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摘要:眾所周知混凝土是由膠結(jié)料、骨料(粗、細)、摻合料、外加劑、水等經(jīng)過配制而成的人造材料之一,也是目前世界上用量最大的人造材料。廣泛用于現(xiàn)代土建工程中的鐵路與公路的隧道、大橋、水利水電的大壩、電站、河道整治中的河堤、河壩、工業(yè)與民用建筑等各項工程中。...
 
人造輕骨料在國內(nèi)的生產(chǎn)應用及發(fā)展概況
 
宋淑敏       陳烈芳
中國建筑學會輕骨料及輕骨料混凝土專業(yè)委員會
1、前言
    眾所周知混凝土是由膠結(jié)料、骨料(粗、細)、摻合料、外加劑、水等經(jīng)過配制而成的人造材料之一,也是目前世界上用量最大的人造材料。廣泛用于現(xiàn)代土建工程中的鐵路與公路的隧道、大橋、水利水電的大壩、電站、河道整治中的河堤、河壩、工業(yè)與民用建筑等各項工程中。隨著科學技術(shù)的進步和建筑結(jié)構(gòu)日新月異地發(fā)展、更新,新技術(shù)、新成果不斷涌現(xiàn),僅次于普通混凝土用量較大、干表觀密度不大于1950kg/m3的輕骨料混凝土,以其輕質(zhì)高強、保溫隔熱、耐火抗震、抗凍和抗堿骨料反應等優(yōu)良的性能,特別是用工業(yè)廢渣、城市廢棄物等為主要原料生產(chǎn)的綠色輕骨料替代天然骨料配制混凝土,減少了對天然資源的消耗,保護環(huán)境等獨特的經(jīng)濟、技術(shù)優(yōu)勢受到本領(lǐng)域相關(guān)人員的廣泛關(guān)注。  我國對輕骨料及輕骨料混凝土的開發(fā)研究,起步于上個世紀五十年代 。半個世紀后的今天,節(jié)能、節(jié)土、利廢、輕質(zhì)多功能的人造輕骨料、輕骨料混凝土及其制品,廣泛受到建筑業(yè)界的青睞。現(xiàn)將近二十余年的生產(chǎn)和發(fā)展情況介紹如下: 
 
 2、國外情況   
    美國是世界上生產(chǎn)人造輕骨料最早的國家。長期以來,無論在生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量上和數(shù)量上,一直處在領(lǐng)先地位。同時 美國也是較早進行利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)輕骨料研究的國家,成果也比較突出。八十年代后,年產(chǎn)量一直穩(wěn)定在2300萬立方米左右。
 
    美國80%的輕骨料用來生產(chǎn)砌塊,占輕骨料應用市場的主導地位。其次很多的高層建筑也都是采用輕骨料混凝土建造的。如1967~1969年建造的52層、高218米、建筑面積為13萬平米休斯敦貝殼廣場大廈;1966~1973年建造的110層、高396米、世界上最受關(guān)注的建筑之一—紐約世貿(mào)易中心等。另外美國也是在橋梁工程中應用最多的國家,用輕骨料混凝土已修建了800多座橋梁。上世紀七十—八十年代,美國輕骨料的年產(chǎn)量近1700萬立方米時,其在橋梁工程中的用量位于榜首。
 
    前蘇聯(lián)早在上世紀二十年代就開始研制人造輕骨料,發(fā)展速度較慢,遠遠落后于美國。70年趕上美國,75年超過美國,此時年產(chǎn)量已達到3600萬立方米。八十年代末達到5000萬立方米,是世界上生產(chǎn)輕骨料最多的國家。在前蘇聯(lián)有55%的大型墻板和95%的砌塊都是用輕骨料混凝土制作的,用于圍護結(jié)構(gòu)。蘇聯(lián)解體后,隨著經(jīng)濟的滑坡,使輕骨料的生產(chǎn)受到嚴重挫折,年產(chǎn)量有所減少,但是輕骨料混凝土在俄羅斯等國的民用建筑和橋梁工程中的應用依然十分廣泛。
 
