1 輕集料行業應向多元化發展轉型

  我國輕集料行業經幾十年的發展，目前已到了轉型時期。在過去的幾十年中，我國的輕集料行業一直以陶粒為主導，陶粒已成為輕集料行業的標志。但目前，這種單一產品的發展模式在新的社會經濟大蕭條的變革下，已經出現很大的局限性和不適應性。其一，國家對空氣污染治理的力度日益加大，陶粒生產的煙氣排放面臨空前的挑戰；其二，國家對自然資源保護逐年加強，已使以頁巖和黏土為主要原料的陶粒生產受到很大的限制；其三，建筑節能與保溫對輕集料保溫材料有巨大的市場需求，但陶粒由于密度仍然偏大，面對新的市場已無法適應。其四，聚苯顆粒混凝土已經大規模發展，其應用量已經很大，成為新的主導產品，但輕集料行業還沒有將其納入行業的發展導向和新的重點發展領域，還沒有像重視陶粒那樣重視它。

  根據上述新的發展背景和新的市場需求，輕集料行業應該盡快轉型發展。

  1.1

  打破以陶粒為主導的單一產品發展模式，多元化多品種發展，把聚苯顆粒、珍珠巖、玻化微珠等新的產品納入輕集料行業同步發展。

  1.2

  徹底改變重無機，輕有機的發展理念，高度重視有機輕集料的發展，把有機輕集料放到行業發展同樣重要的地位，大力推進以聚苯顆粒為代表的有機輕集料的發展。

  1.3

  克服重視發展粗輕集料而輕視發展細輕集料的過時觀念，細輕集料也要與粗輕集料一樣，獲得行業重視，積極支持其發展，如玻化微珠、玻璃微珠等。

  1.4多元化發展的好處

  可以將聚苯顆粒、珍珠巖、玻化微珠等許多新領域的生產與應用企業都納入到輕集料行業內來，使行業的隊伍迅速擴大。單單陶粒企業，數量是不多的，如果加上這些新企業，全國至少也要1有幾千，行業就會大大壯大。

  可使輕集料行業的生產與應用規模空前擴大，單一陶粒，其應用與生產規模是較小的，如果把各種新產品都納入發展導向，那就可以使行業規模擴大好幾倍，使輕集料的影響力及戰略地位得到極大的提升。

  擴大輕集料的應用領域，將以陶粒為核心的土木工程結構應用，擴大到建筑保溫應用領域，彌補陶粒在建筑保溫應用中性能難以滿足要求的不足。

  2 聚苯顆粒輕集料的應用現狀

  輕集料的多元化發展，應重點支持和推進聚苯顆粒輕集料的應用。從目前看，聚苯顆粒輕集料在砂漿及混凝土中的應用，已形成很大的規模，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展和應用，而最近幾年，聚苯顆粒混凝土及制品則得到了廣泛的推廣應用。在這兩大應用的推進下，目前，聚苯顆粒砂漿及混凝土相關企業已經達到2000多家，生產及應用規模達到4000多萬立方米、其產品以達幾十種。目前，已形成較大規模的主要產品如下：

  2.1膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統

  該系統由北京振利高新技術公司于新世紀之初研發，已推廣應用10多年，是聚苯顆粒輕集料應用最早的規模化產品，并在2004頒布實施建工行業標準。這一系統的核心，就是聚苯顆粒保溫砂漿。

  2.2聚苯顆粒保溫現澆混凝土

  該產品以聚苯顆粒和水泥為主要原材料，有時還加入泡沫劑，形成聚苯顆粒混凝土或聚苯顆粒泡沫混凝土，現澆施工。目前，這一產品應用領域最大的有：

  （1）現澆屋面保溫層或屋面找坡層；

  （2）現澆樓地面墊層；

  （3）現澆復合墻體。這一應用以杭蕭鋼構為代表，其代表工程為武漢世紀家園小區（圖1為小區外景）。從事這種現澆的企業已有幾十家。

  圖1  武漢世紀家園小區

  2.3 聚苯顆粒鋼骨架輕型板

  其產品由輕鋼骨架為受力主體。填充聚苯顆粒為芯材，形成既有良好力學性能，又有良好保溫效果的大型墻板、樓板、屋面板，主要應用于大型工業廠房和公共建筑。在國內得到了一定的應用。

