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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。
陶粒的粒徑一般為5～20㎜最大的粒徑為25㎜。陶粒一般用來取代混凝土中的碎石和卵石。
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。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。
輕質(zhì)性是陶粒許多優(yōu)良性能中最重要的一點(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，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。陶砂也可用于無土栽培和工業(yè)過濾。
陶粒的特性
1.密度小，質(zhì)輕。陶粒自身的堆積密度小于1100kg/m3,一般為300~900kg/m3。以陶粒為骨料制作的混凝土密度為1100~1800kg/m3，相應(yīng)的混凝土抗壓強(qiáng)度為30~40MPa。陶粒的最大特點(diǎn)為外表堅(jiān)硬，而內(nèi)部有許許多多的微孔。這些微孔賦予陶粒質(zhì)輕的特性。200號(hào)陶?；炷恋拿芏葹?600kg/m3左右，而相同標(biāo)號(hào)的普通混凝土的密度卻高達(dá)2600kg/m3，二者相差1000kg/m3。
2.保溫，隔熱。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。
3.耐熱性好。陶粒具有優(yōu)異的耐火性。普通陶?；炷粱蛱樟；炷疗鰤K集保溫，抗震，抗凍，耐火等性能為一體，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，陶粒混凝土的板材厚度比普通混凝土薄20%。此外，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%。而普通混凝土只能常溫下強(qiáng)度的35%~75%。
4.抗震性能好。陶粒混凝土由于質(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。而且周圍相當(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)黏土空心磚建筑建筑物損壞率為33%，而陶?；炷两ㄖp壞率只有5%。陶粒的抗震性能由此可見。
5.吸水率低，抗凍性能和耐久性能好。陶粒混凝土耐酸，堿腐蝕和抗凍性能優(yōu)于普通混凝土。250號(hào)陶?；炷?，15次凍融循環(huán)的強(qiáng)度損失不大于2%。1996年有關(guān)部門對(duì)全國自1985年以來所建的陶?；炷凉こ踢M(jìn)行實(shí)測(cè)，結(jié)果表明，無論是預(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)得碳化深度一般不大于30mm,后期強(qiáng)度還可以繼續(xù)增長。由此可見，陶粒混凝土是一種優(yōu)良的建筑材料，應(yīng)加大力度推廣使用。
6.優(yōu)異的抗?jié)B性。根據(jù)多次測(cè)試，陶粒混凝土的抗?jié)B性能優(yōu)于普通混凝土。以20MPa陶?；炷僚c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?；炷两ㄔ斓姆揽胀ǖ?深3M，地下水位0.9M)，至1980年檢查時(shí)未見滲漏現(xiàn)象。寧波建造的兩條20MPa陶?；炷炼诖?載重量80T)，水上作業(yè)13年，從未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。因此陶?；炷潦侵谱魉畨危叵鹿こ痰膬?yōu)良建筑材料之一。
陶粒的分類
(1)粉煤灰陶粒
以固體廢棄物為主要原料，加入一定量的膠結(jié)料和水，經(jīng)加工成球，燒結(jié)燒脹或自然養(yǎng)護(hù)而成，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，簡稱粉煤灰陶粒。
(2)黏土陶粒
以黏土、亞黏土等為主要原料，經(jīng)加工制粒，燒脹而成的，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，稱為黏土陶粒。
(3)頁巖陶粒
又稱膨脹頁巖。以黏土質(zhì)頁巖、板巖等經(jīng)破碎、篩分，或粉磨后成球，燒脹而成的粒徑在5㎜以上的輕粗集料為頁巖陶粒。頁巖陶粒按工藝方法分為：經(jīng)破碎、篩分、燒脹而成的普通型頁巖陶粒;經(jīng)粉磨、成球、燒脹而成的圓球形頁巖陶粒。
黏土陶粒、粉煤灰陶粒、頁巖陶粒適用于保溫用的、結(jié)構(gòu)保溫用的輕集料混凝土，也可用于結(jié)構(gòu)用的輕集料混凝土。目前頁巖陶粒的主要用途是生產(chǎn)輕集料混凝土小型空心砌塊和輕質(zhì)隔墻板。
(4)垃圾陶粒
