1 輕集料行業(yè)應(yīng)向多元化發(fā)展轉(zhuǎn)型

  我國(guó)輕集料行業(yè)經(jīng)幾十年的發(fā)展，目前已到了轉(zhuǎn)型時(shí)期。在過(guò)去的幾十年中，我國(guó)的輕集料行業(yè)一直以陶粒為主導(dǎo)，陶粒已成為輕集料行業(yè)的標(biāo)志。但目前，這種單一產(chǎn)品的發(fā)展模式在新的社會(huì)經(jīng)濟(jì)大蕭條的變革下，已經(jīng)出現(xiàn)很大的局限性和不適應(yīng)性。其一，國(guó)家對(duì)空氣污染治理的力度日益加大，陶粒生產(chǎn)的煙氣排放面臨空前的挑戰(zhàn)；其二，國(guó)家對(duì)自然資源保護(hù)逐年加強(qiáng)，已使以頁(yè)巖和黏土為主要原料的陶粒生產(chǎn)受到很大的限制；其三，建筑節(jié)能與保溫對(duì)輕集料保溫材料有巨大的市場(chǎng)需求，但陶粒由于密度仍然偏大，面對(duì)新的市場(chǎng)已無(wú)法適應(yīng)。其四，聚苯顆?；炷烈呀?jīng)大規(guī)模發(fā)展，其應(yīng)用量已經(jīng)很大，成為新的主導(dǎo)產(chǎn)品，但輕集料行業(yè)還沒有將其納入行業(yè)的發(fā)展導(dǎo)向和新的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，還沒有像重視陶粒那樣重視它。

  根據(jù)上述新的發(fā)展背景和新的市場(chǎng)需求，輕集料行業(yè)應(yīng)該盡快轉(zhuǎn)型發(fā)展。

  1.1

  打破以陶粒為主導(dǎo)的單一產(chǎn)品發(fā)展模式，多元化多品種發(fā)展，把聚苯顆粒、珍珠巖、?；⒅榈刃碌漠a(chǎn)品納入輕集料行業(yè)同步發(fā)展。

  1.2

  徹底改變重?zé)o機(jī)，輕有機(jī)的發(fā)展理念，高度重視有機(jī)輕集料的發(fā)展，把有機(jī)輕集料放到行業(yè)發(fā)展同樣重要的地位，大力推進(jìn)以聚苯顆粒為代表的有機(jī)輕集料的發(fā)展。

  1.3

  克服重視發(fā)展粗輕集料而輕視發(fā)展細(xì)輕集料的過(guò)時(shí)觀念，細(xì)輕集料也要與粗輕集料一樣，獲得行業(yè)重視，積極支持其發(fā)展，如玻化微珠、玻璃微珠等。

  1.4多元化發(fā)展的好處

  可以將聚苯顆粒、珍珠巖、玻化微珠等許多新領(lǐng)域的生產(chǎn)與應(yīng)用企業(yè)都納入到輕集料行業(yè)內(nèi)來(lái)，使行業(yè)的隊(duì)伍迅速擴(kuò)大。單單陶粒企業(yè)，數(shù)量是不多的，如果加上這些新企業(yè)，全國(guó)至少也要1有幾千，行業(yè)就會(huì)大大壯大。

  可使輕集料行業(yè)的生產(chǎn)與應(yīng)用規(guī)模空前擴(kuò)大，單一陶粒，其應(yīng)用與生產(chǎn)規(guī)模是較小的，如果把各種新產(chǎn)品都納入發(fā)展導(dǎo)向，那就可以使行業(yè)規(guī)模擴(kuò)大好幾倍，使輕集料的影響力及戰(zhàn)略地位得到極大的提升。

  擴(kuò)大輕集料的應(yīng)用領(lǐng)域，將以陶粒為核心的土木工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用，擴(kuò)大到建筑保溫應(yīng)用領(lǐng)域，彌補(bǔ)陶粒在建筑保溫應(yīng)用中性能難以滿足要求的不足。

