淺談陶?；炷恋陌l(fā)展概況及其應用

田世龍++喻洋++吳歡洲++盛曉光++玉蘇甫

摘 要：陶?；炷辆哂休p質(zhì)、抗裂、耐久、經(jīng)濟等一系列優(yōu)點，對于其性能和應用技術(shù)的研究在國內(nèi)外早已展開，如今對其缺陷特性的研究也更加深入。在建筑工業(yè)化、機械化、綠色化的趨勢下，陶?；炷烈讶怀蔀椴牧辖鐭狳c，陶?；炷猎诟鞣矫娴膽帽貙⒏訌V泛。從世界范圍內(nèi)來看，裝配式建筑必將成為發(fā)展主流，那么陶粒混凝土在裝配式建筑的隔墻中的應用也具有廣泛前景。

關(guān)鍵詞：陶粒混凝土； 發(fā)展現(xiàn)狀； 應用； 內(nèi)隔墻條板； 抗壓強度

前言

陶?；炷粒╟eramisite concrete）以輕質(zhì)陶粒為骨料決定了它是一種輕骨料混凝土（light aggregate concrete），其粗骨料為黏土陶粒，而非以往常見的石子。黏土陶粒代替石子是一種創(chuàng)舉，黏土陶粒的粒徑通常在5毫米以上。容重不超過2000kg/m3，密度處于200～2000kg/m3之間，且強度能夠達到5～60 MPa的各種陶?；炷?，可廣泛應用于各種結(jié)構(gòu)，包括工民建的承重結(jié)構(gòu)，具有相當廣闊的應用領(lǐng)域。

1.陶?；炷恋膬?yōu)點

（1）質(zhì)量輕

陶?；炷辆哂休p質(zhì)的優(yōu)勢，一般比普通混凝土輕20～40%，但強度能夠高達60MPa，減少建筑物的總體荷載是一個重要方面，它還能節(jié)約建筑材料的用量，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，也是一個其自身擴大應用的優(yōu)勢。

（2）高耐久性

陶粒具有較強的化學穩(wěn)定性，在水泥用量相同，水灰比和強度也相同的情況下，陶?；炷辆邆涓鼉?yōu)越的抗?jié)B性，耐蝕能力更強。

（3）抗震性好

對比普通混凝土和陶粒混凝土的彈性模量與密度，用后者建造的建筑物在地震時承受較小的地震力，減震效果顯著。

（4）耐火性好

陶粒混凝土熱阻效應顯著，導熱緩慢。在建筑火災的實測中，陶粒混凝土材料耐火時間更長，強度降低更低。

（5）經(jīng)濟安全

綜合考慮以上優(yōu)點，陶?；炷恋妮p質(zhì)帶來的減輕自重與方便基礎(chǔ)處理等影響為建筑物節(jié)約了一定的費用，整體可降低造價5%以上，耐火、耐久、抗震則帶來安全上的保障，因此陶?；炷恋暮侠砝眉冉?jīng)濟又安全。

2.陶?；炷恋娜毕?/p>

陶?；炷辆邆漭^差的工作性，在現(xiàn)代施工中難以滿足要求。泵送施工時容易產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象，進而產(chǎn)生堵泵的問題，使混凝土的泵送澆灌無法繼續(xù)進行，這是一個十分棘手的問題。

陶粒混凝土領(lǐng)域內(nèi)公認的難題之一是陶粒上浮現(xiàn)象，G.C.Hoff R.Elimov研究發(fā)現(xiàn)了引氣作用能夠有助于混凝土的泵送，因此人們在施工中用引氣劑促進混凝土泵送的順利施工；歐洲研究者在提高混凝土的可泵性方面也有了新的發(fā)現(xiàn)，即使用減水劑或者穩(wěn)定劑，泵送距離也增加，可達80米。另外，如何正確地反映陶?；炷恋氖芰αW行為，仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。

3.陶?；炷恋膽眉夹g(shù)國外研究使用進展

美國很早就開始了陶?；炷恋睦?，20世紀初就成功利用了頁巖制作陶粒，生產(chǎn)的陶?；炷翉姸雀哌_30MPa，很快就應用在各種建筑中。美國加利福尼亞一座大橋的建造采用了陶?；炷?。緊跟著日本開始研究高性能混凝土，以改善其耐久性和不良工作性，最終取得了一定成果?，F(xiàn)在，強度達到50、60MPa的陶?；炷烈咽殖Ｒ姡⒃趪獯罅可a(chǎn)使用。德國創(chuàng)新制造了特別適合生產(chǎn)預制隔墻板的超陶?；炷?，原料為廢玻璃，預制混凝土隔墻板原料多種多樣，還有膨脹頁巖陶粒的，已投入使用。

4.陶?；炷恋膽眉夹g(shù)國內(nèi)研究進展

我國陶?；炷涟l(fā)展起步較晚，直到1960年，才在河南洛河大橋上采用陶?；炷?。我國的陶粒質(zhì)量一直較差，因此發(fā)展比較緩慢。強度偏低而密度較大是阻礙陶?；炷涟l(fā)展的問題，因而主要在建筑橋梁的非承重結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用，而難以承擔承重的角色，發(fā)展受到限制。上個世紀末，陶粒混凝土技術(shù)迅速發(fā)展，高強陶?；炷列纬梢欢ǖ囊?guī)模的生產(chǎn)能力。使用陶?；炷恋拇笮徒ㄖ镉兄楹H會議中心等。目前，我國陶?；炷恋膽萌灾饕糜诘蛷姸鹊姆浅兄亟Y(jié)構(gòu)，與國外廣泛應用相比，與發(fā)達國家相比，仍有較大的差距。

