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陶粒是一类多裂隙的液态，表层结实，产品质量较重，通常以棒状非常多，陶粒沉积表层积通常为～kg/m3，在陶粒制取的过程中，原金属材料之间发生化学反应产生液体，充满著陶粒内部，陶粒表面积收缩，液体排泄后，陶粒表层满布排气管裂隙，使陶粒具备铝制胶质的特征。孔米洛韦区通过对陶粒展开宏观内部结构检视，辨认出陶粒内部结构分为机壳和Mach两个部分，陶粒机壳结实柔软、有金属光泽、气压较低，而陶粒Mach多裂隙，裂隙半封闭不互相相连接，呈现出工整方形。陶粒这种特定的内部结构优点，在花卉、天然气化工、天然气和建材等各方面充分发挥重要作用。
1陶粒的操控性及展开分类1.1按原金属材料展开分类
陶粒制取所制原金属材料相同，来源相同，做成陶粒的外形、工作操控性和应用领域情景有所相同。
1)粘土陶粒。粘土陶粒是一类以粘土、亚粘土为原金属材料，加水的胶凝金属材料和二氧化锡烧造而成的陶粒，图1为粘土陶粒，粘土陶粒的孔隙通常在5mm以上，具备产品质量轻、度强和隔热隔热的特征，大量应用领域于超高层内部结构混凝土的制取、隔热隔ED程、市政工程建设、用水再生等领域。陈仁杰以三种相同类别粘土陶粒为硬质，制取出粘土陶粒轻硬质混凝土，试验量测辨认出陶粒混凝土的表层积较重，通常大于1kg/m3。在对陶粒混凝土展开流体力学持久力试验时，能满足用户试验目标流体力学操控性。展开ED试验，粘土陶粒轻硬质混凝土表层积较低，适当其热传导常数较一般混凝土低。
图1粘土陶粒
2)页岩陶粒。页岩陶粒的原金属材料多为页岩、板岩等。由于制取工艺相同，大致分为一般型页岩陶粒，圆球形页岩陶粒。两者区别在于，圆球型页岩陶粒较一般型陶粒多了“成球”的制作步骤。李国昌等研究相同制取方法对页岩陶粒的影响，辨认出破碎法的裂隙率还是孔径等都和成球法没有差别，用这三种烧结办法都能制作出高操控性的页岩陶粒。
3)粉煤灰陶粒。粉煤灰陶粒主要原金属材料是发电厂废料———粉煤灰，粉煤灰陶粒废物利用更加环保。粉煤灰陶粒加入粉煤灰、胶凝金属材料、水，成球烧结而成。粉煤灰陶粒内部的裂隙非常多，气压相对较低，较少用于配制高气压混凝土，但其隔热隔热的操控性较好，所以粉煤灰陶粒普遍应用领域于隔音隔热金属材料中。由于粉煤灰陶粒烧结工艺复杂、投入较大等缺点，其发展应用领域较为困难，降低生产耗能成为现在粉煤灰陶粒研究的重点。
1.2按生产工艺展开分类
1)烧结型。烧结法是比较常用的制取陶粒的工艺，在烧结时，通过氧化钠、氧化钾、氧化镁和氧化铁等氧化物的氧化作用下，使原金属材料的氧化硅、氧化铁、氧化铝等物质生产硅酸盐化合物，并在该化学化学反应过程中生产大量液体，使陶粒表面积得到收缩，并在内部形成多气孔，待陶粒冷却，内部呈现出多裂隙，而陶粒的表层则发生还原化学反应，生成柔软的釉质机壳。
2)免烧型。免烧型陶粒不需要高温烧结，在制取陶粒时，加入水泥作为激发剂，水泥在陶粒的制作过程中提供碱性环境，使原金属材料可以互相化学反应。陶粒原金属材料具备火山灰活性，通过原金属材料之间发生化学化学反应，生成具备胶凝操控性的物质，固结原金属材料中有害的重金属物质。温久然利用粉煤灰和水泥为原金属材料，加入铝制填充金属材料，经过免烧法制取出了粉煤灰陶粒。该陶粒具备沉积表层积低、操控性优良的特征。
2陶粒对混凝土的影响2.1陶粒用量对混凝土的影响
1)流体力学操控性。轻硬质经过高温的煅烧，表层活性较强，在与水泥接触时，发生化学化学反应，加固接触面，同时陶粒表层结实胶质，与水泥石的接触面积较大，彼此之间的咬合力也更能提高界面的粘结力。
混合硬质混凝土是在原有混凝土基础上展开改良，用一部分轻硬质代替原有旧硬质。BingHan等研究混合硬质混凝土轴心受压应力－应变时辨认出，当陶粒表面积分数占总硬质的20%时，混凝土的持久力气压是最低，当陶粒表面积分数占总硬质60%时，混凝土的持久力强气压达到最大，从以上试验数据可以知道，一般硬质和轻硬质之间存在合理的容积率大致在50%～60%，其工作操控性和流体力学操控性可以达到最佳。随着陶粒用量在一定范围内的提升，陶粒混凝土表层积下降，隔热隔热操控性得到提升，但超出一定范围，其流体力学操控性下降较快，并且出现硬质上浮的现象，影响混凝土的运输和泵送。