  2 聚苯顆粒輕集料的應(yīng)用現(xiàn)狀

  輕集料的多元化發(fā)展，應(yīng)重點(diǎn)支持和推進(jìn)聚苯顆粒輕集料的應(yīng)用。從目前看，聚苯顆粒輕集料在砂漿及混凝土中的應(yīng)用，已形成很大的規(guī)模，都已居輕集料首位。2013年前，膠粉聚苯顆粒保溫砂漿曾獲得快速發(fā)展和應(yīng)用，而最近幾年，聚苯顆?；炷良爸破穭t得到了廣泛的推廣應(yīng)用。在這兩大應(yīng)用的推進(jìn)下，目前，聚苯顆粒砂漿及混凝土相關(guān)企業(yè)已經(jīng)達(dá)到2000多家，生產(chǎn)及應(yīng)用規(guī)模達(dá)到4000多萬(wàn)立方米、其產(chǎn)品以達(dá)幾十種。目前，已形成較大規(guī)模的主要產(chǎn)品如下：

  2.1膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)

  該系統(tǒng)由北京振利高新技術(shù)公司于新世紀(jì)之初研發(fā)，已推廣應(yīng)用10多年，是聚苯顆粒輕集料應(yīng)用最早的規(guī)?；a(chǎn)品，并在2004頒布實(shí)施建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這一系統(tǒng)的核心，就是聚苯顆粒保溫砂漿。

  2.2聚苯顆粒保溫現(xiàn)澆混凝土

  該產(chǎn)品以聚苯顆粒和水泥為主要原材料，有時(shí)還加入泡沫劑，形成聚苯顆?；炷粱蚓郾筋w粒泡沫混凝土，現(xiàn)澆施工。目前，這一產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域最大的有：

  （1）現(xiàn)澆屋面保溫層或屋面找坡層；

  （2）現(xiàn)澆樓地面墊層；

  （3）現(xiàn)澆復(fù)合墻體。這一應(yīng)用以杭蕭鋼構(gòu)為代表，其代表工程為武漢世紀(jì)家園小區(qū)（圖1為小區(qū)外景）。從事這種現(xiàn)澆的企業(yè)已有幾十家。

  圖1  武漢世紀(jì)家園小區(qū)

  2.3 聚苯顆粒鋼骨架輕型板

  其產(chǎn)品由輕鋼骨架為受力主體。填充聚苯顆粒為芯材，形成既有良好力學(xué)性能，又有良好保溫效果的大型墻板、樓板、屋面板，主要應(yīng)用于大型工業(yè)廠房和公共建筑。在國(guó)內(nèi)得到了一定的應(yīng)用。

  圖2  聚苯顆粒鋼骨架輕型板

  2.4 聚苯顆粒夾心復(fù)合墻板

  這種板材是近幾年出現(xiàn)的新產(chǎn)品，發(fā)展迅速，已在許多地方形成了規(guī)?；a(chǎn)，在全國(guó)大多數(shù)省市已有應(yīng)用，是目前最有發(fā)展前景的輕集料產(chǎn)品之一。該產(chǎn)品的面層為硅酸鈣板，中間為聚苯顆粒混凝土芯層，主要應(yīng)用于建筑內(nèi)隔墻。目前，從事這種產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)，已達(dá)數(shù)百家。

  圖3  聚苯顆粒夾心復(fù)合墻板

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  2.5  聚苯顆粒陶?；炷翆?shí)心條板

  該產(chǎn)品以聚苯顆粒和陶粒兩種輕集材料配合使用，陶粒彌補(bǔ)了聚苯顆粒強(qiáng)度差的不足，而聚苯顆粒則彌補(bǔ)了陶粒密度較大的不足，進(jìn)一步降低了陶粒條板的密度，是很有意義的創(chuàng)新。我曾在張家口等地參觀過(guò)一些生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品很受歡迎。這一創(chuàng)新可改善陶粒制品的性能，應(yīng)鼓勵(lì)發(fā)展。