    北歐、西歐地區(qū)的人造輕骨料生產(chǎn)技術(shù)比較先進。如丹麥59年研制成功大型雙筒回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)制粒焙燒工藝技術(shù)和設備,其年生產(chǎn)能力15~25萬立方米。目前世界各地已建有該生產(chǎn)線50余條,其中歐洲就有34條,年總產(chǎn)量1000萬立方米,占目前北歐,西歐地區(qū)年總產(chǎn)量的65%左右。英國63年就研制成功用燒結(jié)機生產(chǎn)人造輕骨料—燒結(jié)粉煤灰陶粒(Lytag),每條生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力15~25萬立方米。從八十年代末至今陸續(xù)在英國、荷蘭、波蘭、印度、中國等國家建成10余條生產(chǎn)線。北歐、西歐地區(qū)人造輕骨料混凝土應用技術(shù),特別是在橋梁結(jié)構(gòu)工程中的應用技術(shù)更具特色。德國、荷蘭早在上個世紀六十年代末就將輕骨料混凝土應用于大跨徑橋梁上。挪威自87年以來,已經(jīng)用高強輕骨料混凝土建造了11座橋梁,其中99年建成的2座世界上最長的懸臂法施工的橋梁,主跨分別為301米和298米,在其中部的184米和224米段,采用了密度為1940 kg/m3、LC60級的輕骨料混凝土,是當今世界上結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土應用技術(shù)水平最高的國家之一。    
    日本是個多地震的國家,十分重視輕骨料混凝土在各種工程中的應用。二十世紀六十年代后期,才開始生產(chǎn)人造輕骨料。與歐美等國家相比,雖然起步較晚,但發(fā)展速度很快。如65年年產(chǎn)量180萬立方米,69年就達到280萬立方米,從64年到83年的二十年間,360例輕骨料混凝土工程中,88%是用于橋梁工程。最著名的橫濱亮馬大廈是93年建成的,70層、高296米,成為當時日本最高的建筑。近幾年來,又將輕骨料混凝土用于鐵路橋梁工程,新建或改建5座新干線鐵路橋梁。在研制生產(chǎn)低吸水率,高強度的高性能輕骨料方面也頗有建樹。基于原料資源、環(huán)保要求、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等諸多原因的制約,日本的人造輕骨料呈現(xiàn)供不應求的局面,每年要進口近100萬立方米,成為世界上人造輕骨料第一進口大國。
 
3、國內(nèi)情況
    我國幅員遼闊,資源相當豐富,具備發(fā)展各種類別輕骨料的優(yōu)越條件。雖然我國人造輕骨料及其混凝土的發(fā)展已有半個多世紀,但速度極為緩慢。在這五十余年的發(fā)展過程中,隨著我國經(jīng)濟建設的脈搏、經(jīng)濟改革的機遇,時起時伏,極不穩(wěn)定,步履維艱,各項技術(shù)相對落后。不論是生產(chǎn)技術(shù)、設備、規(guī)模、能耗、勞動生產(chǎn)率等等,與某些先進國家相比,差距還是很大的。
 
    3.1生產(chǎn)和發(fā)展概況
    早期鑒于各種原因,我國人造輕骨料的生產(chǎn)和發(fā)展經(jīng)歷了艱難的幾起幾落極不穩(wěn)定階段,到八十年代中期才得到迅速發(fā)展。近二十年來,隨著墻材革新與建筑節(jié)能的深入以及高層建筑、框架建筑、大型橋梁等建筑業(yè)的快速發(fā)展,為輕骨料提供了較大發(fā)展空間。生產(chǎn)和發(fā)展概況如下列圖表(1)、(2)、(3)、(4)所示:   
(1)年產(chǎn)量
(2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化
(3)產(chǎn)品性能結(jié)構(gòu)
年份
產(chǎn)品主要性能
市場需求
1984
普通型
700~800級     80%
900級          10%
600級          10%
作保溫及結(jié)構(gòu)保溫工程用超輕陶粒
1995
超輕200~500級:   80%
普通型600~700級: 20%
超輕陶粒和結(jié)構(gòu)工程用高強陶粒
1997~2007
超輕、普通及高強陶粒
超輕、普通、高強
(4)企業(yè)規(guī)模結(jié)構(gòu)
    由圖表可知:84年全國人造輕骨料年產(chǎn)量60萬立方米,其中55%產(chǎn)量是由占生產(chǎn)廠家總數(shù)的75%、生產(chǎn)規(guī)模1.5~2.0萬立方米/年的生產(chǎn)線完成的。那時的產(chǎn)品性能較單一,不論是頁巖陶粒,還是粘土陶粒和粉煤灰陶粒,均屬普通型人造輕骨料。密度等級80%是700~800級。由于企業(yè)規(guī)模小,生產(chǎn)工藝簡陋,設備制作粗糙,甚至沒有冷卻設備,生產(chǎn)能耗高,操作環(huán)境差,勞動強度大,生產(chǎn)效率低。產(chǎn)品顆粒不分級,特別是用單棍制粒機造粒的粘土陶粒,普遍呈短柱狀,粒形系數(shù)很差,其筒壓強度較低,吸水率偏高,勻質(zhì)性差。若用于保溫和結(jié)構(gòu)保溫工程中,密度大,保溫性能差,不能滿足使用要求;在結(jié)構(gòu)工程中應用,骨料強度又低,僅可配制LC25混凝土。業(yè)內(nèi)人士形容這類人造輕骨料為:高不成,低不就。這在某種程度上影響了人造輕骨料的進一步發(fā)展。此時,一批由國家投資興建的大型燒結(jié)粉煤灰陶粒廠,由于各種因素(原因十分復雜,包括技術(shù)、管理和市場等)導致相繼停產(chǎn)或倒閉,使我國人造輕骨料工業(yè)遭受了一次較大的挫折。
                
