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| 陶粒 |
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陶粒，顧名思義，就是陶質的顆粒。陶粒的外觀特徵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，這層外殼呈陶質或釉質，具有隔水保氣作用，並且賦予陶粒較高的強度。
因為生產陶粒的原料很多，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。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。
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。
輕質性是陶粒許多優良性能中最重要的一點，也是它能夠取代重質砂石的主要原因。陶粒的內部結構特徵呈細密蜂窩狀微孔。這些微孔都是封閉型的，而不是連通型的。它是由於氣體被包裹進殼內而形成的，這是陶粒質輕的主要原因。
陶粒的細小顆粒部分稱為陶砂。在陶粒中有許多小於5㎜的細顆粒，在生產中用篩分機將這部分細小顆粒篩分出來，習慣上稱之為陶砂。陶砂的密度略高，化學和熱穩定性好。陶砂主要用於代替天然河砂或山砂配製輕集料混凝土、輕質砂漿，也可作耐酸、耐熱混凝土細集料。主要品種有黏土陶砂頁岩陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶砂的目的也是為降低建築物自重。陶砂也可用於無土栽培和工業過濾。
基本信息
中文名； 陶粒
外文名； Ceramsite
拼音； táo lì
釋義； 陶質的顆粒
外觀； 圓形或橢圓形球體，不規則碎石狀
表面； 一層堅硬的外殼
特點； 品種多，顏色多
粒徑； 一般為5~20mm
簡介
陶粒是一種在迴轉窯中經發泡生產的輕骨料。它具有球狀的外形，表面光滑而堅硬，內部呈蜂窩狀，有密度小、熱導率低、強度高的特點。在耐火材料行業中，陶粒主要用於作隔熱耐火材料的骨料。
陶粒自身的堆積密度小於1100kg/m，一般為300~900kg/m。以陶粒為骨料製作的混凝土密度為1100~1800kg/m，相應的混凝土抗壓強度為30.5~40.0Mpa。陶粒的最大特點是外表堅硬，而內部有許許多多的微孔。這些微孔賦予陶粒質輕的特性。200號粉煤灰陶粒混凝土的密度為1600kg/m左右。我國陶粒砂主要用於石油支撐劑，也是需求量最大的陶粒砂品種之一，也叫石油壓裂支撐劑陶粒砂。
陶粒具有優異的性能，如密度低、筒壓強度高、孔隙率高，軟化係數高、抗凍性良好、抗鹼集料反應性優異等。特別由於陶粒密度小，內部多孔，形態、成分較均一，且具一定強度和堅固性，因而具有質輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性等多功能特點。利用陶粒這些優異的性能，可以將它廣泛應用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門，應用領域越來越廣，還在繼續擴大。
在陶粒發明和生產之初，它主要用於建材領域，由於技術的不斷發展和人們對陶粒性能的認識更加深入，陶粒的應用早已超過建材這一傳統範圍，不斷擴大它的應用新領域。陶粒在建材方面的應用，已經由100%下降到80%，在其他方面的應用，已占20%。隨着陶粒新品質、新用途的不斷開發，它在其他方面的比例將會逐漸增大。
性能 陶粒之所以在全世界得到快速發展，是因為它具有其他材料所不具備的許多優異性能，這一優異性能使它具有了其他材料無法取代的作用。這些優異性能有以下幾個方面。
保溫、隔熱
華文陶粒提供的陶粒由於內部多孔，故具有良好的保溫隔熱性，用它配製的混凝土熱導率一般為0.3~0.8W/(m·k)，比普通混凝土低1~2倍。所以，陶粒建築都有良好的熱環境。
耐火性優異
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、耐火等性能於一體，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製耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高溫下，陶粒混凝土能維持常溫下強度的85%。而普通混凝土只能維持常溫下強度的35%~75%。