  圖2  聚苯顆粒鋼骨架輕型板

  2.4 聚苯顆粒夾心復合墻板

  這種板材是近幾年出現的新產品，發展迅速，已在許多地方形成了規模化生產，在全國大多數省市已有應用，是目前最有發展前景的輕集料產品之一。該產品的面層為硅酸鈣板，中間為聚苯顆粒混凝土芯層，主要應用于建筑內隔墻。目前，從事這種產品的生產企業，已達數百家。

  圖3  聚苯顆粒夾心復合墻板

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  2.5  聚苯顆粒陶粒混凝土實心條板

  該產品以聚苯顆粒和陶粒兩種輕集材料配合使用，陶粒彌補了聚苯顆粒強度差的不足，而聚苯顆粒則彌補了陶粒密度較大的不足，進一步降低了陶粒條板的密度，是很有意義的創新。我曾在張家口等地參觀過一些生產企業，產品很受歡迎。這一創新可改善陶粒制品的性能，應鼓勵發展。

  圖4    聚苯顆粒陶粒混凝土實心條板

  2.6 聚苯顆粒混凝GRC隔斷板

  這種產品主要用于室內隔斷墻，厚度比隔墻板小，一般只有3-5cm，采用玻璃纖維網格布雙面增強，輥壓流漿工藝生產，是借鑒玻鎂平板工藝發展起來的。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，全國生產這種板材的有200多家，北京及周邊地區就有幾十家，其優點是強度高，密度低，產品厚度小，可增大建筑使用面積，在建筑裝修中獲得規模化應用。

  圖5  聚苯顆粒混凝土GRC隔斷板

  2.7 聚苯顆粒混凝土砌塊

  本產品是近二年最新出現的新產品，有聚苯顆粒混凝土與聚苯顆粒泡沫混凝土兩種。后者是在聚苯顆粒混凝土中加入了發泡劑或泡沫，性能更為優異。其膠凝材料有鎂水泥，通用硅酸鹽水泥兩類。當其密度控制在650kg/m³以下時，可實現墻體自保溫。本產品主要應用于自保溫外墻，也用于隔墻。

  圖6   聚苯顆粒混凝土砌塊

  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上發展起來的。其特點是將大量聚苯顆粒加入泡沫混凝土，進一步降低了泡沫混凝土的導熱系數并提高強度。防火性能經天津消防檢測中心檢測，可達到A2級。其中，作者研發并指導北京弘毅美邦公司生產的產品，其導熱系數經國家干混砂漿中心檢測，為0.048w/（m.k）。如果進一步采取技術措施，有望達到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合砌塊

  這種產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，硬化后所形成的復合砌塊。它是作者所研發原創的泡沫混凝土填充空心砌塊的基礎上，改進發展而來。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上的不足。

  圖8   聚苯顆粒泡沫混凝土填充復合砌塊

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  2.10 聚苯顆粒混凝土現澆空心砌塊復合墻體

  這種現澆自保溫復合墻體，由大連正銳公司研發，并在遼寧，河北，內蒙等省區得到推廣應用。它是采用大空心率、大規格空心砌塊砌筑墻體后，在砌塊空心內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，保溫效果比廠內填充空心砌塊更有優勢。

  圖9   聚苯顆粒混凝土現澆空心砌塊復合墻體

  2.11 聚苯顆粒混凝土連鎖自保溫砌塊

  這種砌塊是作者于去年研發的專利新產品。其技術特征是上下左右均有榫頭或榫槽，砌筑后可形成連鎖結構，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為該產品外觀。

