轻骨料混凝土

1、轻骨料混凝土的发展及应用姓名：吕浩阳学号：g201409106系别：建筑工程学院轻骨料混凝土的发展及应用摘要：轻骨料混凝土的应用具有巨大的直接和间接技术经济效益，针对国内外轻骨料混凝土技术的应用现状，对轻骨料混凝土的性能进行了详细的分析。探讨了轻骨料混凝土应用中存在的问题，并对解决措施予以展望。关键词：轻骨料；混凝土；耐久性1前言混凝土是现代工程结构中最大宗的建筑材料之一。全世界混凝土年产量约90亿吨，我国占40%以上，每年要用掉20亿吨以上的天然骨料。对骨料等资源的大量开采已造成了很多地方出现资源匾乏、耕地破坏、山林遭毁等问题。利用天然轻骨料、工业废料轻骨料、人造轻骨料等制成的轻骨料混凝土具

2、有密度较小、相对强度高以及保温、抗冻性能好等优点，降低结构自重的同时也在很大程度上节约水泥、钢筋等建筑材料，具有明显的技术、经济优势。利用工业固体废弃物如粉煤灰、锅炉煤渣、煤矸石等制备轻质混凝土，可降低混凝土的生产成本，废物利用，减少城市或厂区的污染，减少堆积废料占用的土地用量，可以有效地利用资源和保护环境1。2轻骨料混凝土的发展及应用现状2.1国外应用现状美国早在1913年就研制成功了页岩陶粒(国外又称膨胀页岩)，很快就用它配制成抗压强度为30-35MPa的轻集料混凝土，并应用在了房屋建筑、船舶制造和桥梁工程中。20世纪60年代中期，美国采用轻骨料混凝土取代普通混凝土，修建了52层218米高

3、的休斯顿贝壳广场大厦，所用轻骨料混凝土的干表观密度为1840 kg/m3，抗压强度32-42MPa，取得了显著的技术经济效益。2001美国在California用轻骨料混凝土建成的Benicia-Martinez桥，该桥总长2716米，最大跨度200米，所用轻骨料混凝土28天抗压强度为45MPa，干表观密度1920 kg/m3。1993年以来美国每年轻骨料使用量都在350-415万m3，其中用于结构混凝土部分占80万m3左右。 20世纪90年代初期，挪威、日本等国家研究了高性能轻骨料混凝土的配方、生产工艺、高性能轻骨料等，重点在于改善混凝土的工作性和耐久性，并取得了一定的成果。例如，英国采用高

4、强轻骨料混凝土建造了北海石油平台；挪威已成功应用CL60级轻骨料混凝土建造了世界上跨度最大的悬臂桥；日本则在1998年成立了一个由18家公司组成的高强轻骨料混凝土研究委员会，专门研究粉煤灰轻骨料混凝土。如今，国外发达国家高性能轻骨料混凝土的应用已取得了丰富的经验。CL 50-CL60轻骨料混凝土已在工程中大量使用，结构轻骨料混凝土的抗压强度最高为80MPa，其表观密度在1800-2000kg/m3之间。2.2国内应用现状我国的轻骨料混凝土的研究始于20世纪50年代，以陶粒混凝土的研制居多，沸石和煤矸石等轻骨料混凝土产量较少。先后研制成粘土陶粒、页岩陶粒和烧结粉煤灰陶粒等人造轻骨料。我国轻骨料混

5、凝土在承重结构中的应用与发展始于60年代初期：1960年在河南平顶山建成了第一座轻骨料混凝土大桥-洛河大桥，此后在其他桥梁上也部分应用了轻骨料混凝土。到了90年代初期，由于我国的轻骨料质量较差，以粉煤灰为主的其它品种陶粒的质量不尽人意，所配制的结构用轻骨料混凝土的表观密度一般为1800-1950kg/m3，抗压强度为5.0-25MPa，即密度较大，而强度偏低，轻骨料混凝土主要用作一些非承重结构，而很少用于结构工程。同时由于造价原因，在非结构工程中的经济效益不显著，使其应用和发展受到一定的限制。直到20世纪90年代中后期，在国内外轻骨料混凝土技术迅速发展的推动下，我国高强轻骨料混凝土的研究和应用

6、开始出现了新的转机，高强轻骨料的生产已形成一定的规模。在此背景下，轻骨料混凝土又开始在高层建筑和桥梁工程中获得应用。如珠海国际会议中心采用了LC 30泵送轻骨料混凝土，武汉证券大厦64-68层楼板使用了LC35轻骨料混凝土，云南建工医院主体结构使用LC40轻骨料混凝土，天津永定新河大桥引桥应用了预应力LC40高强轻骨料混凝土。 目前，我国轻集料混凝土的应用仍主要用于低强度的非承重结构，如生产小砌块。在高层建筑和大跨度的桥梁中的应用与国外相比还很少，虽然现在也能配制出抗压强度达70MPa的结构轻集料混凝土，但在工程中实际只用到LC 40。在工程施工中，南京等地虽成功的尝试泵送施工，但大量轻集料混

7、凝土仍采用常规的方法，泵送混凝土技术应用很少，尚未能适应现代化施工的要求，与发达国家仍有不小的差距 2。3轻骨料混凝土的特点3.1轻骨料混凝土组成结构特点 轻集料混凝土的组成除用轻集料代替普通混凝土的天然岩石集料外，其余材料组成与普通混凝土基本相同。而轻集料对混凝土主要性能的影响与普通集料对混凝土主要性能的影响有许多相同之处，轻集料与普通集料的不同点主要是质轻、内部具有高度的多孔性、在水泥浆中具有吸水放水的作用，本身强度低，弹性模量低。轻集料多孔性使轻集料混凝土内部结构发生了以下变化: (1)轻集料与水泥石界面层致密，缺陷减少:轻集料吸收水泥中部分水分，使界面区水灰比降低，硬化水泥石密实度增加

