多功能建筑材料——陶粒

说到陶粒，其实大家都不陌生，比如盆栽用土，饮水机过滤用料……今天开始，咱们就谈陶粒，一种绿色建材。


从土地保护方面出发，现在国家已禁止使用粘土砖。开始逐步推广一些新材料，新型砖大量得到应用，其中陶粒就是新型混凝土中的一项重要原材料。


陶粒发明和生产之初，主要用于建材领域，由于技术的不断发展和人们对陶粒性能的认识深入，陶粒的应用早已超过建材这一传统范围，不断扩大它的应用新领域。现在陶粒在建材方面的应用，已经由100%下降到80%，在其他方面的应用，已占20%。随着陶粒新品质、新用途的不断开发，它在其他方面的比例将会逐渐增大。


陶粒Ceramsite，陶质的颗粒。一般为圆形或椭圆形球体，少数仿碎石陶粒呈不规则碎石状。表面是一层光滑坚硬的外壳，陶质或釉质(工艺不同而各异)；内部呈蜂窝状。具有密度小、热导率低、强度高的特点，隔水保气。陶粒的用途多多：建筑用混凝土材料；水处理滤料（污水/饮用水）；农业/园林土壤；耐火材料骨料……


陶粒自身堆积密度小于1100kg/m3，一般为300～900kg/m3。以陶粒为骨料制作的混凝土密度为1100～1800kg/m3，相应混凝土抗压强度为30.5～40.0Mpa。


陶粒的最大特点是外表坚硬，而内部有许多的微孔。这些微孔赋予陶粒质轻的特性。200号粉煤灰陶粒混凝土的密度为1600kg/m3左右。目前我国陶粒砂主要用于石油支撑剂，也是目前需求量最大的陶粒砂品种之一，也叫石油压裂支撑剂陶粒砂。


陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。利用陶粒这些优异的性能，可以将它广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广，还在继续扩大。


因为生产陶粒的原料很多，陶粒的品种也多，因而颜色也就很多。


焙烧陶粒的颜色大多为暗红色、赭红色，也有一些特殊品种为灰黄色、灰黑色、灰白色、青灰色等。


免烧陶粒因所用固体废弃物不同，颜色各异，一般为灰黑色，表面没有光泽度，不如焙烧陶粒光滑。


陶粒的粒径一般为5～20㎜最大的粒径为25㎜。在土建工程上，陶粒一般用来取代混凝土中的碎石和卵石。


轻质性，是陶粒许多优良性能中最重要的一点，也是它能够取代重质砂石的主要原因。陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔。这些微孔都是封闭型的，而不是连通型的。它是由于气体被包裹进壳内而形成的，这是陶粒质轻的主要原因。


陶粒的细小颗粒部分称为陶砂。在陶粒中有许多小于5㎜的细颗粒，在生产中用筛分机将这部分细小颗粒筛分出来，习惯上称之为陶砂。陶砂的密度略高，化学和热稳定性好。


陶砂主要用于代替天然河砂或山砂配制轻集料混凝土、轻质砂浆，也可作耐酸、耐热混凝土细集料。主要品种有黏土陶砂页岩陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶砂的目的也是为降低建筑物自重。陶砂也可用于无土栽培和工业过滤。


陶粒的性能如下
1、保温、隔热
陶粒由于内部多孔，故具有良好的保温隔热性，用它配制的混凝土热导率一般为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热环境。
2、 耐火性优异
普通粉煤灰陶粒混凝土或粉煤灰陶粒砌块集保温、抗震、抗冻、耐火等性能于一体，特别是耐火性是普通混凝土的4倍多。对相同的耐火周期，陶粒混凝土的板材厚度比普通混凝土薄20%。此外，粉煤灰陶粒还可以配制耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高温下，陶粒混凝土能维持常温下强度的85%。而普通混凝土只能维持常温下强度的35%～75%。
3、抗震性好
陶粒混凝土由于质量轻，弹性模量低，抗变形性能好，故具有较好的抗震性能。
4、吸水率低，抗冻性能和耐久性能好
陶粒混凝土耐酸、碱腐蚀和抗冻性能优于普通混凝土。250号粉煤灰陶粒混凝土，15次冻融循环的强度损失不大于2%。1976年有关部门对全国自1985年以来所建的陶粒混凝土工程进行了实测，结果表明，无论是预制的还是现浇的，室内的与室外的，所含钢筋均未锈蚀，测的碳化深度一般不大于30㎜，后期强度还可以继续增长。由此可见，陶粒混凝土是一种优良的建筑材料，应大力推广使用。
5、抗渗性优异
据多次测试，陶粒混凝土的抗渗性能优于普通混凝土。以20MPa陶粒混凝土与普通混凝土为例，经多次测试进行比较，普通混凝土的抗渗指数为B6，而陶粒混凝土则可达到B18至B25。
6、抗碱
陶粒混凝土，不但耐腐蚀(酸、碱)性能优于普通混凝土，而且具有优异的抗碱集料反应能力。
7、适应性强
经国内外几十年生产实践证明，根据各地资源条件不同，可分别采用黏土、页岩、粉煤灰或其他固体废弃物生产陶粒。根据用途不同和市场需要，可以生产不同堆积密度和粒度的陶粒产品(超轻陶粒、结构保温用陶粒、结构用陶粒)，也可生产有特殊用途的陶粒，如耐高温陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。


陶粒主要参数
按用途分


保温用的：密度为800kg/m3以下;


结构保温用的：密度为800～1400kg/m3;


结构用的：密度为1400kg/m3以上 。


陶粒优点
1、陶粒重量轻，其干容重为800---1900KG/M3，比普通砼轻2/3—1/5，标号可达CL5---CL60，由于自重轻，可减少基础荷载，使整个建筑物自重减轻。


注：混凝土,按照表观密度大小分三类：重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土。这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。重混凝土，大于2500KG/M3；普通混凝土，1950～2500KG/M3，主要以砂、石子为主要集料配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种；轻质混凝土,小于1950KG/M3。


2、陶粒保温性能好，热损失小。陶粒砼导热系数一般为0.2--0.7KCAL/M.0C.N,比普通砼低一半以上，因此可减薄墙体厚度，相应地增加室内宽阔度，在等同墙厚条件下，可大大改善房间保温隔热性能。陶粒砼，由于自重轻，弹性模量较低，允许变化性能较大，所以抗震性能较好。


3、陶粒抗渗性好。陶粒表面比碎石粗糙，具有一定吸水能力，所以陶粒与水泥砂浆之间的粘结能力较强，因而陶粒砼具有较高的抗渗能力和耐久性。


4、陶粒砼耐火性好。耐火极限温度可达3小时以上；而普通砼的耐火极限温度一般为1.5--2小时。


5、陶粒混凝土，具有施工适应性强的特点，不仅可根据建筑物的不同用途和功能，配制出不同容重和强度的混凝土材料(根据其用于保温隔热的结构或承重结构而变)，而且施工简便，适应于各种施工方法进行工业化生产。不仅可采用预制工艺制作各种类型的构件(如板、块、梁、柱等)，且可采用现浇机械化施工。陶粒砼施工适应性强是任何其他轻质建筑材料(如加气等)所不能比拟的。


陶粒在全世界得到快速发展，是因为它具有其他材料所不具备的许多优异性能，其他材料无法取代。


世界上对轻骨料混凝土研究及其应用，较为先进的国家包括：美国、挪威和
日本等，其陶粒应用技术一直走在世界的前列。