  圖4    聚苯顆粒陶?；炷翆?shí)心條板

  2.6 聚苯顆粒混凝GRC隔斷板

  這種產(chǎn)品主要用于室內(nèi)隔斷墻，厚度比隔墻板小，一般只有3-5cm，采用玻璃纖維網(wǎng)格布雙面增強(qiáng)，輥壓流漿工藝生產(chǎn)，是借鑒玻鎂平板工藝發(fā)展起來(lái)的。其膠凝材料主要為鎂水泥，也有使用快硬硫鋁酸鹽水泥的。目前，全國(guó)生產(chǎn)這種板材的有200多家，北京及周邊地區(qū)就有幾十家，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，密度低，產(chǎn)品厚度小，可增大建筑使用面積，在建筑裝修中獲得規(guī)?；瘧?yīng)用。

  圖5  聚苯顆?；炷罣RC隔斷板

  2.7 聚苯顆?；炷疗鰤K

  本產(chǎn)品是近二年最新出現(xiàn)的新產(chǎn)品，有聚苯顆粒混凝土與聚苯顆粒泡沫混凝土兩種。后者是在聚苯顆?；炷林屑尤肓税l(fā)泡劑或泡沫，性能更為優(yōu)異。其膠凝材料有鎂水泥，通用硅酸鹽水泥兩類。當(dāng)其密度控制在650kg/m³以下時(shí)，可實(shí)現(xiàn)墻體自保溫。本產(chǎn)品主要應(yīng)用于自保溫外墻，也用于隔墻。

  圖6   聚苯顆?；炷疗鰤K

  2.8 聚苯顆粒泡沫混凝土保溫板

  這種保溫板是在泡沫混凝土保溫板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。其特點(diǎn)是將大量聚苯顆粒加入泡沫混凝土，進(jìn)一步降低了泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)并提高強(qiáng)度。防火性能經(jīng)天津消防檢測(cè)中心檢測(cè)，可達(dá)到A2級(jí)。其中，作者研發(fā)并指導(dǎo)北京弘毅美邦公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，其導(dǎo)熱系數(shù)經(jīng)國(guó)家干混砂漿中心檢測(cè)，為0.048w/（m.k）。如果進(jìn)一步采取技術(shù)措施，有望達(dá)到0.045 w/（m.k），甚至更低。

  圖7 聚苯顆粒泡沫混凝土保溫板

  2.9 聚苯顆粒泡沫混凝土填充復(fù)合砌塊

  這種產(chǎn)品是將大摻量聚苯顆粒泡沫混凝土（或不加泡沫）漿體，填充于小型混凝土空心砌塊的空心中，硬化后所形成的復(fù)合砌塊。它是作者所研發(fā)原創(chuàng)的泡沫混凝土填充空心砌塊的基礎(chǔ)上，改進(jìn)發(fā)展而來(lái)。在加入聚苯顆粒后，芯體干縮減小，與殼體的分離問題得到較好的解決，克服了純泡沫混凝土填充空心砌塊在技術(shù)上的不足。

  圖8   聚苯顆粒泡沫混凝土填充復(fù)合砌塊

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  2.10 聚苯顆?；炷连F(xiàn)澆空心砌塊復(fù)合墻體

  這種現(xiàn)澆自保溫復(fù)合墻體，由大連正銳公司研發(fā)，并在遼寧，河北，內(nèi)蒙等省區(qū)得到推廣應(yīng)用。它是采用大空心率、大規(guī)格空心砌塊砌筑墻體后，在砌塊空心內(nèi)澆筑聚苯顆粒泡沫混凝土，形成自保溫外墻。由于是整體澆注，墻體的橫縱接縫被有效密封，冷橋減少，保溫效果比廠內(nèi)填充空心砌塊更有優(yōu)勢(shì)。

