轻骨料混凝土

1、青岛理工大学毕业论文青岛理工大学毕 业 设 计（论 文）题目：轻骨料对透水混凝土的性能的研究学生姓名： 王金焕 学生学号： 201373009 院系名称： 土建工程系 专业班级： 监理131 指导教师： 刘杏 年 月 日摘 要轻骨料混凝土（Lightweight aggregate concrete）是指采用轻骨料的混凝土，其表观密度不大于1900kg/m3。所谓轻骨料是为了减轻混凝土的质量以及以提高热工效果为目的而采用的骨料，其表观密度要比普通骨料低。轻骨料商品混凝土是以天然多孔轻骨料或人造陶粒作粗骨料，天然砂或轻砂作细骨料，用硅酸盐水泥、水和外加剂（或不掺外加剂）按配合比要求配制而成的干表

2、观密度不大于1950kg/m3的商品混凝土。 轻骨料商品混凝土具有密度小、保温性好、抗震性好，适用于高层及大跨度建筑.人造轻骨料又称为陶粒.轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温、耐火、抗震性好等特点，并且变形性能良好，弹性模量较低，在一般情况下收缩和徐变也较大。用粘土陶粒作为粗骨料、膨胀珍珠岩作为细骨料和其他胶凝材料（水泥和粉煤灰）通过人工搅拌的方法 配制轻骨料透水混凝土，研究不同的水泥、粉煤灰和细轻骨料用量对混凝土抗压强度、透水系数等性能的影响。结果表明，随着水泥、粉煤灰和细轻骨料用量的增加，轻骨料透水混凝土的强度增加，而透水系数会降低。配制轻质结构用商品混凝土最有效的途径就是采用轻骨料。轻骨料

3、表面粗糙多孔，有一定的吸水能力，这十分有利于改善商品混凝土的界面黏结，提高整体的强度；其吸水能力可做为水分存处器，先吸入一部分水分，在以后的养护过程中又释放出来，有利于水泥的充分水化。由于轻骨料商品混凝土具有轻质、高强等优点，它比相同强度等级的普通商品混凝土自重降低20%30%。这就使结构荷载占有较大比例，并且对材料性能具有较高要求的高层建筑、大跨度桥梁、海洋工程等来说，轻骨料商品混凝土的这种性能具有较高的市场竞争力。关键词: 轻骨料； 透水混凝土； 抗压强度； 透水系数AbstractLightweight aggregate concrete (lightweight aggregate

4、concrete) is refers to the use of lightweight aggregate concrete, the density of not more than 1900kg/m3. so-called lightweight aggregate is to reduce the quality of concrete and to improve the thermal effect for the purpose of the aggregate and the apparent density than ordinary low aggregate.Light

5、weight aggregate concrete products is in natural porous lightweight aggregate or artificial ceramsite as coarse aggregate and natural sand or light sand as fine aggregate, with Portland cement, water and admixture and admixture) according to fit specific requirements formulated into the dry surface

6、view of density of not more than 1950kg/m3 commodity concrete, lightweight aggregate concrete products with low density, good heat insulation, seismic good for high-rise buildings and large span building.Lightweight aggregate concrete with light weight, high strength, thermal insulation, fire resist

7、ance, good seismic performance, and good deformation performance, low elastic modulus, shrinkage and creep are also larger in general.Clay ceramsite as coarse aggregate, expanded perlite as fine aggregate and other cementitious materials (cement and fly ash) by artificial mixing method for preparati

8、on of lightweight aggregate concrete permeable, different research of cement, fly ash and fine lightweight aggregate content on the compressive strength of concrete, through the influence of water coefficient of performance. The results show that the with cement, fly ash and fine lightweight aggrega

9、te content increased, the strength of lightweight aggregate concrete permeability increase, and permeability coefficient will decrease.Preparation of lightweight structure uses commodity concrete is the most effective way is to use lightweight aggregate. Lightweight aggregate surface is rough and po

10、rous, water absorbing ability, which is conducive to improve the interfacial adhesion between the commercial concrete, improve the overall strength, water absorbing capability to do for the water storage device, to inhalation of part of the water, in later maintenance process and released, full of w

11、ater to cement. Due to the commodity of lightweight aggregate concrete has the advantages of light weight, high strength, etc., it than the same strength grade of general merchandise concrete gravity reduce 20% - 30%. Which makes the structure load occupies a large proportion and on the properties o