在进一步研究混合硬质混凝土流体力学操控性影响时，图2是陶粒相同取代率的混凝土持久力气压，由图2可知，持久力、抗折气压在陶粒用量大于50%时，次轻混凝土的持久力气压变化基本平稳;当陶粒用量大于50%后，次轻混凝土的气压随着陶粒用量的增加而不断减少，在40%～50%处混凝土持久力气压下降幅度较大。由此可见，陶粒用量在40%时，混合硬质混凝土在保持较低表层积的同时，流体力学操控性最佳，陶粒是一类圆形或椭圆形的球体，该形态使水泥砂浆能够均匀包覆在陶粒表层，在承受外部荷载的时候，陶粒受力较为均匀，较少出现应力集中的现象，提高了混凝土的流体力学操控性，并且在振动成型的时，颗粒之间的摩擦较小，紧密排列，形成较为紧密的均质内部结构。
图2陶粒相同取代率的气压等级混凝土持久力气压
2)工作操控性。吴勇在研究混合硬质混凝土工作操控性影响因素时，以一般混凝土配合比为基准，改变陶粒在粗硬质中的表面积取代率，在取得铝制同时获得更高的气压。试验结果表明:陶粒表面积分数占总硬质50%的时候，工作操控性较好，混合硬质混凝土扩展度最大，同时离析率最小。这是因为在混合硬质混凝土中，粗硬质由陶粒和石子组成，在粗硬质与胶凝金属材料拌和时，陶粒和石子三种相同颗粒在浆体中互相干扰，形成互相阻碍的局面，影响混合硬质混凝土的工作操控性。当陶粒取代率为50%时，陶粒和石子的数量大致相同，工作操控性取决于陶粒和碎石的互相影响，上层的陶粒和底部的碎石之间的互相影响可以达到最小，浆体移动速度可达到最快，此时的工作操控性表现优异。
2.2陶粒预湿对混凝土的影响
目前研究非常多的高操控性混凝土，由于水胶比较低，在水泥水化过程中，常会出现严重的自收缩现象，以往在混凝土加入收缩剂解决混凝土收缩的问题，但随着混凝土朝着高强、高操控性方向发展，混凝土的水灰比不断减少，出现收缩剂争夺水泥水化有限水分，造成混凝土的水泥颗粒不能完全水化现象。由杨全兵通过研究辨认出混凝土在水中养护虽会在一定程度缓解自收缩现象，但是混凝土内部收缩仍在继续。最佳解决混凝土自收缩的办法是寻找特定金属材料，以取代混凝土中组成部分。陶粒内部存在大量互相相连接的裂隙，这些裂隙使陶粒具备吸水的能力，在混凝土养护过程中，随着水泥的硬化，陶粒内部水分“反哺”给水泥，使水泥进一步充分水化。陶粒的“微泵”作用降低了集料与水泥接触面的水灰比，硬化过程中，提高了水泥石的致表层积，同时减少了集料表层分层现象的出现，陶粒与水泥石界面结合更加紧密，大为改善陶粒混凝土的操控性。
预湿陶粒会为水泥水化补充水分，使水泥浆水化更加彻底，自收缩减少。如陶粒没有预湿，制取出的轻硬质混凝土出现明显自收缩，导致混凝土的早期开裂。Cusson使用预湿和未预湿三种陶砂，试验中预湿后的轻硬质混凝土自收缩程度减少，而未预湿的陶粒混凝土的收缩程度较低，由试验可以总结，轻硬质的预湿有利于减少轻硬质混凝土自收缩现象。
陶粒预湿时长对混凝土的工作操控性有影响，高英力等研究相同预湿程度对经时坍落度损失的影响，他们分别选用未润湿、润湿1、12、24、72h的陶粒制取成混凝土，并分析混凝土坍落度经时损失的差异。图3为预湿时间相同，轻硬质混凝土坍落度经时损失有差异，由图3可知，未预湿的陶粒混凝土的坍落度损失在5组中为最大，陶粒预湿时间越长，混凝土的坍落度经时损失越少，而预湿时间超过24h的混凝土，其坍落度损失明显得到抑制，基本达到了饱和吸水的状态，此时混凝土坍落度经时损失较小并且坍落度较大。
图3相同预湿时间下轻硬质混凝土坍落度经时损失
2.3陶粒吸水率对混凝土的影响
陶粒吸水率对混凝土操控性影响较大，陈上伟等将陶粒置于相同温度下，量测其吸水率，试验表明:随着温度的升高，陶粒中空液表面积变大，水的表层张力下降，陶粒的吸水率也下降，“微泵”作用减弱。可以得出结论:相同温度下，陶粒吸水率会改变，同时陶粒的“微泵”作用也会有差异。
