高性能超轻陶粒制备与性能研究(2)
混凝土是现代工程结构的主要材料，目前世界上混凝土年产量约 28 万立方米。
自从1824 年发明了波特兰水泥(硅酸盐水泥)，在水泥混凝土100多年的发展过程中，
混凝土材料发生了重大的变化。1850 年钢筋混凝土(Reinforced Concrete，RC)问世，
钢筋在混凝土中有增强作用，能够克服混凝土抗拉强度和抗折强度的不足。1928年开
始出现预应力混凝土(Prestressed Concrete，PC)，这种混凝土的抗裂性能、刚度和承载
能力大大超过了钢筋混凝土，从而使混凝土的应用范围进一步扩大，而且拓展到了许
多新的应用领域[1][2]
。近20多年，混凝土外加剂、树脂混凝土、聚合物混凝土和浸渍
混凝土的出现，使得混凝土无论是在物理力学性能还是在化学、耐久性能等方面都有
重大的突破。这些突破性的技术进展使得混凝土成为用量大、用途最广的建筑材料。
混凝土具有原材料来源广，价格低廉，抗压强度高，耐久性、耐火性、整体性好，
通用性和实用性很强等突出优点，目前已成为当代用量最大的人造建筑材料。但是，
混凝土也存在一些缺点：（1）自重比较大，使它在一些工况条件下的应用受到了一定
的限制，对大跨度结构、高层建筑和抗震结构都是不利的。（2）混凝土的抗拉强度是
其抗压强度的 1/20～1/10，与钢材木材相比，它的抗拉强度不及它们的 1/10。（3）抗
拉断裂应变与非陶瓷材料相比很小，非常易于开裂。（4）抗冲击能力较差，容易发生
裂缝、破损。这对混凝土的耐久性非常不利，并限制了在防渗、防漏要求严格的容器、
管道结构中的应用。因此，对混凝土性能的改进成为混凝土研究的重点课题。从混凝
土的发展过程可以看出，高性能混凝土将是 21 世纪混凝土研究的主要方向。高性能
混凝土在改善了普通混凝土的某些重要特性的同时又兼具某些新的特性，使混凝土的
应用范围得到了扩展。高性能混凝土还具有显著的节能性和环保性。据有关文献介绍，
使用1t 萘系减水剂可节约水泥 45t，可净节约能量 226．5MJ，折合标准煤 8.7t。据不
完全统计，全世界每年排出的工业废渣约 20 亿吨，矿业废渣约 80 亿吨，利用这些废
渣作为掺和料及骨料生产混凝土能在满足对混凝土需求的前提下，变废为宝、减轻环
境压力、降低成本、节约资源和能源。由此可见高性能混凝土的发展势必会成为日后
混凝土发展的主题。
1．2轻集料混凝土简介及在工程中的应用
轻集料混凝土(Lightweight aggregate Concrete)，采用轻质粗骨料、轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干表观密度不大于 1950kg/m³ 的混凝土[4]
。轻质混凝土的制备主
要采用轻质集料。轻质集料可以分为天然轻集料，人造轻集料(如膨胀珍珠岩)和工业
废料轻集料(如粉煤灰陶粒)。目前使用的轻集料主要是人造轻集料，大约占 75％，主
要原因是人造轻集料具备可以人为的控制，性能优异，并可以利用工业废料等优点。
轻集料混凝土的用途可以分为三大类：I 类主要用于承重构件或构筑物，干表观密度
变化范围为1400～1900kg/m³ ，强度为20～70MPa或更高；II主要用于既承重又保温
的文护结构，此类混凝土的表观密度变化范围为 800～1400kg/m³ ，一般其抗压强度要
求在 10～20MPa 之间：III 类主要用于保温的文护结构或热工构筑物，这类混凝土可
用于制作小跨度的屋面板和低层住宅的墙板，其强度一般在 0.75～5MPa 之间，表观
密度一般在800kg/m³ 以下[6]