2 0 0 0 万 6 m 3 ，主要集中在发展中国家和地区。目前发达国家陶粒的应用比例：陶粒混凝土小型砌 块6 0 7 0 ，主要采用超轻陶粒和普通陶粒；陶粒混凝土板材( 内墙或外墙板、楼板、 屋面板、声屏障板等) 1 2 “ - 1 5 ，主要采用普通陶粒和超轻陶粒；现浇高强陶粒混凝土
