（一）陶粒的基本概念
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。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。
陶粒的外觀顏色因所采用的原料和工藝不同而各異。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。因為生產(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。
（二）陶粒的種類
1、按陶粒的原料分
（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。或?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。
（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，同時對地表、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、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，這樣會造成二次生態(tài)環(huán)境污染。目前，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。
2、按陶粒的強(qiáng)度分
陶粒按強(qiáng)度分為高強(qiáng)陶粒和普通陶粒。
（1）高強(qiáng)陶粒
根據(jù)（輕集料及其試驗方法）GB/T 17431.1—1998新標(biāo)準(zhǔn)，高強(qiáng)陶粒是指強(qiáng)度標(biāo)號不小于25MPa的結(jié)構(gòu)用輕粗集料。其技術(shù)要求除密度等級、筒壓強(qiáng)度、強(qiáng)度標(biāo)號、吸水率有特定指標(biāo)外，其他指標(biāo)(顆粒級配、軟化系數(shù)、粒型系數(shù)、有害物質(zhì)含量等)與超輕、普通陶粒相同。生產(chǎn)高強(qiáng)陶粒時產(chǎn)量較低，耗能較大，附加值高，銷售價格比超輕陶粒、普通陶粒高50%左右。用高強(qiáng)陶粒配制高標(biāo)號及預(yù)應(yīng)力輕骨料混凝土必須均質(zhì)。
（2）普通陶粒
根據(jù)《輕集料及其試驗方法》GB/T 17431.1—1998新標(biāo)準(zhǔn)，普通陶粒是指強(qiáng)度標(biāo)號小于25MPa的結(jié)構(gòu)用輕粗集料。普通陶粒應(yīng)用較廣，市場潛力大。
3、按陶粒密度分
陶粒按密度分為一般密度陶粒、超輕密度陶粒、特輕密度陶粒三類。
（1）一般密度陶粒
一般密度陶粒是指密度大于500kg/m3的陶粒。它的強(qiáng)度一般相對較高，多用于結(jié)構(gòu)保溫混凝土或高強(qiáng)混凝土。
（2）超輕密度陶粒
超輕密度陶粒一般是指300～500kg/m3的陶粒。這種陶粒一般用于保溫隔熱混凝土及其制品。
（3）特輕密度陶粒
特輕密度陶粒是指小于300kg/m3的陶粒。它的保溫隔熱性能非常優(yōu)異，但強(qiáng)度較差。一般用于生產(chǎn)特輕保溫隔熱混凝土及其制品。
4、按陶粒形狀分
陶粒按形狀分為碎石型陶粒、圓球形陶粒和圓柱形陶粒。
（1）碎石形陶粒
碎石型陶粒一般用天然礦石生產(chǎn)，先將石塊粉碎、焙燒，然后進(jìn)行篩粉；也可用天然及人工輕質(zhì)原料如浮石、火山渣、煤渣、自然或煅燒煤矸石等，直接破碎篩分而得。
（2）圓球形陶粒
圓球形陶粒是采用圓盤造粒機(jī)生產(chǎn)。先將原料磨粉，然后加水造粒，制成圓球再進(jìn)行焙燒或養(yǎng)護(hù)而成。目前我國的陶粒大部分是這種品種。
（3）圓柱形陶粒
圓柱型陶粒一般采用塑性擠出成型。先制成泥條，再切割成圓柱形狀。這種陶粒適合于塑性較高的等黏土原料，產(chǎn)量相對較低。圓柱料坯若采用回磚窯焙燒，圓柱體在窯內(nèi)滾動成橢圓形。
5、按陶粒性能分
（1）高性能陶粒
高性能陶粒是指強(qiáng)度較高、吸水率較低、密度較小的焙燒或免燒陶粒。輕集料的資源豐富，品種繁多。它有天然輕集料、固體廢棄物輕集料和人造輕集料之分。根據(jù)它們的生成條件及性能看來，可以用來配制高性能混凝土的只有經(jīng)特殊加工的高性能陶粒。國外一般稱它為高性能輕集料，在我國也可稱它為高強(qiáng)陶粒。
高性能陶粒是采用合適的原材料，經(jīng)特殊加工工藝，所制造出的不同密度等級、高強(qiáng)度、低孔隙率、低吸水率的人造輕集料。這種輕集料的某些性能與普通密實集料相似，與普通輕集料相比性能更為優(yōu)越。
（2）普通性能陶粒
普通性能陶粒是相對于高性能陶粒而言。即它的強(qiáng)度比高性能陶粒略低�？紫堵事愿�、吸水率也高。但它的綜合性能仍優(yōu)于普通集料。
（三）陶粒的性能
顆粒之所以在全世界得到快速發(fā)展，是因為它具有其他材料所不具備的許多優(yōu)異性能，這一優(yōu)異性能，這一優(yōu)異性能使它具有了其他材料無法取代的作用。這些優(yōu)異性能有以下幾個方面。
