陶粒,顧名思義,就是陶質(zhì)的顆粒。陶粒的外觀特征大部分呈圓形或橢圓形球體,但也有一些仿碎石陶粒不是圓形或橢圓形球體,而呈不規(guī)則碎石狀。陶粒形狀因工藝不同而各異。它的表面是一層堅(jiān)硬的外殼,這層外殼呈陶質(zhì)或釉質(zhì),具有隔水保氣作用,并且賦予陶粒較高的強(qiáng)度。因?yàn)樯a(chǎn)陶粒的原料很多,陶粒的品種也很多,因而顏色也就很多。焙燒陶粒的顏色大多為暗紅色、赭紅色,也有一些特殊品種為灰黃色、灰黑色、灰白色、青灰色等。免燒陶粒因所用固體廢棄物不同,顏色各異,一般為灰黑色,表面沒有光澤度,不如焙燒陶粒光滑。陶粒的粒徑一般為5~20㎜大的粒徑為25㎜。陶粒一般用來(lái)取代混凝土中的碎石和卵石。
輕質(zhì)性是陶粒許多優(yōu)良性能中重要的一點(diǎn),也是它能夠取代重質(zhì)砂石的主要原因。陶粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征呈細(xì)密蜂窩狀微孔。這些微孔都是封閉型的,而不是連通型的。它是由于氣體被包裹進(jìn)殼內(nèi)而形成的,這是陶粒質(zhì)輕的主要原因。陶粒的細(xì)小顆粒部分稱為陶砂。在陶粒中有許多小于5㎜的細(xì)顆粒,在生產(chǎn)中用篩分機(jī)將這部分細(xì)小顆粒篩分出來(lái),習(xí)慣上稱之為陶砂。陶砂的密度略高,化學(xué)和熱穩(wěn)定性好。陶砂主要用于代替天然河砂或山砂配制輕集料混凝土、輕質(zhì)砂漿,也可作耐酸、耐熱混凝土細(xì)集料。主要品種有黏土陶砂頁(yè)巖陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶砂的目的也是為降低建筑物自重。陶砂也可用于無(wú)土栽培和工業(yè)過(guò)濾。
陶粒之所以在全世界得到快速發(fā)展,是因?yàn)樗哂衅渌牧纤痪邆涞脑S多優(yōu)異性能,這一優(yōu)異性能使它具有了其他材料無(wú)法取代的作用。這些優(yōu)異性能有以下幾個(gè)方面。
保溫、隔熱
華文陶粒提供的陶粒由于內(nèi)部多孔,故具有良好的保溫隔熱性,用它配制的混凝土熱導(dǎo)率一般為0.3~0.8W/(m·k),比普通混凝土低1~2倍。所以,陶粒建筑都有良好的熱環(huán)境。
耐火性優(yōu)異
普通粉煤灰陶?;炷?/a>或粉煤灰陶粒砌塊集保溫、抗震、抗凍、耐火等性能于一體,特別是耐火性是普通混凝土的4倍多。對(duì)相同的耐火周期,陶?;炷恋陌宀暮穸缺绕胀ɑ炷帘?0%。此外,粉煤灰陶粒還可以配制耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高溫下,陶?;炷聊芫S持常溫下強(qiáng)度的85%。而普通混凝土只能維持常溫下強(qiáng)度的35%~75%。
抗震性好
陶?;炷?/a>由于質(zhì)量輕,彈性模量低,抗變形性能好,故具有較好的抗震性能。在1976年唐山大地震中,天津建造的4棟陶?;炷链蟀褰ㄖ就旰?,并能照常使用。而其周圍相當(dāng)數(shù)量的磚混建筑都不同程度地受到震害。這雖然與建筑結(jié)構(gòu)體系有關(guān),但是陶?;炷辆哂袃?yōu)良的抗震性能也是一個(gè)重要原因。1976年意大利費(fèi)留利地區(qū)發(fā)生9級(jí)的強(qiáng)烈地震,統(tǒng)計(jì)資料表明,磚混建筑物損壞率達(dá)40%~60%,框架結(jié)構(gòu)黏土空心磚建筑損壞率為33%,而陶?;炷两ㄖp壞率只有5%。陶粒的抗震性能由此可見。
吸水率低,抗凍性能和耐久性能好
陶?;炷?/a>耐酸、堿腐蝕和抗凍性能優(yōu)于普通混凝土。250號(hào)粉煤灰陶粒混凝土,15次凍融循環(huán)的強(qiáng)度損失不大于2%。1976年有關(guān)部門對(duì)全國(guó)自1985年以來(lái)所建的陶?;炷凉こ踢M(jìn)行了實(shí)測(cè),結(jié)果表明,無(wú)論是預(yù)制的還是現(xiàn)澆的,室內(nèi)的與室外的,所含鋼筋均未銹蝕,測(cè)的碳化深度一般不大于30mm,后期強(qiáng)度還可以繼續(xù)增長(zhǎng)。由此可見,陶粒混凝土是一種優(yōu)良的建筑材料,應(yīng)大力推廣使用。