    八十年代末到九十年代初,堆積密度小于500 kg/m3的超輕陶粒研制成功并投放市場,適應了當時墻體材料革新、建筑節(jié)能的需要,用其配制表觀密度1200~1400 kg/m3以下的結(jié)構(gòu)保溫輕骨料混凝土,滿足了制作密度等級600~800級輕骨混凝土小砌塊的要求。這種小砌塊是取代燒結(jié)普通粘土磚最有發(fā)展前途的墻體材料,市場容量相當大。一批由鄉(xiāng)鎮(zhèn)或個體承辦的年產(chǎn)1~5萬立方米超輕陶粒的小廠(生產(chǎn)規(guī)模多數(shù)為1.5~2.0萬立方米/年),在新疆、云南、北京、天津等地大量涌現(xiàn)出來。在此期間,又從丹麥引進年產(chǎn)18.8萬立方米超輕陶粒生產(chǎn)線的廣州華穗輕質(zhì)陶粒制品廠建成并投產(chǎn),到九五年全國人造輕骨料的年產(chǎn)量達到200萬立方米,與八四年相比,增加了2.5倍,其中有75%約150萬立方米都是粘土陶粒。全國生產(chǎn)人造輕骨料生產(chǎn)廠家總數(shù)的82%都是生產(chǎn)規(guī)模1.5~2.0萬立方米/年的小廠。這種小型工廠投資小,見效快,便于就地取材,適宜鄉(xiāng)鎮(zhèn)及個體建線生產(chǎn),其發(fā)展勢頭有增無減,持續(xù)很長時間。
 
    近十幾年來,隨著墻材革新和建筑節(jié)能的深入、‘禁實’工作力度逐步加大、‘加強能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護,增強可持續(xù)發(fā)展能力’基本國策的實施,人造輕骨料再次遇到發(fā)展生產(chǎn)的良機,特別是利用工業(yè)廢棄物、江河湖海淤泥、建筑垃圾、城市污泥等為主原料的生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟、高強輕骨料研制成功並投放市場更為人造輕骨料工業(yè)的發(fā)展注入了活力,又一批2~20萬立方米/年的生產(chǎn)線陸續(xù)建成。2005年時,全國人造輕骨料年產(chǎn)量達到400萬立方米。由于節(jié)能減排、淘汰落后生產(chǎn)力、‘禁粘’等的需要,國土資源部、國家發(fā)改委于06年12月12日聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于發(fā)布實施[限制用地項目目錄(2006年本)]和[禁止用地項目目錄(2006年本)]的通知》中,5.0萬立方米/年以下人造輕骨料(陶粒)生產(chǎn)線也在限制用地目錄內(nèi)。近幾年建廠生產(chǎn)規(guī)模都是大于5.0萬立方米/年。這期間一批年產(chǎn)2.0萬立方米及以下的粘土陶粒小廠幾乎全部被清除出局。此時的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了較大變化,有了較大改善和提高,基本滿足市場應用的各種需求。到2007年年底,人造輕骨料的在線產(chǎn)量維持在400萬立方米/年左右。目前還有為數(shù)不少生產(chǎn)線正在建設和立項籌備中。予計2010年年產(chǎn)量可達到500萬立方米左右。
 
    眾所周知,任何行業(yè)的發(fā)展大體都經(jīng)歷過從量的積累到質(zhì)的飛躍過程,同樣人造輕骨料行業(yè)也應該不例外。從萌芽到茁壯成長,雖然歷盡了艱辛、跌宕起伏的磨練,取得一定成績,盡管我國能夠生產(chǎn)出在品種和質(zhì)量上能與世界上任何一個國家媲美的人造輕骨料,但還是不盡如人意。量的積累還達不到足以促使質(zhì)的飛躍。六十年的發(fā)展,年生產(chǎn)能力不足500萬立方米,如全部用于圍護結(jié)構(gòu)上,僅折合50億塊左右標準磚,只占整個墻材總量的千分之一,微乎其微,不占什么地位。另外行業(yè)總體水平比較低,真正具規(guī)模的企業(yè)并不多,年產(chǎn)能力10萬和10萬以上的企業(yè),更是屈指可數(shù),絕大部分是中、小型企業(yè)。極難在生產(chǎn)技術(shù)與裝備水平、能耗、勞動生產(chǎn)率、企業(yè)管理水平、應用技術(shù)開發(fā)等方面取得高層次發(fā)展。比如水泥行業(yè)的若干先進生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)、多通道噴嘴等等,因人造輕骨料的生產(chǎn)規(guī)模小,難為借用。其生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備、產(chǎn)品研發(fā)等基本還停留早期的研究水平,這在某種程度上已成為人造輕骨料工業(yè)發(fā)展的羈絆,也是必需要面對的現(xiàn)實。
 