陈建武等研究陶粒吸水率对研究陶粒－水泥石界面影响，选用三种相同吸水率的陶粒，分别为低吸水率、中吸水率和高吸水率的陶粒。将三种相同吸水率的陶粒分别和W/C=0．30的水泥浆展开拌和制取成轻硬质混凝土，测定陶粒－水泥石界面(陶粒表层附近1mm内)的水化程度。
图4是吸水率相同的陶粒制取的轻硬质混凝土，由图4可知，随着陶粒吸水率的增大，陶粒与混凝土石边界的水化化学反应也愈加明显，“自养护”效果显著。在90d的时候，水泥内含水量仍在不断增加，水泥仍在继续水化，“自养护”仍在继续。
郑秀华等探讨了相同吸水率陶粒对轻硬质混凝土流体力学操控性的影响。在研究流体力学操控性时，分别使用4种相同吸水率陶粒，吸水率分别为0、2．4%、7．1%和14．1%。
图4相同吸水率陶粒的轻硬质混凝土吸水率
图5是相同吸水率陶粒做成的轻硬质混凝土持久力气压随时间变化，如图5所示，通过对比吸水率相同的陶粒配制混凝土的气压，随着陶粒吸水率的增加，配做成的混凝土的气压也在不断变强，尤其是在混凝土养护后期，这种增长尤其明显，这是因为高吸水率的陶粒在水泥石水化后期，仍能提供充足的水化用水，使混凝土的气压一直在增加。
图5相同吸水率陶粒的轻硬质混凝土持久力气压
郑秀华等总结陶粒相同吸水率对混凝土耐久性影响，陶粒吸水率与轻硬质混凝土冻融情况有关，试验显示，吸水率大的陶粒抗冻能力大于吸水率小的陶粒制取的混凝土，当陶粒吸水率越高时，对混凝土养护越彻底，水泥石在吸水率高的陶粒养护下，变得致密，图6是冻融次数相同时轻硬质混凝土相对弹性模量，由图6可知，当吸水率在7%左右时，达到了最佳状态。
图6冻融次数相同时轻硬质混凝土相对弹性模量
郑秀华等在探讨了陶粒相同吸水率下的混凝土抗渗操控性时，陶粒吸水率与混凝土抗渗性也有一定的关系。试验研究证明，越小的陶粒，自养护的操控性也就越差，其抗渗操控性表现也较差，高吸水率陶粒配制的混凝土尤其在后期，其抗渗操控性提高越多。
3陶粒混凝土存在的问题目前陶粒混凝土广泛应用领域于桥梁、高层、大跨度内部结构和旧的桥梁加固维修中。但在使用过程中，陶粒混凝土仍存在很多问题，如陶粒自身产品质量较重，振捣时会造成混凝土轻硬质的上浮，从而混凝土流体力学操控性下降。在陶粒混凝土成型时，还易出现收缩干裂的现象，影响内部结构的操控性等大量问题仍需攻克。
3.1离析泌水问题
在混凝土振捣过程中，硬质和胶凝金属材料之间的表层积差和硬质的移动速度呈正比关系，图7是轻硬质上浮现象，如图7所示，轻硬质的产品质量较重，在流动度较大时，会出现轻硬质上浮的情况，硬质上浮对混凝土的各项操控性指标都会降低，影响建筑的正常使用。
图7轻硬质上浮
当使用泵送施工时，陶粒混凝土同样易发生分层离析现象，并且坍落度的损失也会加快，在压力作用下，陶粒吸收混凝土中的水分从而导致混凝土水胶比下降，混凝土无法泵送。当泵送的压力减小时，在压力作用下，陶粒吸入的水分被挤出，当陶粒中的水进入混凝土中，会导致混凝土的泌水和上下分层，并且堵塞泵管，当在浇筑现场时，压力的消失，挤出的水分会引起混凝土的流体力学气压和耐久度变差。
3.2收缩与徐变问题
高吸水率的陶粒混凝土早期的收缩变形会比同等轻度的一般混凝土低，但是在养护后期，其收缩变形仍会很大。
目前混凝土徐变研究非常多的是受压徐变，但是混凝土受拉徐变破坏的研究比较少，尤其是轻硬质的受拉徐变需要研究人员展开研究。
3.3耐久性问题
轻硬质吸水率大于一般硬质，当轻硬质吸水率较低的时候，抗冻操控性就会下降，内部毛裂隙水在温度降低时，发生形态的变化，表面积收缩，造成混凝土耐久性变差，同时随着冻融次数的增长，混凝土的流体力学操控性也会急剧降低。
轻硬质混凝土在我国快速发展，取得了令人瞩目的成就，不仅可以节约砂石等自然资源的使用，与一般混凝土相比，可以大幅度减轻内部结构自身重量，减轻了地基的荷载，节省了金属材料的运输量，随着大跨度内部结构和海事工程建设的日益增多，陶粒混凝土的发展势不可挡。随着土木工程建设的科研人员对轻硬质混凝土的深入研究，我们要面对大量问题，这些问题的解决有利于陶粒混凝土的推广使用。陶粒混凝土只有付诸于实际工程建设中，才能充分发挥最大的价值。
来源：严帅帅，等
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