中國建筑科學(xué)研究院　龔洛書

提要：本文回顧了20世紀50年代以來，我國輕集料工業(yè)的發(fā)展；科研和標準化工作所取得的成果；應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展以及存在的主要問題。對21世紀發(fā)展的目標，發(fā)展的條件和機遇提出自己的看法，同時，展望了我國輕集料混凝土技術(shù)輝煌的發(fā)展前景。
　　關(guān)鍵詞：輕集料混凝土　　人造輕集料　　綠色輕集料　　新性能輕集料

　　我國的輕集料混凝土技術(shù)經(jīng)歷了半個多世紀的發(fā)展，取得了可喜的成績，也存在不少令人焦慮的問題。在這新世紀剛來臨之際，回顧過去，展望未來，將使我們更加振奮精神去迎接新的世紀。

　　1. 20 世紀回顧

　　1.1 從無到有，建立了自己了輕集料技術(shù)發(fā)展體系
　　輕集料品種繁多，原材料來源復(fù)雜。各國根據(jù)自己的特點，都有自己發(fā)展輕集料技術(shù)的一套辦法。我國各種輕集料的資源非常豐富，天然輕集料、工業(yè)廢料輕集料和人造輕集料的原材料比比皆是。受資金和技術(shù)等條件的限制，在20世紀80年代前我們著重于天然和工業(yè)廢料輕集料的開發(fā)和應(yīng)用，當然也十分重視人造輕集料生產(chǎn)技術(shù)的研究。
　　由于天然和工業(yè)廢料輕集料性能有一定局限性，且隨著輕集料在工程中應(yīng)用水平的日益提高，經(jīng)過長期研究和摸索，至今我國已基本形成一個以地方資源(頁巖和粘土)及某些工業(yè)廢料(粉煤灰)為主要原材料，以回轉(zhuǎn)窯為主要生產(chǎn)設(shè)備的人造輕集料的生產(chǎn)體系，為今后輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的大發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。
　　1.2 生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展到一定水平
　　輕集料及其混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)在上世紀50年代前一無所有。雖然，從50年代中期開始，對輕集料混凝土的研究與應(yīng)用已逐步展開，人造輕集料的研制及其在保溫絕熱墻體中的應(yīng)用已受到重視。但生產(chǎn)和應(yīng)用水平都是很低的。到70年代末，80年代初，人造輕集料的年產(chǎn)量長期徘徊在40萬方立米左右；最高強度標號為300#的輕集料混凝土在工程上應(yīng)用還很少。
　　但隨著我國國民經(jīng)濟和科研工作的深入發(fā)展，至90年末人造輕集料的年產(chǎn)量已迅速發(fā)展到300多萬立方米，且在應(yīng)用水平上也有顯著提高。以應(yīng)用量達80%以上的輕集料混凝土小砌塊墻體來說，由于超輕陶粒的普遍推廣，其保溫性能都大大優(yōu)于80年代以前的水平。雖然，這個時期結(jié)構(gòu)輕集料混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用，在總量比例方面看是下降了，但其應(yīng)用水平卻大大提高了。CL30-CL40的高強輕集料混凝土已在高層、大跨的土木工程中較多的應(yīng)用了。現(xiàn)在CL50以上的高強、高性能輕集料混凝土的研究開發(fā)已經(jīng)起動。
　　1.3 在大量科研基礎(chǔ)上，標準化體系已基本建立
　　與普通混凝土不同，輕集料的多孔性給其混凝土及結(jié)構(gòu)的技術(shù)性能帶來諸多的特殊性。從上世紀70年代末開始，在國家有關(guān)部、委的積極支持下，對我國各地區(qū)的各種輕集料及其混凝土的各種技術(shù)性能和構(gòu)性的基本性能進行全面系統(tǒng)的試驗研究，同時，對60年代以來，我國輕集料混凝土在工業(yè)與民用建筑、橋梁等工程中的應(yīng)用，重點進行了調(diào)查研究，并在此基礎(chǔ)上編制了相應(yīng)的技術(shù)標準和規(guī)程、規(guī)范。
　　到80年代末已初步形成了從原材料到混凝土材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工所必要的標準化體系。其中，有的已在90年代又進行了修編，使之更為完善。
　　近年琰，尚缺的輕集料混凝土在橋梁中的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，也在各有關(guān)單位的大力支持下，正在加緊編制。