    黨的十六屆五中全會通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃建議》,提出了“十一五”時期經(jīng)濟社會發(fā)展的主要目標,我國建設和發(fā)展的任務相當繁重。隨著我國國民經(jīng)濟快速協(xié)調(diào)健康發(fā)展和社會全面進步,向全面建設小康社會目標的邁進,必將為我國各行各業(yè)的發(fā)展帶來千載難逢的發(fā)展機遇。人造輕骨料工業(yè)的發(fā)展也將會有更大的發(fā)展空間。特別是中華人民共和國建設部令第143號《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》的發(fā)布和實施,對節(jié)能、節(jié)土、利廢的輕質(zhì)多功能新型墻體材料的需求呈逐年增長趨勢,必將拉動人造輕骨料行業(yè)大發(fā)展,其前景非常廣闊。
 
3    .2各地區(qū)生產(chǎn)概況
    陶粒企業(yè)的分布區(qū)域,據(jù)不完全統(tǒng)計,已有100余家陶粒生產(chǎn)企業(yè)分布在全國25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、內(nèi)蒙、新疆、廣東、上海、江蘇、浙江、湖北、云南等地,最近由于北京地區(qū)“禁粘”“禁頁巖”,環(huán)保之故,在京津地區(qū)于上世紀90年代初興建起來的一大批以耕土為原料規(guī)模2萬m3/y以下陶粒企業(yè)均相繼停產(chǎn)。
 
    目前各地區(qū)陶粒的生產(chǎn)能力約為:東北地區(qū)100萬m3/y,品種以頁巖陶粒為主其次是粉煤灰陶粒;華北地區(qū)60萬m3/y,品種以粉煤灰、頁巖陶粒為主,其次是粘土陶粒;西北地區(qū)40萬m3/y,品種為頁巖和粘土陶粒;西南地區(qū)30萬m3/y,所用原料是礦區(qū)剝離廢棄物和頁巖;中南地區(qū)100萬m3/y,品種以淤泥陶粒和頁巖陶粒為主;華東地區(qū)70萬m3/y,其品種主要是淤泥陶粒和頁巖陶粒。   
  
    3.3若干企業(yè)生產(chǎn)工藝
    目前的人造輕骨料主要采用焙燒法生產(chǎn),其生產(chǎn)工藝過程可簡化為:造粒(原料處理)、焙燒、冷卻、成品。根據(jù)原料的性能選擇處理、焙燒、冷卻、成品的方法。
 
