人造轻骨料

人造轻骨料在国内生产应用及发展概况摘要：我国对轻骨料及轻骨料混凝土的开发研究,起步于上个世纪五十年代。半个世纪后的今天，节能、节土、利废、轻质多功能的人造轻骨料、轻骨料混凝土及其制品，广泛受到建筑业界的青睐。现将近二十余年的生产和发展情况介绍如下。...人造轻骨料在国内的生产应用及发展概况宋淑敏陈烈芳中国建筑学会轻骨料及轻骨料混凝土专业委员会1、前言众所周知混凝土是由胶结料、骨料（粗、细）、掺合料、外加剂、水等经过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。广泛用于现代土建工程中的铁路与公路的隧道、大桥、水利水电的大坝、电站、河道整治中的河堤、河坝、工业与民用建筑等各项工程中。随着科学技术的进步和建筑结构日新月异地发展、更新,新技术、新成果不断涌现,仅次于普通混凝土用量较大、干表观密度不大于1950kg／m3的轻骨料混凝土，以其轻质高强、保温隔热、耐火抗震、抗冻和抗碱骨料反应等优良的性能，特别是用工业废渣、城市废弃物等为主要原料生产的绿色轻骨料替代天然骨料配制混凝土,减少了对天然资源的消耗,保护环境等独特的经济、技术优势受到本领域相关人员的广泛关注。我国对轻骨料及轻骨料混凝土的开发研究,起步于上个世纪五十年代。半个世纪后的今天，节能、节土、利废、轻质多功能的人造轻骨料、轻骨料混凝土及其制品，广泛受到建筑业界的青睐。现将近二十余年的生产和发展情况介绍如下：2、国外情况美国是世界上生产人造轻骨料最早的国家。长期以来,无论在生产产品的质量上和数量上,一直处在领先地位。同时美国也是较早进行利用工业废弃物生产轻骨料研究的国家,成果也比较突出。八十年代后,年产量一直稳定在2300万立方米左右。美国80%的轻骨料用来生产砌块,占轻骨料应用市场的主导地位。其次很多的高层建筑也都是采用轻骨料混凝土建造的。如1967～1969年建造的52层、高218米、建筑面积为13万平米休斯敦贝壳广场大厦；1966～1973年建造的110层、高396米、世界上最受关注的建筑之一—纽约世贸易中心等。另外美国也是在桥梁工程中应用最多的国家,用轻骨料混凝土已修建了800多座桥梁。上世纪七十—八十年代,美国轻骨料的年产量近1700万立方米时,其在桥梁工程中的用量位于榜首。前苏联早在上世纪二十年代就开始研制人造轻骨料,发展速度较慢,远远落后于美国。70年赶上美国,75年超过美国，此时年产量已达到3600万立方米。八十年代末达到5000万立方米,是世界上生产轻骨料最多的国家。在前苏联有55%的大型墙板和95%的砌块都是用轻骨料混凝土制作的,用于围护结构。苏联解体后,随着经济的滑坡,使轻骨料的生产受到严重挫折,年产量有所减少,但是轻骨料混凝土在俄罗斯等国的民用建筑和桥梁工程中的应用依然十分广泛。北欧、西欧地区的人造轻骨料生产技术比较先进。如丹麦59年研制成功大型双筒回转窑窑内制粒焙烧工艺技术和设备,其年生产能力15～25万立方米。目前世界各地已建有该生产线50余条,其中欧洲就有34条,年总产量1000万立方米,占目前北欧,西欧地区年总产量的65%左右。英国63年就研制成功用烧结机生产人造轻骨料—烧结粉煤灰陶粒(Lytag),每条生产线年生产能力15～25万立方米。从八十年代末至今陆续在英国、荷兰、波兰、印度、中国等国家建成10余条生产线。北欧、西欧地区人造轻骨料混凝土应用技术,特别是在桥梁结构工程中的应用技术更具特色。德国、荷兰早在上个世纪六十年代末就将轻骨料混凝土应用于大跨径桥梁上。挪威自87年以来,已经用高强轻骨料混凝土建造了11座桥梁,其中99年建成的2座世界上最长的悬臂法施工的桥梁,主跨分别为301米和298米,在其中部的184米和224米段，采用了密度为1940kg/m3、LC60级的轻骨料混凝土,是当今世界上结构轻骨料混凝土应用技术水平最高的国家之一。日本是个多地震的国家,十分重视轻骨料混凝土在各种工程中的应用。二十世纪六十年代后期,才开始生产人造轻骨料。与欧美等国家相比,虽然起步较晚,但发展速度很快。