12、f the material has higher requirements of high-rise Building, long-span bridges, ocean engineering and so on, the performance of lightweight aggregate concrete has a high market competitivenessKey words: lightweight aggregate; permeable concrete; compressive strength; permeability coefficientII目 录摘要

13、Abstract第1章 绪论11.1 轻骨料混凝土研究的背景和意义1 1.1.1研究的背景1 1.1.2研究的意义和目的21.2 轻骨料混凝土的发展与应用3 1.2.1 国外研究现状3 1.2.2 国内研究现状3 1.2.3国内外轻骨料混凝土应用实例41.3轻骨料混凝土的分类与特点10 1.3.1 轻骨料混凝土的分类10 1.3.2 轻骨料混凝土的分类10 1.3.3轻骨料混凝土的优点11 1.3.4轻骨料混凝土的缺点121.4轻骨料混凝土存在的问题及未来发展趋势13 1.4.1目前主要存在的问题13 1.4.2未来发展的趋势131.5结语14第2章 轻骨料混凝土配合比及原材料152.1 轻骨

14、料混凝土原材料152.2原材料计量与抽检计量152.3轻骨料混凝土的主要的产品形式152.3.1各种类型的陶粒（砂）152.3.2干拌轻骨料商品混凝土粉料162.3.3轻骨料砌块172.3.4轻骨料商品混凝土墙板等构件制品182.3.5结构轻骨料商品混凝土182.4本章小结18第3章轻骨料混凝土的抗压强度试验研究19 3.1轻骨料混凝土抗压轻度论述19 3.2轻骨料混凝土的抗压性能19 3.3轻骨料混凝土抗压强度的影响因素19 3.3.1膨胀珍珠岩和水灰比对抗压强度的影响20 3.3.2页岩陶粒对抗压强度的影响20 3.3.3温度和湿度的影响20 3.3.4减水剂对抗压强度的影响20 3.3.

15、5龄期的影响20 3.4立方体抗压试验及结果分析20 3.4.1试验方法21 3.4.2立方体抗压实验结果分析22 3.4.3立方体抗压实验数据分析23 3.5本章小结24第4章轻骨料混凝土的透水性试验研究25 4.1实验目的25 4.2轻骨料混凝土透水系数的论述25 4.3轻骨料混凝土透水系数影响因素25 4.3.1孔隙率25 4.3.2水灰比26 4.3.3页岩陶粒、膨胀珍珠岩26 4.3.4水泥用量26 4.3.5减水剂26 4.4轻骨料混凝土试验及结果分析264.4.1试验方法264.4.2施工注意事项284.4.3立方体透水实验结果分析29 4.5本章小结29第5章扩展试验305.1

16、石子的体积密度试验305.2陶粒的吸水率试验315.3陶粒的吸水性对轻骨料混凝土的影响32第六章结论和展望32 6.1本次试验的总结32 6.2对今后研究工作的展望32结束语33外文文献翻译33致谢33参考文献33附录33II第1章 绪论1.1 研究的背景、意义和目的 1.1.1 研究的背景 随着城市化进程的不断发展，在路面工程中商品混凝土被大面积的使用，显然相对于自然条件下的土壤，其在呼吸性能、吸收热量、渗透雨水等方面表现欠佳，并由此产生了一系列的环境污染，给予社会带来极大的负面影响。在环境友好型社会构建的背景下，路面建筑更需一种更加优质的商品混凝土。轻骨料内部有大量的空隙，不仅会使轻骨料混

17、凝土重量减轻，导热系数减小，保温性能提高，而且还可改善骨料表面与水泥砂浆的界面粘结性能，并改善混凝土的物理力学变形协调能力。尽管轻骨料混凝土的单方造价比相同强度等级的普通混凝土要高，但由于其可减轻结构自重、缩小结构断面、增加使用面积、减小钢材用量、降低基础造价，因而具有显著的综合经济效益。透水混凝土是用胶凝材料与水拌合后包裹特 定粒径的粗骨料而形成的多孔骨架结构。因其具有良好的透水透气性能，而被用于路面和绿化，具有良好的经济效益和生态效益。将轻骨料替代透水混凝土中的碎石作为粗骨料而配制出的轻骨料透水混凝土，与普通透水混凝土相比具有表观密度小、质量轻、导热系数低等特点。在其表面铺设一层薄土种植草