抗震性好
陶粒混凝土由於質量輕，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築均基本完好，並能照常使用。而其周圍相當數量的磚混建築都不同程度地受到震害。這雖然與建築結構體系有關，但是陶粒混凝土具有優良的抗震性能也是一個重要原因。1976年意大利費留利地區發生9級的強烈地震，統計資料表明，磚混建築物損壞率達40%~60%，框架結構黏土空心磚建築損壞率為33%，而陶粒混凝土建築損壞率只有5%。陶粒的抗震性能由此可見。
吸水率低，抗凍性能和耐久性能好
陶粒混凝土耐酸、鹼腐蝕和抗凍性能優於普通混凝土。250號粉煤灰陶粒混凝土，15次凍融循環的強度損失不大於2%。1976年有關部門對全國自1985年以來所建的陶粒混凝土工程進行了實測，結果表明，無論是預製的還是現澆的，室內的與室外的，所含鋼筋均未鏽蝕，測的碳化深度一般不大於30mm，後期強度還可以繼續增長。由此可見，陶粒混凝土是一種優良的建築材料，應大力推廣使用。
抗滲性優異
據多次測試，陶粒混凝土的抗滲性能優於普通混凝土。以20MPa陶粒混凝土與普通混凝土為例，經多次測試進行比較，普通混凝土的抗滲指數為B6，而陶粒混凝土則可達到B18至B25。1970年天津用20MPa的陶粒混凝土建造的防空通道(深3m，地下水位0.9 m)，至1980年檢查時沒有發現滲漏現象。寧波建造的兩條20MPa陶粒混凝土囤船(載重量80t)，水上作業13年，從未出現滲漏現象。因此陶粒混凝土是製作水壩，地下工程的優良建築材料之一。
抗鹼
陶粒混凝土不但耐腐蝕(酸、鹼)性能優於普通混凝土。而且具有優異的抗鹼集料反應能力。
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雲石、石灰石或其他含有SiO2的岩石，如蛋白石、火山岩等，水泥中的鹼就會和這些集料發生鹼集料反應，引起岩石礦物解體或造成膨脹使混凝土開裂而崩潰，造成建築破壞。這就是鹼集料反應。每年國內國外都有大量的建築物因混凝土的鹼集料反應而損毀。美國20世紀80年代，統計全國50萬座公路橋樑，其中有20萬座因鹼集料反應造成不同程度的毀壞。全世界每年因鹼集料反應造成的損失可以達上千億美元。
由於陶粒不含有這些火性岩石成分，鹼含量也非常低，所以它在使用過程中不會與水泥發生鹼集料反應。國內外的陶粒混凝土建築，還沒有發現一起鹼集料反應的事例。事實已經表明，陶粒具有優異的抗鹼集料反應能力，可在一定程度上增加安全性，延長建築物的使用壽命。
適應性強
經國內外幾十年生產實踐證明，根據各地資源條件不同，可分別採用黏土、頁岩、粉煤灰或其他固體廢棄物生產陶粒。根據用途不同和市場需要，可以生產不同堆積密度和粒度的陶粒產品(超輕陶粒、結構保溫用陶粒、結構用陶粒)，也可生產有特殊用途的陶粒，如耐高溫陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。
在使用陶粒時，可按實際需要採用不同類型的陶粒配製不同密度和強度等級的無砂大孔、全輕、超輕鋼筋或預應力混凝土。可以預製成各種類型的牆體製品和建築構件，也可用於填充，現澆，滑模等施工作業。對於各種建築體系，如框架填充或自承重砌塊建築、一模三板、全裝配大板、內澆外掛、全線澆滑模建築等都能適用。任何建築物中的牆體(砌塊、外牆板、內隔牆條板)，樓板、屋面板、樑柱和部分基礎等，都可用陶粒混凝土來製作，這是其它任何一種新型牆體無法比擬的。
種類
按原料分類 (1)鋁釩土陶粒砂(石油支撐劑陶粒砂)
其主要是以優質鋁釩土、煤等多種原材料，經過破碎，細碎，粉磨、制粒和高溫燒結等多道工藝製作而成，具有耐高溫、高壓、強度高、導流能力強、及耐腐蝕等特點，主要用於油田井下支撐，以增加石油天然氣的產量，屬環保產品。是天然石英砂、玻璃球、金屬球等中低強度支撐劑的替代品，對增產石油天然氣有良好效果。
(2)黏土陶粒
以黏土、亞黏土等為主要原料，經加工制粒，燒脹而成的，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，稱為黏土陶粒。
(3)頁岩陶粒
又稱膨脹頁岩。以黏土質頁岩、板岩等經破碎、篩分，或粉磨後成球，燒脹而成的粒徑在5㎜以上的輕粗集料為頁岩陶粒。頁岩陶粒按工藝方法分為:經破碎、篩分、燒脹而成的普通型頁岩陶粒;經粉磨、成球、燒脹而成的圓球形頁岩陶粒。