如65年年产量180万立方米,69年就达到280万立方米,从64年到83年的二十年间,360例轻骨料混凝土工程中,88%是用于桥梁工程。最著名的横滨亮马大厦是93年建成的,70层、高296米,成为当时日本最高的建筑。近几年来,又将轻骨料混凝土用于铁路桥梁工程,新建或改建5座新干线铁路桥梁。在研制生产低吸水率,高强度的高性能轻骨料方面也颇有建树。基于原料资源、环保要求、产业结构等诸多原因的制约,日本的人造轻骨料呈现供不应求的局面,每年要进口近100万立方米,成为世界上人造轻骨料第一进口大国。3、国内情况我国幅员辽阔,资源相当丰富,具备发展各种类别轻骨料的优越条件。虽然我国人造轻骨料及其混凝土的发展已有半个多世纪，但速度极为缓慢。在这五十余年的发展过程中，随着我国经济建设的脉搏、经济改革的机遇，时起时伏，极不稳定，步履维艰，各项技术相对落后。不论是生产技术、设备、规模、能耗、劳动生产率等等，与某些先进国家相比，差距还是很大的。3.1生产和发展概况早期鉴于各种原因,我国人造轻骨料的生产和发展经历了艰难的几起几落极不稳定阶段,到八十年代中期才得到迅速发展。近二十年来，随着墙材革新与建筑节能的深入以及高层建筑、框架建筑、大型桥梁等建筑业的快速发展，为轻骨料提供了较大发展空间。生产和发展概况如下列图表（1）、（2）、（3）、（4）所示：年产量（2）产品结构变化（3）产品性能结构年份产品主要性能市场需求1984普通型700～800级80％900级10％600级10％作保温及结构保温工程用超轻陶粒1995超轻200～500级：80％普通型600～700级：20％超轻陶粒和结构工程用高强陶粒1997～2007超轻、普通及高强陶粒超轻、普通、高强（4）企业规模结构由图表可知：84年全国人造轻骨料年产量60万立方米，其中55%产量是由占生产厂家总数的75%、生产规模1.5～2.0万立方米/年的生产线完成的。那时的产品性能较单一，不论是页岩陶粒,还是粘土陶粒和粉煤灰陶粒,均属普通型人造轻骨料。密度等级80%是700～800级。由于企业规模小，生产工艺简陋，设备制作粗糙，甚至没有冷却设备，生产能耗高，操作环境差，劳动强度大，生产效率低。产品颗粒不分级，特别是用单棍制粒机造粒的粘土陶粒，普遍呈短柱状，粒形系数很差，其筒压强度较低，吸水率偏高，匀质性差。若用于保温和结构保温工程中，密度大，保温性能差，不能满足使用要求；在结构工程中应用，骨料强度又低，仅可配制LC25混凝土。业内人士形容这类人造轻骨料为：高不成，低不就。这在某种程度上影响了人造轻骨料的进一步发展。此时，一批由国家投资兴建的大型烧结粉煤灰陶粒厂，由于各种因素（原因十分复杂，包括技术、管理和市场等）导致相继停产或倒闭，使我国人造轻骨料工业遭受了一次较大的挫折。八十年代末到九十年代初，堆积密度小于500kg/m3的超轻陶粒研制成功并投放市场，适应了当时墙体材料革新、建筑节能的需要，用其配制表观密度1200～1400kg/m3以下的结构保温轻骨料混凝土，满足了制作密度等级600～800级轻骨混凝土小砌块的要求。这种小砌块是取代烧结普通粘土砖最有发展前途的墙体材料，市场容量相当大。一批由乡镇或个体承办的年产1～5万立方米超轻陶粒的小厂（生产规模多数为1.5～2.0万立方米/年），在新疆、云南、北京、天津等地大量涌现出来。在此期间，又从丹麦引进年产18.8万立方米超轻陶粒生产线的广州华穗轻质陶粒制品厂建成并投产，到九五年全国人造轻骨料的年产量达到200万立方米,与八四年相比,增加了2.5倍,其中有75%约150万立方米都是粘土陶粒。全国生产人造轻骨料生产厂家总数的82%都是生产规模1.5～2.0万立方米/年的小厂。这种小型工厂投资小，见效快，便于就地取材，适宜乡镇及个体建线生产，其发展势头有增无减，持续很长时间。