5.陶?；炷猎趬w中的應用展望

在我國城市建設(shè)過程中，框架結(jié)構(gòu)是建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式之一。在框架中使用輕質(zhì)墻板僅占墻材總量的2%，而砌筑材料的大量采用，則帶來了施工工效差，占用建筑面積大等種種問題。有鑒于此，符合建筑技術(shù)進步的生產(chǎn)預制化、施工應用裝配化、產(chǎn)品標準化要求的輕質(zhì)隔墻條板的研發(fā)變得愈發(fā)重要。

大量的實例表明，作為輕質(zhì)隔墻的類型之一，相比于其它輕質(zhì)內(nèi)隔墻條板而言，陶粒混凝土內(nèi)隔墻條板具有非常明顯的優(yōu)勢。首先，它的功能十分齊全，生產(chǎn)、安裝速度最快，品質(zhì)最好，成本最低，最具競爭力的墻材品種。這種內(nèi)隔墻條板優(yōu)勢很多：不僅輕質(zhì)高強、保溫隔熱性能好、耐火性能好、抗?jié)B性能好、隔聲性能好，而且生產(chǎn)自動化程度高、施工適應性強、綜合成本較低。我國每年的建筑工程量約為12億平方米，經(jīng)計算，則每年需要的墻體材料超過30億平方米。所以作為新型墻體材料之一的陶粒混凝土條板內(nèi)隔墻的研發(fā)利用不僅符合國家產(chǎn)業(yè)政策，而且具有積極的現(xiàn)實意義和很廣闊的發(fā)展前景。

陶?；炷羶?nèi)隔墻條板在國內(nèi)得到了越來越廣泛的應用，未來陶?；炷恋陌l(fā)展會逐漸向承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)展，高強、輕質(zhì)一定是發(fā)展創(chuàng)新的追求熱點。隨著建筑工業(yè)化的不斷推進和國家鼓勵發(fā)展裝配式建筑這一政策的出臺，預制陶?；炷羶?nèi)隔墻條板必將擁有更為廣闊的發(fā)展前景。

6.陶?；炷量箟簭姸入S機性的試驗研究

混凝土抗壓強度是應用的基石，為了研究其隨機性特征，我跟隨吳歡州同學進行了三方面的工作，即：（1）陶?；炷量箟糊g期強度試驗研究；（2）陶?；炷量箟簭姸瘸叽缧囼炑芯浚唬?）陶?；炷羻屋S受壓本構(gòu)關(guān)系試驗研究。

首先，進行了陶?；炷量箟糊g期強度試驗研究。以 9 個邊長為 150mm 的立方體試件為一組，共計 28 組（252 個）。通過試驗得到了每組陶?；炷猎嚰目箟簭姸染?、標準差和變異系數(shù)隨齡期的變化規(guī)律。并利用對數(shù)模型、指數(shù)模型、雙曲線模型和三參數(shù)模型，分別對抗壓齡期強度均值歸一化曲線進行擬合，對數(shù)模型擬合度最佳，三參數(shù)模型次之，雙曲線模型再次之，指數(shù)模型則相對差一些。

研究陶?；炷?28d 后的抗壓齡期強度增長規(guī)律，充分考察隨機性對其產(chǎn)生的影響，而不局限于研究 28d 前的抗壓齡期強度，以滿足工程中的需要。發(fā)現(xiàn)：

（1）在 28d 內(nèi)，陶粒混凝土抗壓齡期強度均值隨齡期單調(diào)增加，且 7d 內(nèi)增長較快， 7d 后增長較慢?？箟糊g期強度標準差和變異系數(shù)隨齡期變化規(guī)律均不明顯，具有顯著的隨機性。

（2）在陶?；炷羻屋S受壓上升段過程中，應力具有顯著的隨機性。應力均值隨應變單調(diào)增加，整個過程增速比較均勻。應力標準差隨應變單調(diào)增加，且前期增長較快，后期增長緩慢。應力變異系數(shù)隨應變單調(diào)減小，且前期下降較快，后期下降緩慢，逐漸趨于常數(shù)。

（3）陶?；炷羻屋S受壓的峰值應變和峰值應力也具有顯著的隨機性，且兩者的變異系數(shù)比較接近，約為 10%。

關(guān)于陶?；炷量箟簭姸瘸叽缧难芯?，我們僅涉及幾種尺寸。由于隨機性的影響，建立擬合度較高的理論模型變得十分困難。因此需要多考察幾種尺寸，將抗壓強度尺寸效應公式盡可能外推，以接近于工程中的實際情況。

結(jié)語

陶?；炷恋囊幌盗袃?yōu)點使它逐漸成為材料界的熱點，再結(jié)合我國建筑高度發(fā)展的客觀條件，陶?；炷猎谧鎳蟮厣媳卮笥杏梦渲?。在材料的創(chuàng)新發(fā)展浪潮中，陶?；炷练脚d未艾，一直都是各高校的研究熱點，具備廣闊前景，隨著裝配式建筑成為主流，陶?；炷猎趬w中的應用也將愈加更廣泛起來。

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【文章編號】1627-6868（2017）05-0001-02

【基金項目】揚州大學大學生科技創(chuàng)新項目