    3.3.1.廣州華穗輕質(zhì)陶粒制品
    八十年代中期,我國引進丹麥史密斯公司超輕粘土陶粒生產(chǎn)設備和技術(shù),88年投產(chǎn),建成當時我國人造輕骨料生產(chǎn)規(guī)模最大的生產(chǎn)線。目前依然是我國用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)人造輕骨料生產(chǎn)規(guī)模最大的國營企業(yè),年產(chǎn)量達18.8萬立方米500級超輕陶粒、20萬m3/年陶粒混凝土砌塊。本世紀已經(jīng)不再用粘土為主要原料,改用河道淤泥、污泥為主要原料,可根用戶需求生產(chǎn)各級別的超輕、高強陶粒。關(guān)鍵工藝技術(shù):窯內(nèi)制粒、引用焙燒余熱可烘干煤的立式磨、豎式冷卻機、中空卸料柱。 
    3.3.2.上海申威陶粒制品有限公司
    該公司人造輕骨料生產(chǎn)為2條,每條線為5萬m3/年,其生產(chǎn)工藝裝備全部采用國內(nèi)技術(shù)。主要原料為頁巖、粉煤灰。工藝技術(shù)關(guān)鍵為原料磨細成球盤預加水造粒、高差式雙筒回轉(zhuǎn)窯焙燒。於一九九七年建成投產(chǎn),是當時采用國內(nèi)技術(shù),功能全、機械化程度高、質(zhì)量控制體系完善的民營企業(yè)。現(xiàn)因上海地區(qū)粉煤灰供應緊張,改用頁巖、淤污泥等為主要原料,可生產(chǎn)各密度等級的超輕和高強陶粒。
    3.3.3宜昌光大陶粒制品有限公司
    該公司人造輕骨料生產(chǎn)線于2003年建成并投產(chǎn),規(guī)模為3萬m3/年碎石型頁巖陶粒,即頁巖礦石經(jīng)破碎、篩分后入窯焙燒。生產(chǎn)線建在礦區(qū)內(nèi),該礦區(qū)頁巖的質(zhì)量特別好,品位高,無夾層雜質(zhì),并有二種不同膨脹性能的頁巖共生,但彼此間界限清晰,不混雜。膨脹性高的可生產(chǎn)超輕陶粒,膨脹性能低的,燒成后強度很高,可生產(chǎn)高強陶粒。為了充分利用礦山資源,該生產(chǎn)線配備了磨細成球系統(tǒng),將礦山破碎篩分后≤5mm細料磨細成球入窯焙燒,焙燒窯選型為插接式雙筒回轉(zhuǎn)窯。根據(jù)客戶需求,可生產(chǎn)各種密度等級直破型、圓球型陶粒。2004年在第一條生產(chǎn)線的右側(cè)又擴建了一條6萬m3/年生產(chǎn)線,窯型為變徑單筒窯。二條線總生產(chǎn)能力達10萬m3/年,是獨資民營企業(yè)。
    3.3.4.云南省可保煤礦陶粒廠(輕型建材公司)
    它是用云南可保煤礦特有的露天煤礦剝離物生產(chǎn)超輕陶粒的能源綜合利用的國營企業(yè)。始建于88年,先后幾經(jīng)改擴建,有2萬+3萬+5萬m3/年三條生產(chǎn)線。現(xiàn)已形成年產(chǎn)陶粒10萬m3/年、陶粒濾料2000m3的生產(chǎn)能力,為云南省乃至西南地區(qū)規(guī)模宏大技術(shù)力量雄厚、檢測設備、管理科學嚴密的陶粒產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。99年已超過設計生產(chǎn)能力。主要產(chǎn)品是堆積密度200~800kg/m3的陶粒,其中200級為全國最輕級別產(chǎn)品。
    3.3.5.大慶達源新型建材有限公司
    該公司隸屬于大慶石油管理局,是2001年大慶石油管理局油田電力集團引進英國Lytag技術(shù),建設20萬m3/年粉煤灰燒結(jié)陶粒項目。該技術(shù)具有工藝簡單,無需粘結(jié)劑,產(chǎn)品性能穩(wěn)定等特點,是全球認可的、成熟的粉煤灰燒結(jié)陶粒技術(shù),比較先進、自動化和機械化程度都很高,投資不匪,對粉煤灰的要求也相對較嚴格,需粉煤灰的顆粒組成小于45μm的組分不少于65%,其摻配率可達95%,煤粉5%,不需要粘結(jié)劑,是目前我國生產(chǎn)人造輕骨料規(guī)模最大的國營企業(yè)。
    3.3.6.內(nèi)蒙古包頭市精正高新建材有限公司
    該公司成立于2003年10月,2004年,在對大慶石油管理局引進Lytag粉煤灰燒結(jié)技術(shù)和設備進行消化吸收,形成了適合于我國國情的粉煤灰燒結(jié)陶粒生產(chǎn)工藝和技術(shù),生產(chǎn)規(guī)模一期工程20×10萬m3/年,2006年建成并投產(chǎn)。其投資遠低于引進生產(chǎn)線,也是我國目前生產(chǎn)人造輕骨料規(guī)模最大的民營股份公司。
4.人造輕骨料的應用實例
    4.1.結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土中的應用實例
    4.1.1.橋梁工程
    據(jù)不完全統(tǒng)計,我國人造輕骨料混凝土用于各類橋梁工程中大約有60余座,這些橋梁在使用了人造輕骨料混凝土以后都取得了顯著技術(shù)經(jīng)濟效益。眾所周知,當橋梁跨度大于30米時,應用輕骨料混凝土會十分有利,這是因為靜載在總荷載中占著重要地位。一般地說板梁橋的橋跨從15米至20米就已經(jīng)有經(jīng)濟價值。隨著橋跨的增大,其靜載值減少也越多,經(jīng)濟效果也越顯著,特別在地基礎條件甚差時更為突出。從交通部2006年年終的統(tǒng)計資料得知|:我國有各類橋梁50萬余座,其中公路橋34萬余座,每年開工建設橋梁1萬余座,如此大規(guī)模的建設,為輕骨料混凝土在橋梁工程中的應用提供有利的發(fā)展良機。
 