  圖9   聚苯顆粒混凝土現(xiàn)澆空心砌塊復(fù)合墻體

  2.11 聚苯顆?；炷吝B鎖自保溫砌塊

  這種砌塊是作者于去年研發(fā)的專利新產(chǎn)品。其技術(shù)特征是上下左右均有榫頭或榫槽，砌筑后可形成連鎖結(jié)構(gòu)，不但提高墻體的抗剪切性能，更重要的是它可以切斷橫向和豎向砌筑縫，大大提高了墻體的保溫效果。圖11為該產(chǎn)品外觀。

  上述介紹了11種產(chǎn)品，但聚苯顆粒輕集料砂漿和混凝土的應(yīng)用，還有很多，而不少新產(chǎn)品還在不斷推出，絕不限于上述這些品種。從上述產(chǎn)品可以看出，這一輕集料應(yīng)用范圍很廣，應(yīng)用前景看好。

  圖10  聚苯顆?；炷吝B鎖自保溫砌塊

  3 聚苯顆粒混凝土新型生產(chǎn)裝備

  聚苯顆粒砂漿及混凝土的發(fā)展，其速度逐年加快。但是，其發(fā)展也受到生產(chǎn)裝備發(fā)展相對(duì)緩慢的制約。目前，現(xiàn)有的生產(chǎn)裝備存在幾個(gè)問題，一是聚苯顆粒在攪拌中漂浮；二是聚苯顆粒混凝土難以泵送澆注，尤其是現(xiàn)澆；三是在泵送后與水泥漿體分離；四是自動(dòng)化程度低。今年，作者為解決這幾個(gè)問題，對(duì)其工藝裝備進(jìn)行了探索，并在有關(guān)生產(chǎn)單位配合下，研發(fā)出用于現(xiàn)澆和制品生產(chǎn)的新型裝備，較好地解決了以上幾個(gè)問題，聚苯顆?；炷敛粌H實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)澆泵送和制品生產(chǎn)泵送的難題，不漂浮、不分離、不堵泵，而且實(shí)現(xiàn)了制品生產(chǎn)的大型自動(dòng)化，生產(chǎn)制品效率大大提高。圖12為作者研發(fā)的自動(dòng)化大型聚苯顆粒泡沫混凝土保溫板與墻板兩用生產(chǎn)線的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)照片。圖13為聚苯顆粒泡沫混凝土現(xiàn)澆機(jī)。

  圖13  聚苯顆粒混凝土現(xiàn)澆機(jī)

  4 聚苯顆粒砂漿和混凝土的優(yōu)勢(shì)性

  4.1在現(xiàn)有輕集料中密度最低，更有利于降低砂漿或混凝土密度

  聚苯顆粒的堆積密度僅有8-21kg/m³，是?；⒅榈?/10，是超輕陶粒的1/20，是普通陶粒的1/40。所以，其降低砂漿或混凝土密度的幅度更大，效果更明顯。

  4.2和其他輕集料相比，導(dǎo)熱系數(shù)最低，保溫效果最好

  聚苯顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)為0.025-0.035w/(m.k)，而膨脹珍珠巖為0.047-0.083 w/(m.k)，超輕陶粒為0.18-0.23 w/(m.k)，玻化微珠為0.032-0.045 w/(m.k)。因此，采用聚苯顆粒，可以最有效的提高砂漿或混凝土的保溫效果，降低保溫材料的厚度。

  4.3 在各種輕集料中，聚苯顆粒的吸水率最低

  聚苯顆粒的吸水率僅有0.1%-0.3%，但膨脹珍珠巖達(dá)300%，超輕陶粒的吸水率為10-13%，?；⒅橐策_(dá)20-40%。在現(xiàn)有輕集料中，聚苯顆粒吸水率最低。它的這一優(yōu)點(diǎn)，可以有效降低砂漿或混凝土的吸水率，提高砂漿或混凝土的抗凍性和耐久性。吸水率偏高，一直是輕集料混凝土的一大缺陷，采用聚苯顆粒，可以有效解決這一缺陷。