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30.5～40.0Mpa。陶粒的最大特點(diǎn)是外表堅硬，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號粉煤灰陶�；炷恋拿芏葹�1600kg/m3左右，而相同標(biāo)號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、耐火性好，陶粒具有優(yōu)異的耐火性。
普通粉煤灰陶粒混凝土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%。
4、抗震性能好
陶�；炷劣捎谫|(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棟陶粒混凝土大板建筑均基本完好，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重要原因。1976年意大利費(fèi)留利地區(qū)發(fā)生9級的強(qiáng)烈地震，統(tǒng)計資料表明，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ㄖ䲟p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�；炷聊退帷A腐蝕和抗凍性能優(yōu)于普通混凝土。250號粉煤灰陶粒混凝土，15次凍融循環(huán)的強(qiáng)度損失不大于2%。1976年有關(guān)部門對全國自1985年以來所建的陶�；炷凉こ踢M(jìn)行了實測，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，測的碳化深度一般不大于30㎜，后期強(qiáng)度還可以繼續(xù)增長。由此可見，陶�；炷潦且环N優(yōu)良的建筑材料，應(yīng)大力推廣使用。
6、優(yōu)異的抗?jié)B性
據(jù)多次測試，陶�；炷恋目�?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)多次測試進(jìn)行比較，普通混凝土的抗?jié)B指數(shù)為B6，而陶�；炷羷t可達(dá)到B18至B25。1970年天津用20MPa的陶�；炷两ㄔ斓姆揽胀ǖ溃ㄉ�3m，地下水位0.9 m），至1980年檢查時沒有發(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。
7、優(yōu)異的抗堿集料反應(yīng)能力
陶�；炷敛坏透g（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)。每年國內(nèi)國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20世紀(jì)80年代，統(tǒng)計全國50萬座公路橋梁，其中有20萬座因堿集料反應(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，所以它在使用過程中不會與水泥發(fā)生堿集料反應(yīng)。至今為止，國內(nèi)外的陶粒混凝土建筑，還沒有發(fā)現(xiàn)一起堿集料反應(yīng)的事例。事實已經(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，延長建筑物的使用壽命。
8、適應(yīng)性強(qiáng)
經(jīng)國內(nèi)外幾十年生產(chǎn)實踐證明，根據(jù)各地資源條件不同，可分別采用黏土、頁巖、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，可按實際需要采用不同類型的陶粒配制不同密度和強(qiáng)度等級的無砂大孔、全輕、超輕鋼筋或預(yù)應(yīng)力混凝土；可以預(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�；炷羴碇谱�，這是其它任何一種新型墻體無法比擬的。
（四）陶粒的用途
陶粒具有優(yōu)異的性能，如密度低、筒壓強(qiáng)度高、孔隙率高，軟化系數(shù)高、抗凍性良好、抗堿集料反應(yīng)性優(yōu)異等。特別由于陶粒密度小，內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較均一，且具一定強(qiáng)度和堅固性，因而具有質(zhì)輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性（保溫、隔熱、隔音、隔潮）等多功能特點(diǎn)。利用陶粒這些優(yōu)異的性能，可以將它廣泛應(yīng)用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，還在繼續(xù)擴(kuò)大。在陶粒發(fā)明和生產(chǎn)之初，它主要用于建材領(lǐng)域，由于技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對陶粒性能的認(rèn)識更加深入，陶粒的應(yīng)用早已超過建材這一傳統(tǒng)范圍，不斷擴(kuò)大它的應(yīng)用新領(lǐng)域�，F(xiàn)在陶粒在建材方面的應(yīng)用，已經(jīng)由100%下降到80%，在其他方面的應(yīng)用，已占20%。隨著陶粒新用途的不斷開發(fā)，它在其他方面的比例將會逐漸增大。
(責(zé)任編輯：建筑小白) |