黏土陶粒、粉煤灰陶粒、頁岩陶粒適用於保溫用的、結構保溫用的輕集料混凝土，也可用於結構用的輕集料混凝土。頁岩陶粒的主要用途是生產輕集料混凝土小型空心砌塊和輕質隔牆板。
(4)垃圾陶粒
隨着城市不斷發展壯大，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後，經造粒、焙燒生產出燒結陶粒。或將垃圾燒渣加入水泥造粒，自然養護，生產出免燒垃圾陶粒。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、質輕高強等特點。垃圾陶粒除了可製成牆板、砌塊、磚等新型牆體材料外，還可用作保溫隔熱、樓板、輕質混凝土、水處理淨化等用途，具有廣闊的市場。
(5)煤矸石陶粒
煤矸石是採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。只有在一定溫度範圍內才能產生足夠數量黏度適宜的熔融物質，具有膨脹性能。根據它的特點，我國已研製出煤矸石陶粒。
煤矸石陶粒是將符合燒脹要求的煤矸石經破碎、預熱、燒脹、冷卻、分級、包裝而生產出來的。得到的陶粒產品質量完全符合國家標準，部分技術指標超過國家標準，達到了國外同類產品質量，該產品具有創新性、先進行、屬環保類產品。
(6)生物污泥陶粒
污水處理廠處理完污水後所產生的、並含有大量的生物污泥，生物污泥有的製成農用肥，有的直接用於綠化，也有的排放到海里或者焚燒，這樣會造成二次生態環境污染。以生物污泥為主要原材料，採用烘乾、磨碎、成球、燒結成的陶粒，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省黏土，又保護農田，也起到了一定的環保作用。
(7)河底泥陶粒
大量的江河湖水經過多年的沉積形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土，經挖泥、自然乾燥、生料成球、預熱、焙燒、冷卻製成的陶粒稱為河底泥陶粒。利用河底泥製造陶粒，不但會減少建材製造業與農業用地爭土，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，達到了廢棄物資源化的目的。
(8)粉煤灰陶粒
以固體廢棄物為主要原料，加入一定量的膠結料和水，經加工成球，燒結燒脹或自然養護而成，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，簡稱粉煤灰陶粒。
按強度分類 陶粒按強度分為高強陶粒和普通陶粒。
(1)高強陶粒
根據(輕集料及其試驗方法)GB/T 17431.1-1998新標準，高強陶粒是指強度標號不小於25MPa的結構用輕粗集料。其技術要求除密度等級、筒壓強度、強度標號、吸水率有特定指標外，其他指標(顆粒級配、軟化係數、粒型係數、有害物質含量等)與超輕、普通陶粒相同。生產高強陶粒時產量較低，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。用高強陶粒配製高標號及預應力輕骨料混凝土必須均質。
(2)普通陶粒
根據《輕集料及其試驗方法》GB/T 17431.1-1998新標準，普通陶粒是指強度標號小於25MPa的結構用輕粗集料。普通陶粒應用較廣，市場潛力大。
按密度分類 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於500kg/m的陶粒。它的強度一般相對較高，多用於結構保溫混凝土或高強混凝土。
(2)超輕密度陶粒
超輕密度陶粒一般是指300~500kg/m的陶粒。這種陶粒一般用於保溫隔熱混凝土及其製品。
(3)特輕密度陶粒
特輕密度陶粒是指小於300kg/m的陶粒。它的保溫隔熱性能非常優異，但強度較差。一般用於生產特輕保溫隔熱混凝土及其製品。
按形狀分類 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，先將石塊粉碎、焙燒，然後進行篩粉;也可用天然及人工輕質原料如浮石、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
圓球形陶粒是採用圓盤造粒機生產。先將原料磨粉，然後加水造粒，製成圓球再進行焙燒或養護而成。我國的陶粒大部分是這種品種。