    4.1.1.1.河南平頂山湛河大橋
    該橋凈跨50米,寬20米,凈高8.5米,為拱形公路橋,是我國六十年代建造的第一座采用粘土陶粒混凝土公路橋。由于采用陶粒混凝土肋形拱及陶粒作為輕質(zhì)填料,使其質(zhì)量減輕47%,顯著減少了地基壓力,簡化了下部結(jié)構(gòu)及基礎處理,降低了材料用量。與普通混凝土結(jié)構(gòu)相比,整個橋梁工程共節(jié)約木材10%、鋼材6.3%、水泥7%,同時還加快了施工速度,取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。
    繼湛江大橋建成后,我國著名的南京長江大橋、山東黃河大橋的公路橋面板也都采用了輕骨料混凝土,至今使用良好。
 
    4.1.1.2.寧波解放大橋、反帝大橋
    七十年代,浙江寧波有三座公路橋的主要構(gòu)件采用了粉煤灰陶粒混凝土(橋梁和公路道板),其中反帝橋全長304米,解放橋全長242米,最大跨度37米。
    4.1.1.3.天津永定新河大橋引橋
    該橋2000年竣工,主橋結(jié)構(gòu)為普通預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu),引橋為預應力輕骨料混凝土連續(xù)橋梁,引橋上部箱梁采用密度1900kg/m3,強度LC40人造輕骨料混凝土,比原設計節(jié)約工程造價10%。
    4.1.1.4.舊橋改造工程
    北京蘆溝橋、健翔橋由于改造需要,在不改變橋原有主要承重結(jié)構(gòu)體系的情況下,為加增橋梁承載力,擴大通行能力,采用LC40輕骨料混凝土作橋石板以減輕自身荷載,滿足了工程需要。
    4.1.1.5.上海盧浦大橋引橋
    該橋于2003年6月建成通車。是上海市跨越黃浦江的第五座大橋,主跨為鋼拱結(jié)果,在川陽河北引橋東段使用了輕骨料混凝土。雙孔空心板梁采用LC40輕骨料混凝土,橋面鋪裝層與防沖護墻使用了LC30輕骨料混凝土。幾年來,使用情況良好。
 
    4.1.1.6.湖北隨州團山河大橋、武漢市外環(huán)線—京珠高速連線匝道橋
    空前者為孝襄(孝感-襄樊)高速路隨州連接線上的一座大橋,全長60m,結(jié)構(gòu)形式為3跨20m預應力心板結(jié)構(gòu),橋?qū)?4m,雙向四車道,中跨主體結(jié)構(gòu)采用預應力輕骨料混凝土,強度LC40,在空心板梁端1m處使用LC40高強度混凝土。武漢市外環(huán)—京珠高速路連線匝道路橋,是C匝道跨越京珠高速路的跨線橋。橋長145m、寬13.6m。結(jié)構(gòu)為42.5m+60m+42.5m三跨連續(xù)梁。主梁為單箱雙室截面的鋼箱梁,其鋼橋面鋪裝纖維增強輕骨料混凝土,連續(xù)施工澆筑,不設橫縫,縱縫和假縫。在鋪裝橋面有8%橫坡的情況下,該混凝土的良好性能,確保了漿體和骨料不因坡度的原因而分離,整體性能非常優(yōu)異。
 
    4.1.2.高層建筑 
    隨著我國經(jīng)濟建設飛速發(fā)展,城市現(xiàn)代化建設方興未艾,一幢幢高樓大廈佇立在全國各大城市。輕骨料混凝土也以其輕質(zhì)、高強、耐火、抗震的獨特優(yōu)勢受到青睞。各地先后建成了一批輕骨料混凝土為主要結(jié)構(gòu)的高層建筑,特別是在各類建筑的基礎工程結(jié)束、中途功能發(fā)生變化需要增加層數(shù)或已建成需要加層時,輕骨料混凝土替代普通混凝土為主要結(jié)構(gòu)成為首選,起到任何工程材料都無法替代的作用。
 
    4.1.2.1.天津粉煤灰陶粒混凝土高層住宅
    按1990年統(tǒng)計,天津市在建和已建的高層住宅計63幢;其中采用粉煤灰陶粒混凝土計37幢;土0.00以上全部使用粉煤灰陶粒混凝土有3座,最高26層,計3.6萬m2;所有內(nèi)外墻使用陶粒混凝土的有9幢,最高22層計12.25萬m2。這些工程不僅減輕結(jié)構(gòu)自重12.5%,降低造價7~12.5%,而且有理想的抗震性能。
 