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

  圖10  聚苯顆粒混凝土連鎖自保溫砌塊

  3 聚苯顆粒混凝土新型生產裝備

  聚苯顆粒砂漿及混凝土的發展，其速度逐年加快。但是，其發展也受到生產裝備發展相對緩慢的制約。目前，現有的生產裝備存在幾個問題，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，尤其是現澆；三是在泵送后與水泥漿體分離；四是自動化程度低。今年，作者為解決這幾個問題，對其工藝裝備進行了探索，并在有關生產單位配合下，研發出用于現澆和制品生產的新型裝備，較好地解決了以上幾個問題，聚苯顆粒混凝土不僅實現了現澆泵送和制品生產泵送的難題，不漂浮、不分離、不堵泵，而且實現了制品生產的大型自動化，生產制品效率大大提高。圖12為作者研發的自動化大型聚苯顆粒泡沫混凝土保溫板與墻板兩用生產線的生產現場照片。圖13為聚苯顆粒泡沫混凝土現澆機。

  圖13  聚苯顆粒混凝土現澆機

  4 聚苯顆粒砂漿和混凝土的優勢性

  4.1在現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，是玻化微珠的1/10，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，導熱系數最低，保溫效果最好

  聚苯顆粒的導熱系數為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300%，超輕陶粒的吸水率為10-13%，玻化微珠也達20-40%。在現有輕集料中，聚苯顆粒吸水率最低。它的這一優點，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具有優異的柔韌性，可有效提高相關產品的韌性

  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。總所周知，混凝土和砂漿是典型的脆性材料并一直沒有克服其脆性的理想技術方案，加入聚苯顆粒應是克服其脆性的最佳技術途徑。圖14是普通混凝土試塊和聚苯顆粒混凝土試塊受壓后的狀況。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  聚苯顆粒混凝土試塊試壓后外觀

  4.5在合理摻量時，混凝土和砂漿的防火性能仍可達到A級。

  人們一直認為聚苯顆粒易燃，不防火。但它在進入混凝土或砂漿后，控制其合理摻量，并采用阻燃自熄品，相關產品的防火性能仍可達到A2級，完全可以滿足建筑工程或土木工程的防火要求。

  4.6價格低，使用成本低

  日前，聚苯顆粒的市場價為12-18元/m³（不同密度和質量），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。從京津地區看，超輕陶粒的運到價為120元/m³，玻化微珠的運到價為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，環保低碳性突出

  聚苯顆粒可以廣泛利用回收的廢舊聚苯泡沫粉碎加工制成，降低白色污染，有利環保，低碳性不容置疑。

  5 發展前景及建議

  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比，應該是輕集料行業最有發展前景的產品之一。隨著我國建筑保溫產品的提高和建筑節能推廣力度的加大，聚苯顆粒保溫砂漿及混凝土將會得到更大規模的推廣應用。這幾年，聚苯顆粒保溫混凝土及制品的快速發展，但這僅僅是開始，其更廣泛的普及應用還在以后 。作者預測，10年以后，其應用量至少會提高1-2倍。為進一步推動其發展，茲建議如下：

  （1）行業協會應把聚苯顆粒輕集料列為重點支持發展的產品，將其放到陶粒的同等重要地位，使其成為主導性輕集料之一。

  （2）加快編制已形成規模化生產的聚苯顆粒混凝土產品的相關標準，推動和規范化發展。如聚苯顆粒現澆墻體、聚苯顆粒混凝土自保溫砌塊、聚苯顆粒混凝土保溫板等，都需要標準助力。

  （3）成立聚苯顆粒輕集料專業委員會，作為分會的專業性機構，推進相關技術的開發、推廣，使管理更具針對性。

  （4）積極吸納聚苯顆粒混凝土及砂漿產品的生產企業，設備企業、原材料企業加入輕集料行業的隊伍，改善目前的無組織狀態。