抗?jié)B性優(yōu)異
據(jù)多次測(cè)試,陶?;炷?/a>的抗?jié)B性能優(yōu)于普通混凝土。以20MPa陶粒混凝土與普通混凝土為例,經(jīng)多次測(cè)試進(jìn)行比較,普通混凝土的抗?jié)B指數(shù)為B6,而陶粒混凝土則可達(dá)到B18至B25。1970年天津用20MPa的陶粒混凝土建造的防空通道(深3m,地下水位0.9 m),至1980年檢查時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。寧波建造的兩條20MPa陶?;炷炼诖ㄝd重量80t),水上作業(yè)13年,從未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。因此陶?;炷潦侵谱魉畨?,地下工程的優(yōu)良建筑材料之一。
抗堿
陶粒混凝土不但耐腐蝕(酸、堿)性能優(yōu)于普通混凝土。而且具有優(yōu)異的抗堿集料反應(yīng)能力。混凝土的主要成分是水泥和集料。集料包括碎石和砂子,如果石子和砂子這些集料是白云石、石灰石或其他含有SiO2的巖石,如蛋白石、火山巖等,水泥中的堿就會(huì)和這些集料發(fā)生堿集料反應(yīng),引起巖石礦物解體或造成膨脹使混凝土開裂而崩潰,造成建筑破壞。這就是堿集料反應(yīng)。每年國(guó)內(nèi)國(guó)外都有大量的建筑物因混凝土的堿集料反應(yīng)而損毀。美國(guó)20世紀(jì)80年代,統(tǒng)計(jì)全國(guó)50萬(wàn)座公路橋梁,其中有20萬(wàn)座因堿集料反應(yīng)造成不同程度的毀壞。全世界每年因堿集料反應(yīng)造成的損失可以達(dá)上千億美元。由于陶粒不含有這些火性巖石成分,堿含量也非常低,所以它在使用過(guò)程中不會(huì)與水泥發(fā)生堿集料反應(yīng)。國(guó)內(nèi)外的陶?;炷?/a>建筑,還沒有發(fā)現(xiàn)一起堿集料反應(yīng)的事例。事實(shí)已經(jīng)表明,陶粒具有優(yōu)異的抗堿集料反應(yīng)能力,可在一定程度上增加安全性,延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。
適應(yīng)性強(qiáng)
經(jīng)國(guó)內(nèi)外幾十年生產(chǎn)實(shí)踐證明,根據(jù)各地資源條件不同,可分別采用黏土、頁(yè)巖、粉煤灰或其他固體廢棄物生產(chǎn)陶粒。根據(jù)用途不同和市場(chǎng)需要,可以生產(chǎn)不同堆積密度和粒度的陶粒產(chǎn)品(超輕陶粒、結(jié)構(gòu)保溫用陶粒、結(jié)構(gòu)用陶粒),也可生產(chǎn)有特殊用途的陶粒,如耐高溫陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。在使用陶粒時(shí),可按實(shí)際需要采用不同類型的陶粒配制不同密度和強(qiáng)度等級(jí)的無(wú)砂大孔、全輕、超輕鋼筋或預(yù)應(yīng)力混凝土??梢灶A(yù)制成各種類型的墻體制品和建筑構(gòu)件,也可用于填充,現(xiàn)澆,滑模等施工作業(yè)。對(duì)于各種建筑體系,如框架填充或自承重砌塊建筑、一模三板、全裝配大板、內(nèi)澆外掛、全線澆滑模建筑等都能適用。任何建筑物中的墻體(砌塊、外墻板、內(nèi)隔墻條板),樓板、屋面板、梁柱和部分基礎(chǔ)等,都可用陶粒混凝土來(lái)制作,這是其它任何一種新型墻體無(wú)法比擬的。
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