    4.1.2.2.珠海國際會議中心
    珠海國際會議中心是珠海市首次唯一應用輕骨料混凝土的高層建筑。使用部位從國際會議中心左邊第十層至21層的梁、樓板、部分框架柱、總統(tǒng)套間內(nèi)游泳池以及會議中心后面3000m2樓頂網(wǎng)球場。人造輕骨料混凝土設計強度等級為LC35,共代換普通混凝土1115m3。在本工程局部使用功能改變、荷載增加、下部主體結(jié)構(gòu)施工完畢、基礎加固非常困難情況下,有效地采用了輕骨料混凝土,取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。若與采用基礎、梁、柱加固方案相比,不僅縮短了施工周期半年以上,還節(jié)省資金50余萬元。充分體現(xiàn)了輕骨料混凝土在工程改造中的優(yōu)勢。
    4.1.2.3.南京太陽宮廣場戲水大廳
    南京太陽宮廣場是集運動、健身、休閑、游樂為一體的公共建筑,建筑面積4.7018萬m2,地面以上主體建筑高23.00m,大廳拱梁塔頂最高處為48.00m。戲水大廳屋頂由四支大跨拱梁組成,每根梁截面為1000×1800mm,跨度為80米,全部采用國產(chǎn)高強陶粒混凝土,強度等級為CL50、密度1950kg/m3,輕骨料混凝土總量1140m3。該工程到目前為止,其效果非常好。
 
    4.1.2.4武漢市證券大廈
    該證券大廈是武漢標志性建筑,樓高336m、68層鋼結(jié)構(gòu)建筑。由于在60層開始,樓板采用了干密度不超過1900kg∕m3的LC35輕骨料混凝土,比原定設計64層增加4層,達到了業(yè)主在大廈建至40層時要求增加4層的要求。
 
    4.1.2.5.云南省體委體育訓練基地北教場舉重拳擊訓練館
    該訓練館為后張予應力混凝土框架結(jié)構(gòu)。原設計為兩層,建筑面積2038.3m2,高16.95m。底層普通混凝土結(jié)構(gòu)施工時,建設方要求增加層鋼結(jié)構(gòu)。為此第三層樓的受力構(gòu)件全部采用輕骨料混凝土,其中4根18m后張予應力梁,采用泵送LC50輕骨料混凝土80m3,次梁和樓板采用泵送LC40輕骨料混凝土197m3,共277m3人造輕骨料混凝土,獲得明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。
 
    另外,還有許多公共建筑如云南建工醫(yī)院、西南商業(yè)大廈、云南飯店、云南日報、昆明會堂等都分別在梁、柱、板等部位使用人造輕骨料混凝土。
    4.1.2.6.宜昌濱江國際花園
    宜昌濱江國際花園是宜昌萬友濱江大廈置業(yè)有限公司開發(fā)的原供銷大廈的改造工程。地下二層,地面裙房(商業(yè))四層,第五層為會所兼設備轉(zhuǎn)換,六至二十九層為住宅,第三十層為機房。建筑總高度101.1m,大屋面高度93.6m,總建筑面積36197.9m2。四層以上采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式。從轉(zhuǎn)換層以上第三層開始26個標準層,結(jié)構(gòu)柱、梁、板全部采用人造輕骨料混凝土LC40混凝土2990m3,LC35混凝土3650m3。是我國第一個率先在結(jié)構(gòu)主體中全部采用人造輕骨料混凝土建造的100m高大樓。該工程2006年竣工。由于采用了人造輕骨料混凝土,比用普通混凝土增加了一個標準復式層,增加面積1806m2。獲得了極佳的技術(shù)、經(jīng)濟效益。
    4.2.3.保溫隔熱工程中的應用
    上海宏泰公寓建筑面積5.8萬m2,主樓高98.3m。屋頂隔熱層采用輕骨料混凝土,設計強度LC7.5MPa,實測10.2MPa。混凝土表觀密度800~850kg/m3,導熱系數(shù)0.25w/m.k。1999年7月施工,至今使用良好。
    在新疆烏魯木齊市,有數(shù)萬平方的工業(yè)(主要是紡織業(yè))與民用建筑用LC10的無砂人造輕骨料混凝土,用于屋面保溫層,收到極佳的隔熱保溫效果。
 
    4.2.4.墊層和隔聲工程中的應用
    在新疆、上海、北京、宜昌、寧波等地,采用LC10的無砂人造輕骨料混凝土做居住、公共建筑地面、樓面的墊層,其重量僅為普通混凝土50%,不怕水,并具有隔聲保溫效果。
 