(3)圓柱形陶粒
圓柱型陶粒一般採用塑性擠出成型。先製成泥條，再切割成圓柱形狀。這種陶粒適合於塑性較高的等黏土原料，產量相對較低。圓柱料坯若採用回磚窯焙燒，圓柱體在窯內滾動成橢圓形。
按性能分類 (1)高性能陶粒
高性能陶粒是指強度較高、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。根據它們的生成條件及性能看來，可以用來配製高性能混凝土的只有經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陶粒。
高性能陶粒是採用合適的原材料，經特殊加工工藝，所製造出的不同密度等級、高強度、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越。
(2)普通性能陶粒
普通性能陶粒是相對於高性能陶粒而言。即它的強度比高性能陶粒略低。孔隙率略高、吸水率也高。但它的綜合性能仍優於普通集料。
按工藝分類 (1)燒制陶粒
通過傳統燒結法工藝製作出的陶粒。
(2)免燒陶粒
採用其他工藝製作出的陶粒。
相關資料
生產工藝 原料(粉煤灰+定量的外加劑)混磨 - 制粒 - 燒脹 -堆放 - 運輸(裝袋)
生產粉煤灰陶粒宜採用雙筒迴轉窯，即窯體的預熱段和乾燥段可單獨控制其轉速，寧波華文根據原料的狀態控制其預熱時間生產的陶粒。黏土陶粒近年來由於受到土地資源的限制，在某些地區已被禁止生產和使用。但有些地區可以利用河道淤泥、廢棄山土等進行生產。其工藝過程為:原料攪拌 -制粒- 篩選- 燒結 -堆放- 運輸(裝袋)。
在操作中應注意瞭望，防止物料在窯內結團而影響質量。
我國陶粒的生產設備都採用的是工業迴轉窯。圓筒形的主窯體與水平呈3°左右的傾角放置在托滾上。物料在高的一端進入窯內，在窯體做迴轉運動的作用下，物料從高處(窯尾)滾落至低處(窯頭)，同時，在窯頭處，高壓風機將煤粉(或天然氣等其他燃料)噴入窯內，並使其充分燃燒，產生的熱量使物料發生物理和化學變化，產生膨脹現象，冷卻後既為陶粒。
生產設備 生產陶粒的主體設備主要包括:原料貯存倉、降塵室、引風機、主窯體、噴煤系統、控制櫃等。其中原料倉下部的餵料器、窯體轉速和拱煤量均為無級調速，以便調整其工藝參數，在保證產品質量的前提下獲得最大的產量。
生產頁岩陶粒的輔助設備有:破碎機、篩選機、皮帶輸送機、上料機、出料機等。
生產粉煤灰及黏土陶粒的輔助設備有:輪碾機、雙軸攪拌機、制粒機、篩選機、上料皮帶機等。
頁岩 採礦 - 一次破碎 - 二次破碎 - 篩選 - 暫存 - 餵料 - 燒結 -成品分級篩選 -堆放-運輸(裝袋)
在操作中，應注意餵料量、給煤量、窯體轉速、引風量它們之間的匹配關係，使它們調整到最佳的工藝狀態。
用粉煤灰及其它工業廢渣生產套陶粒是許多相關人士多年研製的課題。如今高強、輕體粉煤灰陶粒已經成功問世，各項性能指標均優於頁岩和黏土陶粒。這其中除掌握其工藝要求外，外加劑也是影響其性能的主要原因。外加劑主要包括粘接劑、膨化劑和礦化劑等。不同成分的粉煤灰其外加劑成分也不盡相同。
用途
建築材料 陶粒混凝土已廣泛應用於工業與民用建築的各類型預構件和現澆混凝土工程中(如預應力和非預應力的、承重結構或圍護的、隔熱或抗滲的，靜載或動載的)。陶粒還可應用於管道保溫、爐體保溫隔熱、保冷隔熱和隔音吸聲等其他建築材料;亦可用作農業和園林中的無土基床材料及濾水材料。
綠化材料 由於陶粒具有多孔、質輕、表面強度高的特殊構造，用於園林綠化、室內綠化即滿足了植物含水的需要，同時也滿足了透氣的要求，尤其是其無粉塵、質輕的特點已經越來越多地應用到室內觀賞植物的養殖中了。
飲食衛生材料 陶粒除了具有多孔、輕重、表面強度高等物理性能外，在生產過程中還使其具有了一定的活性物質，因而已開始用於與日常生活有關的飲水、洗浴等方面來，如過放在飲水機中過濾飲用水、放在淋浴花灑的手柄中增加水的活性等等。
工業過濾材料 陶粒的活性物質還被大量用於工業中。生物的陶粒濾料可作為工業廢水高負荷生物濾料池的生物掛膜載體，自來水的微污染水源，預處理的生物濾池，含油廢水的粗粒化材料，離子交換樹脂墊層，微生物乾燥貯存;適用於飲用水的深度處理，它具有吸附水體中的有害元素、細菌、礦化水質，是活性生物降解有害物質效果最好的濾料， 和生物濾池中最好的生物膜載體。[1]
參考文獻
- ↑ [ ], 360國學 ,