18、皮，就可以用于护坡和道路绿化，此类混凝土也可以称为生态混凝土。若对轻骨料透水混凝土加以利用，就可减轻环境负荷，并对废弃物循环利用，进而提高生态效益和经济效益。 我国对生态混凝土的研究已有很多，主要是为了保护环境和提高资源的利用，但是我国对轻骨料混凝土的研究是从上世纪50年代开始的，到90年代，陶粒轻骨 料的应用进入一个全新时期。由于轻骨料的来源比较广泛且成本较低，如工业废料中的粉煤灰陶粒、粘土陶粒、膨胀矿渣珠等，能够降低成本、提高材料的利用率。掺入透水混凝土后，可大大降低透水混凝土的自重和高成本，这对资源的利用和生态平衡具有积极作用。 图1-1轻骨料混凝土试样 1.1.2研究的意义和目的 随着

19、我国经济的快速发展，交通基础设施建设步伐加快，在给人们的出行带来极大方便的同时，普通混凝土道路也给生态环境带来了诸多负面影响。由于普通混凝土缺乏透水性和透气性，使雨水不能渗入地下，路面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，致使产生了所谓的“热岛现象”。此外，不透水的道路表面容易积水，降低道路的舒适性和安全性。而透水混凝土具有较大的透水性和较小的毛细作用，成为一种新型的、很好的地坪材料。为了能够增加渗入地表的雨水，缓解城市地下水位急剧下降等一些城市环境问题，世界各国普遍开始研究和采用透水混凝土路面材料。 轻骨料混凝土是由骨料、高标号水泥、掺合料，水性树脂、彩色强化剂

20、、稳定剂及水等拌制而成的一种多孔轻质混凝土，由粗骨料表面包覆一薄层浆料相互粘结而成孔穴均匀分部的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点，作为环境负荷减少型混凝土，透水混凝土的研究开发越来越受重视。    轻骨料混凝土具有和普通混凝土所不同的特点：容量小、水的毛细现象不显著、透水性大，水泥用量小、施工简单等，因此这种新型的建筑材料的优势性不断为人所知，并在道路领域逐渐得到应用。它能够增加渗入地表的雨水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题。1.2轻骨料透水混凝土的现状及其发展 1.2.1国外研究现状 轻骨料混凝土(又名轻集料混凝土,LightWeig

21、htAggregateConcrete)是指用轻粗骨料、轻细骨料(或普通 砂)、水泥和水，必要时加入化学外加剂的矿物掺合料配制而成，并且在标准养护条件下，28d龄期的干表观 密度<1950kgm3 的混凝土。 人造轻骨料最早使用年代在1920年左右。SJ海德是最初运用回转窑烧制膨胀粘土轻骨料，1928年,美国开始把这种方法用于商业生产。西欧在第二次世界大战以后才开始有了轻骨料的生产，美国和前苏联因缺少天然的普通骨料，大量生产和使用了人造轻骨料，使轻骨料混凝土在这两个国家得到飞速发展，但是轻骨料混凝土长期以来一直被当作非结构材料使用，应用范围受到了很大的限制。 自20世纪60年代中期,美国

22、采用轻骨料混凝土取代普通混凝土,修建了休斯敦贝壳广场大厦并取得了显著的技术经济效益。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。CL50CL60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 2000kgm3 之间。 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

23、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。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在80万m3 左右。挪威自1987年以来,已应用高性能轻骨料混凝土施工了11座桥梁。 1.2.2国内研究现状我国从20世纪50年代开始研究人造轻骨料,先后研制成粘土陶粒、页岩陶粒和烧结粉煤灰陶粒,目前 年产量达300万m3 。据1990年对10个省市不完全统计，从20世纪70年代至80年代用于房屋建筑外墙板的轻骨料混凝土约占其总用量的50%；用于建筑砌块约占砌块的27%。但是，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