近十几年来，随着墙材革新和建筑节能的深入、‘禁实’工作力度逐步加大、‘加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展能力’基本国策的实施，人造轻骨料再次遇到发展生产的良机，特别是利用工业废弃物、江河湖海淤泥、建筑垃圾、城市污泥等为主原料的生产技术日趋成熟、高强轻骨料研制成功並投放市场更为人造轻骨料工业的发展注入了活力，又一批2～20万立方米/年的生产线陆续建成。2005年时，全国人造轻骨料年产量达到400万立方米。由于节能减排、淘汰落后生产力、‘禁粘’等的需要，国土资源部、国家发改委于06年12月12日联合印发《关于发布实施[限制用地项目目录（2006年本）]和[禁止用地项目目录（2006年本）]的通知》中，5.0万立方米/年以下人造轻骨料（陶粒）生产线也在限制用地目录内。近几年建厂生产规模都是大于5.0万立方米/年。这期间一批年产2.0万立方米及以下的粘土陶粒小厂几乎全部被清除出局。此时的产品结构、产品性能结构、企业结构都发生了较大变化，有了较大改善和提高，基本满足市场应用的各种需求。到2007年年底，人造轻骨料的在线产量维持在400万立方米/年左右。目前还有为数不少生产线正在建设和立项筹备中。予计2010年年产量可达到500万立方米左右。众所周知，任何行业的发展大体都经历过从量的积累到质的飞跃过程，同样人造轻骨料行业也应该不例外。从萌芽到茁壮成长，虽然历尽了艰辛、跌宕起伏的磨练，取得一定成绩，尽管我国能够生产出在品种和质量上能与世界上任何一个国家媲美的人造轻骨料，但还是不尽如人意。量的积累还达不到足以促使质的飞跃。六十年的发展，年生产能力不足500万立方米，如全部用于围护结构上，仅折合50亿块左右标准砖，只占整个墙材总量的千分之一，微乎其微，不占什么地位。另外行业总体水平比较低，真正具规模的企业并不多，年产能力10万和10万以上的企业，更是屈指可数，绝大部分是中、小型企业。极难在生产技术与装备水平、能耗、劳动生产率、企业管理水平、应用技术开发等方面取得高层次发展。比如水泥行业的若干先进生产节能技术、多通道喷嘴等等，因人造轻骨料的生产规模小，难为借用。其生产工艺、技术装备、产品研发等基本还停留早期的研究水平，这在某种程度上已成为人造轻骨料工业发展的羁绊，也是必需要面对的现实。党的十六届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划建议》，提出了“十一五”时期经济社会发展的主要目标，我国建设和发展的任务相当繁重。随着我国国民经济快速协调健康发展和社会全面进步，向全面建设小康社会目标的迈进，必将为我国各行各业的发展带来千载难逢的发展机遇。人造轻骨料工业的发展也将会有更大的发展空间。特别是中华人民共和国建设部令第143号《民用建筑节能管理规定》的发布和实施，对节能、节土、利废的轻质多功能新型墙体材料的需求呈逐年增长趋势，必将拉动人造轻骨料行业大发展，其前景非常广阔。3.2各地区生产概况陶粒企业的分布区域，据不完全统计，已有100余家陶粒生产企业分布在全国25个省市。上规模的企业或生产企业数量较多的地区主要在北京、天津、黑龙江、内蒙、新疆、广东、上海、江苏、浙江、湖北、云南等地，最近由于北京地区“禁粘”“禁页岩”，环保之故，在京津地区于上世纪90年代初兴建起来的一大批以耕土为原料规模2万m3/y以下陶粒企业均相继停产。目前各地区陶粒的生产能力约为：东北地区100万m3/y,品种以页岩陶粒为主其次是粉煤灰陶粒；华北地区60万m3/y,品种以粉煤灰、页岩陶粒为主，其次是粘土陶粒；西北地区40万m3/y，品种为页岩和粘土陶粒；西南地区30万m3/y,所用原料是矿区剥离废弃物和页岩；中南地区100万m3/y,品种以淤泥陶粒和页岩陶粒为主；华东地区70万m3/y,其品种主要是淤泥陶粒和页岩陶粒。3.3若干企业生产工艺目前的人造轻骨料主要采用焙烧法生产，其生产工艺过程可简化为：造粒（原料处理）、焙烧、冷却、成品。根据原料的性能选择处理、焙烧、冷却、成品的方法。3.3.1.广州华穗轻质陶粒制品八十年代中期，我国引进丹麦史密斯公司超轻粘土陶粒生产设备和技术，88年投产，建成当时我国人造轻骨料生产规模最大