隨著城市不斷發(fā)展壯大，城市的垃圾越來越多，處理城市垃圾，成為一個(gè)日益突出的問題。垃圾陶粒是將城市生活垃圾處理后，經(jīng)造粒、焙燒生產(chǎn)出燒結(jié)陶粒?；?qū)⒗鵁尤胨嘣炝?，自然養(yǎng)護(hù)，生產(chǎn)出免燒垃圾陶粒。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、質(zhì)輕高強(qiáng)等特點(diǎn)。垃圾陶粒除了可制成墻板、砌塊、磚等新型墻體材料外，還可用作保溫隔熱、樓板、輕質(zhì)混凝土、水處理凈化等用途，具有廣闊的市場(chǎng)。
(5)煤矸石陶粒
煤矸石是采煤過程中排出的含碳量較少的黑色廢石，是我國排放量最大的固體廢棄物，其排放與堆積不僅占用大量耕地，同時(shí)對(duì)地表、大氣造成了很大污染。煤矸石的化學(xué)成分與黏土比較相似，煤矸石含有較高的碳及硫，燒失量較大。只有在一定溫度范圍內(nèi)才能產(chǎn)生足夠數(shù)量黏度適宜的熔融物質(zhì)，具有膨脹性能。根據(jù)它的特點(diǎn)，我國已研制出煤矸石陶粒。煤矸石陶粒是將符合燒脹要求的煤矸石經(jīng)破碎、預(yù)熱、燒脹、冷卻、分級(jí)、包裝而生產(chǎn)出來的。得到的陶粒產(chǎn)品質(zhì)量完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)，部分技術(shù)指標(biāo)超過國家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了國外同類產(chǎn)品質(zhì)量，該產(chǎn)品具有創(chuàng)新性、先進(jìn)行、屬環(huán)保類產(chǎn)品。
(6)生物污泥陶粒
污水處理廠處理完污水后所產(chǎn)生的、并含有大量的生物污泥，生物污泥有的制成農(nóng)用肥，有的直接用于綠化，也有的排放到海里或者焚燒，這樣會(huì)造成二次生態(tài)環(huán)境污染。以生物污泥為主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、燒結(jié)成的陶粒，稱為污水處理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土來燒制陶粒既節(jié)省黏土，又保護(hù)農(nóng)田，也起到了一定的環(huán)保作用。
(7)河底泥陶粒
大量的江河湖水經(jīng)過多年的沉積形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土，經(jīng)挖泥、自然干燥、生料成球、預(yù)熱、焙燒、冷卻制成的陶粒稱為河底泥陶粒。利用河底泥制造陶粒，不但會(huì)減少建材制造業(yè)與農(nóng)業(yè)用地爭土，而且還為河底泥找到了合理出路，解決了河底泥的二次污染問題，達(dá)到了廢棄物資源化的目的。
陶粒的性質(zhì)
陶粒是一種在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)發(fā)泡生產(chǎn)的輕骨料。它具有球狀的外形，表面光滑而堅(jiān)硬，內(nèi)部呈蜂窩狀，有密度小、熱導(dǎo)率低、強(qiáng)度高的特點(diǎn)。在耐火材料行業(yè)中，陶粒主要用于作隔熱耐火材料的骨料。
陶粒分為黏土陶粒、頁巖陶粒、粉煤灰陶粒和煤矸石陶粒。耐火材料主要使用頁巖陶粒，其化學(xué)成分為SiO?=58%-62%，A1?O?=19%-22%，F(xiàn)e?O?=7%-8%。物理性能：堆積密度400-510kg/m3，筒壓強(qiáng)度2.5MPa，耐火度1290℃，粒度10-5mm、5-3mm、3-1mm、1-0.3mm。
陶粒的制造
陶粒的生產(chǎn)包括原材料處理、配料、成型、預(yù)燒、焙燒、冷卻和篩分等過程。其中，最為重要的是焙燒過程。焙燒過程中，料球軟化并具有一定的黏度，料球中的發(fā)泡物質(zhì)產(chǎn)生氣體，促使料球膨脹，隨后冷卻形成多孔輕集料。
陶粒中各種化學(xué)成分的作用和控制范圍如下。
①陶粒中的熔質(zhì)物質(zhì)為SiO?、Al?O?，熔劑物質(zhì)為CaO、MgO、Fe?O?、K?O和Na?O等。熔質(zhì)物質(zhì)含量越低，需要焙燒的溫度越低。但比值過小時(shí)，液相黏度太小，膨脹氣體容易溢出，對(duì)發(fā)泡不利。熔質(zhì)與熔劑比值越高，需要焙燒溫度越高，液相黏度太高，也對(duì)發(fā)泡不利。經(jīng)驗(yàn)說明：熔質(zhì)和熔劑的比例為3.5-10時(shí)，有良好的膨脹性能。
②SiO?的含量宜控制在55%-65%，A1?O?的含量宜控制在13%-23%。
③CaO、MgO的含量宜控制在6%-8%。鈣、鎂是助熔物質(zhì)，起稀釋液相的作用。但是，鈣、鎂含量過高，縮小焙燒溫度范圍，降低發(fā)泡性能，并導(dǎo)致結(jié)圈。同理，K?O+Na?O的含量以2.5%-5.0%為佳。如果鉀、鈉過高，液相黏度太低，不利于膨脹。
④Fe?O?的含量4%-10%。Fe?O?含量過高，縮小焙燒溫度范圍;Fe?O?含量過低，發(fā)泡物質(zhì)含量不足，致使陶瓷的體積密度偏高。陶粒的膨脹類似于漂珠，也是碳-鐵氧化-還原反應(yīng)。
評(píng)論區(qū)