24、用轻骨料混凝土的表观密度一般为 18001950kgm3，抗压强度为51025MPa。 20世纪90年代我国轻骨料混凝土的应用从以高层建筑外墙板为主,改变成以高层建筑框架填充墙用的小型空心砌块为主的格局；而在承重结构中的应用反而有所减少，显现极少应用结构轻骨料混凝土的奇怪现象。分析其原因主要是国内轻骨料过多偏重于墙体材料的应用,而用于承重结构的高性能陶粒的生产与开发并没有受到应有的重视,轻骨料混凝土发展缺乏统一的管理和协调。 随着对建筑节能和建筑物功能性要求的提高,高性能轻骨料混凝土的研究和应用也得到了快速发展。据1995年不完全统计,以超轻陶粒为主的各种陶粒年 产量在20万m3 以上。如今广

25、州、乌鲁木齐、昆明、黑龙江和京津唐地区已成为超轻陶粒生产基地。上海生 产出堆积密度为700800kgm3 的粉煤灰陶粒和500kgm3 以下的超轻陶粒；湖北宜昌生产的高强陶粒，可 以配制出强度等级为CL30CL60或更高的轻骨料混凝土。由于宜昌、上海等地高强、高性能轻骨料的规模化生产,高强轻骨料混凝土,结构轻骨料混凝土在我国已逐步应用。 1.2.3国内外轻骨料混凝土应用实例 国外轻骨料混凝土应用典型实例： 1)休斯敦贝壳广场大厦 休斯敦贝壳广场大厦,如下图所示， 建造时间1967年1969年,52层，高218m,建筑面积 130000m2。该建筑原设计为35层的筒中筒结构体系，设计人员在仔细分

26、析了所有结构地基的情况后，提出全部梁、板、柱、墙体、钢筋网基础采用轻骨料混凝土的主张,就地面标高-7118m浮型钢筋网基础而言，可在原采用普通混凝土建造35层的相同重量情况下，以同样的开挖深度建成52层的大厦，有效地提高了土地的利用率，取得了显著的经济效益。根据结构和建筑的要求:2151m厚的筏形基础，内柱和外柱以及剪力墙要用强度为42MPa的高强轻骨料混凝土浇制,11 m跨距的楼板要用强度为3115MPa的轻骨料混凝土 浇制。混凝土用量达到了68800m3，约减轻自重3850041200t。该工程是减轻自重而取得增层的典型工程实例。 2)挪威特若尔海洋采油(气)平台，如下图所示， 挪威特若尔

27、(Troll)海洋采油平台的大型钢筋重力式结构，高度为369m,其基础为19室的大型沉箱。沉箱下面是深36m，每个直径为32m的环形断面套筒群。套筒插入水 下303m的很软的土层中，以防止平台移动。沉箱的9个室中每个延伸成平台的脚柱,高度>300m,直径从33101514m。顶部荷载为220000kN。为减少平台在岸上制作后向现场拖引的困难，采用了轻质高性能混凝土。其特点是用优质的轻骨料替代一部分粗骨 料，现场浇筑混凝土的密度为2250kgm3 ，28d抗压强度为75MPa。 国内轻骨料混凝土应用： 多年来，我国在轻骨料混凝土领域开展了广泛深入的应用性研究，各类天然、人造、工业废渣轻骨料

28、混凝土及其制品都取得了一定的实际工程应用，对轻骨料混凝土的长期性能和潜在用途也有了更充分的认识和了解，为轻骨料混凝土在我国未来更大范围的推广应用打下了良好的基础。在各种轻骨料混凝土中，陶粒混凝土是目前应用最多的一种，尤其是在承载结构中，陶粒混凝土相比于其他轻骨料混凝土具有明显的强度优势。 从轻骨料混凝土在我国的应用形式和应用量来看，轻骨料混凝土砌块约占70%；轻骨料混凝土板材，包括空心隔墙板、复合保温墙板、屋面板、楼板等，约占15%；现浇高强轻骨料混凝土，包括高层框架建筑、桥梁工程等，约占2%-3%；应用在其他方面，如耐火隔热制品、吸声砖、园林和花卉、化工用品等，约占12%。可见，我国轻骨料混

29、凝土目前还主要应用于建筑砌块和围护结构板材方面。在高层建筑方面： 轻骨料混凝土应用于高层建筑主要是通过现浇梁、板、柱、墙体等结构单元或采用预制墙板、楼板等构件形式实现。采用轻骨料混凝土后建筑自重获得减轻，在荷载不变的情况下可以增加修建层数，提高土地使用率或者节约基础的造价，尤其是在软土地基处理方面更具优势。另外，轻骨料混凝土在抗震、耐火方面的优良性能也是其应用于高层建筑的优势。 我国在过去三十年积累了一些十分成功的轻骨料混凝土高层建筑应用实例，在天津、上海、沈阳、南京、本溪等地均有不同形式的轻骨料混凝土高层建筑，取得了良好的实际应用效果。如本溪市的建溪大厦（1994年）高26层，局部框架和全部