　　2、主要問題和差距

　　2.1 輕集料產(chǎn)量仍然很低
　　據(jù)資料介紹，上世紀70年代，一些發(fā)達國家輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用正處于顛峰期。美國年產(chǎn)量曾達2300萬立方米，80年代末原蘇聯(lián)則迅速發(fā)展到5000多萬立方米，其中人造輕集料約占85%。到90年代末，美、蘇和歐州一些國家，由于能源、環(huán)保及工程建筑飽和等因素的影響，輕集料的產(chǎn)量基本上不增長，有的則大幅下降。例如，蘇聯(lián)解體，經(jīng)濟大幅度下滑，很多輕集料生產(chǎn)廠紛紛關(guān)閉。目前，除俄羅斯及獨聯(lián)體各國的年產(chǎn)量尚無據(jù)可查外，據(jù)介紹，日本國產(chǎn)僅約100萬立方米，英國年用量約為250萬立方米，美國從1993-1998年的年產(chǎn)量則約為500-550萬立方米。
　　雖然，我國人造輕集料的生產(chǎn)早已擺脫低產(chǎn)量、長期徘徊的陰影，目前正處在上升發(fā)展時期。但作炎一個擁有13億人口且國民經(jīng)濟建設(shè)正在迅速發(fā)展的大國來說，年產(chǎn)300萬立方米的輕集料確是太少了。很多地區(qū)早已發(fā)現(xiàn)，很多工程建設(shè)需要輕質(zhì)高強的人造輕集料，由于找不到生產(chǎn)廠家，或由于有的廠家不能連續(xù)大量供貨，需要從外地(或國外)購入，增加造價，或由于質(zhì)量不能滿足使用要求，而無法采用。
　　顯然，這個問題已經(jīng)成了當前影響輕集料混凝土應(yīng)用技術(shù)迅速發(fā)展的主要障礙。
　　2.2 工藝設(shè)備落后
　　在人造輕集料生產(chǎn)工藝和設(shè)備的研制方面，雖然早已解決了超輕陶粒和高強陶粒的生產(chǎn)和質(zhì)量問題，但與國外相比，在工藝和設(shè)備方面差距卻是較大的。我們的陶粒廠不僅生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)量低，而且能耗大，污染嚴重，設(shè)備簡陋。早在上世紀70年代，國外的人造輕集料生產(chǎn)廠已向大型化方向發(fā)展。現(xiàn)在一些年產(chǎn)50-100萬立方米的陶粒廠已屢見不鮮，而我們年產(chǎn)5萬立方米以上的陶粒廠在全部陶粒廠中僅占10%左右。
　　對90年代以前引進的一些新的生產(chǎn)工藝，如窯內(nèi)成球工藝，未能及時跟蹤研究，消化吸收，為我所用。對致使這種既節(jié)能，成本也較低的新工藝，至今未能在我國開花結(jié)果。
　　對90年代以來的一些新工藝，包括無膠結(jié)料的全粉煤灰輕集料，不吸水或吸水很少的高性能輕集料，以及人造輕集料生產(chǎn)的大型化和全自動化等的研究，都還未能引起普遍關(guān)注，真正列入我們的議事日程。
　　另外，對諸如節(jié)約能源的非煅燒粉煤灰輕集料的生產(chǎn)與應(yīng)用的研究，在我國起步并不晚，但因存在一些問題，未能繼續(xù)深入研究，而幾乎束之高閣，至今沒有突破性的新進展。
　　2.3 新技術(shù)研究進展緩慢
　　假如說，我們承認陶粒生產(chǎn)工藝與設(shè)備方面與國外存在著較大差距；那么，更應(yīng)該承認，在輕集料新品種，新技術(shù)有研究與應(yīng)用方面差距更大了。
　　長期以來，我國的輕集料混凝土主要在一般工業(yè)與民用房屋建筑中應(yīng)用，且較多是用在小砌塊和條板的墻體中。在高層建筑和大跨度的橋梁中應(yīng)用則很少。
　　雖然，現(xiàn)在，也能配制出抗壓強度達70Mpa的結(jié)構(gòu)輕集料混凝土，但在工程中實際只用到CL40。在橋梁工程中的應(yīng)用近幾年雖有所突破，最大跨度僅達35m。全用輕集料混凝土的工程(包括橋梁、橋面板、承臺、橋墩、基礎(chǔ))和在舊橋改造中(修復(fù)、加固、加寬等)應(yīng)用仍然很少。在采油平臺，水上漂浮物，船塢等特殊工程中應(yīng)用更未見有所突破。
　　高強輕集料新品種、高性能輕集料的研制和應(yīng)用進展緩慢。在工程施工中，混凝土的澆灌技術(shù)，大量仍采用常規(guī)的方法，泵送混凝土技術(shù)應(yīng)用很少，尚未能適應(yīng)現(xiàn)代化施工的要求。