8、；轻集料中预湿吸收的水随水泥水化进程不断释放出来，补充水泥水化用水，进一步提高了界面区结构密实性；轻集料早期吸水，使普通集料表面常见的水囊在轻集料混凝土中消失，减少了界面缺陷；吸入轻集料表面开放孔中的水泥浆的锚固作用，提高了界面强度。(2)轻集料混凝土中孔含量增加:轻集料中孔的存在，可以有效的缓解冻涨、碱集料反应等膨胀作用。(3)水泥石内受返水的养护作用，使水泥水化程度提高，水泥石孔隙率降低、孔径减小；返水作用减少早期的开裂，且随轻集料预湿程度的提高，养护龄期的延长，水泥石结构变化愈明显。3.2轻骨料混凝土的性能特点 与普通混凝土相比轻集料混凝土具有如下独特的性能特点: (1)比强度高:40-

9、50MPa的轻集料混凝土体积密度可保持在1700kg/m3-1900 kg/m3，比普通混凝土轻1/5左右。 (2)具有隔热、保温、保湿功能:体积密度为1750kg/m3的轻集料混凝土的导热系数大大低于普通密度混凝土的导热系数，因此从建筑节能方面考虑，采用轻集料混凝土作墙体材料，较传统的实心粘士砖或普通混凝土可节能约30% -50%。 (3)耐火性好:耐火能力是普通混凝土的4倍。在650高温下，轻集料混凝土能维持室温时强度的85%，而普通混凝土只能维持35%-75%。 (4)抗震性能好:其构筑物在地震荷载下对冲击波能量吸收快，减震效果好。陶粒混凝土相对抗震系数为109，普通混凝土为84，砖砌体

10、为64。 (5)耐久性好: 轻集料混凝土具有与高性能普通密度混凝土相当的耐久性。如50-100MP的高强轻集料混凝土具有非常低的渗透性和良好的抗冻性。Holm等人把轻集料混凝土的高抗渗性归结于轻集料与水泥石之间优良的界面以及混凝土整体结构更加均匀等原因。 (6)抗裂性好:同普通混凝土相比，轻集料混凝土的热膨胀系数和弹性模量小，使得由于冷缩和干缩作用引起的拉应力相对较小；同时，轻集料具有自养护作用，可减少轻集料混凝土的开裂，这对改善结构的耐久性是十分有利的。 (7)无碱集料效应:轻集料中虽然都含有活性成分，但至今尚未见到有关轻集料混凝土由于碱集料反应造成破坏的报道。(8)综合经济效益好:尽管轻骨

11、料自身的价格比普通石子贵，但是由于其减轻了结构自重，缩小断面尺寸，增加使用面积，降低基础荷载而具有显著的综合经济效益2。4轻骨料混凝土存在的主要问题 (1)比普通混凝土更加容易遭受裂缝的影响。加入适量的纤维可以减少裂缝。在相同纤维掺量条件下，纤维越短，纤维数量越多，需要包裹纤维的水泥浆的量越多，混凝土的粘度越大，越不易离析。 (2)轻质高强混凝土的集料易于漂浮在拌和物表面，产生上大下小的分层离析结构，导致工作性能差，不能满足现代混凝土建筑施工的要求，为此，开展控制轻集料混凝土分层离析技术的研究十分必要，通过掺加矿物掺各料、调整砂率、掺加适宜品种的纤维和减小轻集料粒径等技术措施可配制工作性能好，

12、易泵送的CL40-CL60高强轻集料混凝土。(3)轻质高强混凝土除了坍落度损失问题外，还有粘性大的问题，这给泵送施工也造成很大的困难，影响了高强混凝土推广应用。就目前混凝土材料技术水平来说，要彻底解决这个问题还有一定的困难。现在一般采用一些综合措施使轻质高强混凝土粘性和坍落度损失在一定程度上得以改善。如欧洲一些国家采取集料常压预湿处理、加压预湿、沸煮预湿等探索，部分工程中有应用。(4)高强混凝土的养护问题必须充分重视，早期要做好保温保水养护。与普通混凝土不同之处:一方面，水灰比低，用水量少，早期水化反应用水量相对较大，因而很少有多余的水分，而且混凝土表面也会因失水发生干缩裂纹；另一方面，轻质高

13、强混凝土水泥用量大，水泥活性高，反应速度快，水化热高，体积稍大的混凝土结构中心部位水化热高峰期的温度可达到900左右，因此轻质高强混凝土的表面保温养护非常重要。防止轻质高强混凝土表面裂纹，对保持高耐久性有重要意义3。5结语随着现代建筑技术的发展，轻骨料混凝土以其轻质、高强、多功能的特点在大跨结构、高层建筑、软土地基以及海上平台、移动结构等工程中有着广泛的应用前景。利用工业废渣等制备的轻骨料混凝土，可降低生产成本，并可减少污染，做到废物利用，有利于环境保护，符合现代可持续发展的要求。加强对轻质高强混凝土结构性能和耐久性能的研究，制定轻质高强混凝土结构设计与施工规程，促进轻质高强混凝土在高层建筑，大跨度桥梁及海工构筑物中的广泛应用。作为与传统的普通混凝土不同的新材料，轻质高强混凝土具有自身的特点与优点，要求广大的技术工作者了解与掌握，以更好地促进其在更广阔的土木建设工程中得到普遍的认同和广泛应用，对轻质高强混凝土的探讨与实践必将有助于我国建设事业的发展。参考文献：1蔡路，陈太林.轻骨料混凝土