    4.3.其它領(lǐng)域中的應用
    4.3.1.窯爐、煙囪耐火內(nèi)襯中的應用
    因人造輕骨料混凝土具有良好的耐火性能,可以直接用于高溫窯爐及煙囪的耐火內(nèi)襯。用耐火度高于1200℃的粉煤灰陶粒和頁巖陶粒,配以耐火水泥及陶砂,可現(xiàn)澆、可制成不同規(guī)格的耐火砌塊或耐火磚,作窰爐、煙囪內(nèi)襯。
 
    東北工源水泥廠、邯鄲水泥廠、西卓子山水泥廠等十幾個各種不同類型的水泥焙燒窯,都選用過粉煤灰陶粒混凝土耐火砌塊或磚的窯襯。減輕了回轉(zhuǎn)窯的自重、窯筒體散熱降低、降低能耗、筒體表面溫度降低60~80℃,也降低了車間的溫度,改善工人操作環(huán)境,均取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。
 
    陜西華縣、韓城、蒲城、大荔等多座電廠煙囪,均選用新疆煤礦剝棄土燒制的陶粒為骨料,配制的耐酸耐熱混凝土做煙囪的內(nèi)襯,同樣也收到極佳技術(shù)經(jīng)濟效益。另外還有唐山陡河電廠、阜新電廠、八角臺電廠、開源電廠、邯鄲電廠、石家莊電廠等20多座煙囪中使用粉煤灰陶粒混凝土為煙囪內(nèi)襯。
 
    實踐證明,上述煙囪內(nèi)襯在煙氣溫度130~150℃下,具良好的耐熱性;對煙氣中含有的SO2和SO3混合氣體具有良好的耐酸性;對煙氣中含有20~25%的灰粉具有良好的耐磨性。
 
    4.3.2.在公路聲屏障中的應用
    聲屏障是交通噪聲保護公路沿線環(huán)境的重要措施之一。1991年全國首次于貴黃公路上采用頁巖陶粒混凝土砌塊聲屏障,該聲屏障長790m、高3.5m,采用了反射式及吸收式兩種結(jié)構(gòu)形式,取得了較好的效果。湖北宜昌也在公路邊使用了該項技術(shù)。
 
    4.3.3.在隧道搶險中的應用
    宜昌市北海路隧道長150m,車行道寬7.5m,兩側(cè)行道1.25m,隧道拱頂高6.35m,屬一級城市支路隧道。在2004年12月12日、2005年1月7日隧道中相繼發(fā)生洞頂坍方,坍方區(qū)長約36m,寬約5.0m,高約4.7m。隧道進入搶險施工。經(jīng)相關(guān)專家多方案研討,最后利用高強頁巖陶粒混凝土質(zhì)輕、高強的特點,充填隧道坍方區(qū),成功完成搶險工程。
 
    4.3.4.城市路面、機場路道軟基路面的應用
    宜昌市沿江大道有約1公里,用瀝青、頁巖陶粒混凝土鋪筑的城市道路路面、用高強陶粒混凝土鋪筑機場路道軟基路面。均收到耐磨、減震,噪聲吸納的良好效果。
5.存在問題及展望
    5.1人造輕骨料當前存在著以下幾個主要問題:
    5.1.1產(chǎn)品標準執(zhí)法力度不足,使質(zhì)量低劣不合格的煤渣制品充當陶粒制品,靠廉價優(yōu)勢沖擊和干擾著陶粒制品在市場上的正常應用。造成墻體工程質(zhì)量下降,阻礙墻改工作深入發(fā)展。
    5.1.2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,在國標中雖以堆積密度的變異系數(shù)來控制其勻質(zhì)性,但具體不好操作,質(zhì)檢部門在質(zhì)檢中,無論是送樣或抽樣檢測均無此指標,靠企業(yè)自檢是虛有其表。
    5.1.3目前燃煤價格大幅度上漲,嚴重地影響企業(yè)正常經(jīng)營,制約了人造輕骨料正常發(fā)展。
    5.2展望
 
    人造輕骨料在我國已有半個多世紀的發(fā)展歷程,由于種種原因發(fā)展緩慢。但是,由于人造輕骨料具有輕質(zhì)高強多功能的特點,在生產(chǎn)中它可大量消納工業(yè)固體廢棄物、江、河、湖、海的淤泥、工業(yè)和生活污泥等。因此可以堅信在“建設資源節(jié)約型”,“環(huán)境友好型”,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的當今,它一定能得到快速、持續(xù)和健康的發(fā)展。
 
 
(本文來源:陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡:文徑 楊葉 編輯  劉真 審核)
 
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