  4.4具有優(yōu)異的柔韌性，可有效提高相關(guān)產(chǎn)品的韌性

  聚苯顆粒具有突出的柔韌性和彈性，加入混凝土或砂漿后，也賦予了砂漿或混凝土良好的柔韌性?？偹苤炷梁蜕皾{是典型的脆性材料并一直沒有克服其脆性的理想技術(shù)方案，加入聚苯顆粒應(yīng)是克服其脆性的最佳技術(shù)途徑。圖14是普通混凝土試塊和聚苯顆?；炷猎噳K受壓后的狀況。從圖中可以看出，普通混凝土試塊受壓后脆裂嚴(yán)重，而聚苯顆粒混凝土試塊受壓后則仍然完整、不見脆裂。

  圖14  聚苯顆?；炷猎噳K試壓后外觀

  4.5在合理?yè)搅繒r(shí)，混凝土和砂漿的防火性能仍可達(dá)到A級(jí)。

  人們一直認(rèn)為聚苯顆粒易燃，不防火。但它在進(jìn)入混凝土或砂漿后，控制其合理?yè)搅浚⒉捎米枞甲韵ㄆ?，相關(guān)產(chǎn)品的防火性能仍可達(dá)到A2級(jí)，完全可以滿足建筑工程或土木工程的防火要求。

  4.6價(jià)格低，使用成本低

  日前，聚苯顆粒的市場(chǎng)價(jià)為12-18元/m³（不同密度和質(zhì)量），自制成本約10-12元/m³。若使用廢舊聚苯泡沫粉碎制成的顆粒，成本僅為3-4元/m³，這在各種輕集料中，也是最低的。從京津地區(qū)看，超輕陶粒的運(yùn)到價(jià)為120元/m³，?；⒅榈倪\(yùn)到價(jià)為130-140元/m³，而新制聚苯顆粒僅為其1/10，廢舊聚苯顆粒僅為其1/40-1/40。

  4.7 利用廢舊聚苯泡沫，環(huán)保低碳性突出

  聚苯顆?？梢詮V泛利用回收的廢舊聚苯泡沫粉碎加工制成，降低白色污染，有利環(huán)保，低碳性不容置疑。

  5 發(fā)展前景及建議

  綜上所述，聚苯顆粒的綜合性能，在各種輕集料中，是最好的，而使用成本卻又是最低的。因此，聚苯顆粒具有比較理想的性價(jià)比，應(yīng)該是輕集料行業(yè)最有發(fā)展前景的產(chǎn)品之一。隨著我國(guó)建筑保溫產(chǎn)品的提高和建筑節(jié)能推廣力度的加大，聚苯顆粒保溫砂漿及混凝土將會(huì)得到更大規(guī)模的推廣應(yīng)用。這幾年，聚苯顆粒保溫混凝土及制品的快速發(fā)展，但這僅僅是開始，其更廣泛的普及應(yīng)用還在以后 。作者預(yù)測(cè)，10年以后，其應(yīng)用量至少會(huì)提高1-2倍。為進(jìn)一步推動(dòng)其發(fā)展，茲建議如下：

  （1）行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)把聚苯顆粒輕集料列為重點(diǎn)支持發(fā)展的產(chǎn)品，將其放到陶粒的同等重要地位，使其成為主導(dǎo)性輕集料之一。

  （2）加快編制已形成規(guī)?；a(chǎn)的聚苯顆?；炷廉a(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)和規(guī)范化發(fā)展。如聚苯顆?，F(xiàn)澆墻體、聚苯顆粒混凝土自保溫砌塊、聚苯顆粒混凝土保溫板等，都需要標(biāo)準(zhǔn)助力。

  （3）成立聚苯顆粒輕集料專業(yè)委員會(huì)，作為分會(huì)的專業(yè)性機(jī)構(gòu)，推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)、推廣，使管理更具針對(duì)性。

  （4）積極吸納聚苯顆?；炷良吧皾{產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)，設(shè)備企業(yè)、原材料企業(yè)加入輕集料行業(yè)的隊(duì)伍，改善目前的無(wú)組織狀態(tài)。