　　3、新世紀展望

　　3.1 總的目標
　　毫無疑義，必須考慮的一個重要問題，是我們不能再像以前那樣，關(guān)起門來，考慮我們自己的事了。和其它行業(yè)一樣，在加WTO以后，我們建筑業(yè)市場將更加開放，輕集料行業(yè)也將面臨著與國外同行在各方面的競爭。
　　因此，我們應(yīng)該在已經(jīng)取得成就的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢，保持或超過以前每年平均增長20%的發(fā)展速度，爭取在21世紀，用10-15年時間，使我國輕集料及輕集料混凝土技術(shù)趕上或超過發(fā)達國家曾達到最高發(fā)展水平。
　　3.2 機遇和條件
　　我國的工程建設(shè)持續(xù)發(fā)展和加入WTO是前所未有的機遇。我們要很好把握這個時機，可能給我國的輕集料工業(yè)帶來比以前更高的發(fā)展速度。
　　這個機遇給我們帶來至少如下三個有利條件：
　　⑴資金條件―資金是事業(yè)發(fā)展的重要條件之一。以前我們的發(fā)展只能靠國家投資一條路子，現(xiàn)在路子更多了。國內(nèi)一些有遠見的企業(yè)家已經(jīng)看準了這塊尚未被人完全認識和開發(fā)的處女地――輕集料市場，有的已開始行動。國外有一些企業(yè)家也正躍躍欲試，談合作、談投資、談技術(shù)轉(zhuǎn)讓、談建廠的越來越多。可預(yù)見，不久的將來，投資的熱潮是會到來的。
　　⑵技術(shù)條件―如前所述，經(jīng)過半個世紀的努力，我們?nèi)〉玫某煽兒徒?jīng)驗，已為我們今后的大發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。加入WTO后，國外輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用的一些新技術(shù)，也會直接進入我國的市場，這對我國輕集料技術(shù)的發(fā)展將有更大的促進。這幾年，美國林-楊公司的介入已經(jīng)可以充分說明這個問題。
　　⑶市場條件―國內(nèi)外大量的工程實踐已經(jīng)證明，輕集料混凝土是一種比普通混凝土具有更優(yōu)越性能和更高經(jīng)濟價值的一種新型建筑材料。但由于種種原因特別是人的保守思想，嚴重阻礙著它的應(yīng)用市場的發(fā)展。加入WTO后，國外輕集畔混凝土技術(shù)的應(yīng)用于經(jīng)驗對擴大我國這方面的市場，必將有更大的促進。更大的撞開這個市場的大門，我國輕集料工業(yè)一定會有更大的發(fā)展。
　　3.3 可能的發(fā)展途徑
　　這種新的機遇和發(fā)展條件下，面對我國蓬勃發(fā)展的工程建設(shè)，20世紀70年代出現(xiàn)在發(fā)達國家的輕集料混凝土技術(shù)大發(fā)展問題，在進入21世紀的初期必將在我國出現(xiàn)。基于這個看法，我們預(yù)計：
　　⑴輕集料品種的結(jié)構(gòu)組成將有較大變化。
　　?天然輕集料產(chǎn)量將大幅度降低；
　　?以粉煤灰、尾礦粉和河川污泥為主要原料的綠色輕集料將大量推廣應(yīng)用；
　　?高強度比、低吸水率的高性能輕集料將完成研究開發(fā)到應(yīng)用的全過程；
　　?綠色超輕陶粒將成為生產(chǎn)量最大的人造輕集料；
　　?綠色破啐型高強度高性能陶粒將投入生產(chǎn)；
　　?非煅燒粉煤灰輕集料將成為輕集料族的正式成員；
　　?15-20年后，我國人造輕集料的年產(chǎn)量將達5000萬立方米以上，居世界首位；
　　?人造輕集料的成本將大幅度降低。
　　⑵輕集料生產(chǎn)工藝設(shè)備有新的發(fā)展
　　?原材料的微米磨細技術(shù)和無膠結(jié)料陶粒成球技術(shù)得到推廣應(yīng)用；
　　?破碎型陶粒的破碎新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用；
　　?利用化學(xué)工業(yè)廢料加工成的節(jié)能燃料將成功開發(fā)、應(yīng)用；
　　?單機年產(chǎn)量為10-20萬立方米的多功能陶粒生產(chǎn)設(shè)備將重點發(fā)展；
　　?陶粒生產(chǎn)設(shè)備向自動化、無污染的方向發(fā)展取得顯著成績。
　　⑶輕集料混凝土及其應(yīng)用技術(shù)迅速發(fā)展
　　?一般強度等級的結(jié)構(gòu)輕集料混凝土將高性能化；
　　?CL40以上的高強性能陶粒混凝土廣泛應(yīng)用；
　　?結(jié)構(gòu)輕集料混凝土泵送施工將普及；
　　? 綠色超輕陶粒混凝土小砌塊和輕質(zhì)條板在墻改材料將占主導(dǎo)地位；
　　?結(jié)構(gòu)輕集料混凝土在多、高層房屋建筑(含鋼結(jié)構(gòu))的樓板、墻體工程中較多應(yīng)用；
　　?高強、高性能輕集料混凝土在橋梁工程(含立交橋、高架橋)中更多地應(yīng)用；特別是在舊橋的改造、修補、加固和擴建中應(yīng)用將更為廣泛；
　　?高性能陶粒混凝土在采油平臺、水上漂浮物、船塢等特殊工程中已較多應(yīng)用。
　　⑷輕集料混凝土技術(shù)的科研、設(shè)計及標準化工作進一步深化
　　?大專院校成了輕集料及其混凝土技術(shù)科學(xué)研究的主導(dǎo)力量；
　　?輕集料，及其混凝土技術(shù)的標準及規(guī)程、規(guī)范配套齊全，幾經(jīng)修訂，已更為完善；
　　?輕集料混凝土房屋和橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計已電腦化。