30、剪力墙结构采用强度等级为LC20LC30的自燃煤矸石轻骨料混凝土泵送浇筑，比采用普通混凝土减轻自重21%25%，由结构质量引起的水平地震作用减小20%25%。 在桥梁工程方面： 由于外加剂和高强轻骨料的发展，目前配制LC40以上的高强轻骨料混凝土技术已经十分成熟，高强、轻质、高耐久和综合造价低的优点，使其应用于大跨度桥梁上的优越性更为突出。实践表明：在新建工程中，由于采用轻骨料混凝土能够使桥梁自重减轻，因此在不增加原设计恒载的前提下可加长跨度，加大桥墩间距，减少桥跨、减小下部结构尺寸；在改建工程中，采用轻骨料混凝土可使桥梁在不加固下部结构和基础的前提下加宽桥面或提高承载力，满足提高设计等级的要

31、求。在软土地基上修建大跨度桥梁，具有更加显着的经济效益。 目前，轻骨料混凝土在我国桥梁工程中主要应用于中小跨径桥梁，在大跨桥梁中的应用较少，与发达国家差距较大。上海卢浦大桥是近年来应用轻骨料混凝土的典型工程，如下图所示，全桥铺装层和引桥的试验桥中采用了LC40级轻骨料混凝土制成的双孔后张预应力板梁。对该板梁进行了足尺的结构可靠性和200万次疲劳试验，试验结果证明其具有良好的结构性能和抗疲劳性能。现场的静动载试验也表明其强度、刚度均能满足设计规范要求，并具有自重轻、自振周期长、阻尼大的优点，跳车动载试验也表明结构的动力特性满足使用要求，完全可满足在设计荷载下安全运营。在屋面、楼面、地面现浇工程方

32、面： 轻骨料混凝土应用于屋面保温隔热工程时，可减轻屋面自重，同时具有良好的保温隔热、抗渗效果以及耐久性，并且施工速度快，工程造价低。上海世博会中国馆的屋面保温工程采用了容重小于1400kg/m3、强度等级为LC15的页岩陶粒轻骨料混凝土，取得了良好的应用效果。 轻骨料混凝土在楼面和地面现浇垫层工程中同样具有广泛的应用，在预应力钢筋混凝土楼板上层铺设陶粒混凝土垫层，可以起到良好的隔声、抗渗效果，并且能够将楼面局部重荷载均匀分散传递至预应力钢筋混凝土楼板，提高楼板的承载能力；在建筑物底层地面下铺设陶粒混凝土垫层，能够起到防潮、保温作用，可解决北方寒冷地区底层地面冬天冷、夏天潮湿的问题。在轻骨料混凝

33、土砌块方面： 建筑砌块是我国轻骨料混凝土应用量最大的产品形式，目前市场中主要的产品类型有轻骨料混凝土空心砌块、陶粒加气混凝土砌块（如图2）以及陶粒加气混凝土砌块（如图3）等。其中，轻骨料混凝土空心砌块应用最为普遍。它是以水泥作为胶结料，以特殊级配的浮石、火山渣、煤渣、陶粒、陶砂、自燃煤矸石等作为轻质骨料，经压制成型的空心砌块。以质轻、隔音效果好等特点而大量应用于多层和高层建筑框架结构中，既减轻了结构的荷载，减小了墙、柱、梁的断面尺寸，又相对增加了建筑的使用空间，使房间的布置更为灵活。图二加气混凝土砌块图三 陶粒泡沫混凝土砌块墙体陶粒加气混凝土砌块是以轻质陶粒、粉煤灰、水泥基胶凝材料为主要原料，

34、以铝粉或泡沫剂为发泡剂，经蒸汽养护并经切割而制成的砌块。其干表观密度为550-800，抗压强度为3.5-7.5MPa，导热系数为0.16-0.25W/m·K，主要用于非承重和有保温隔热要求的建筑围护结构中。 陶粒泡沫混凝土砌块与陶粒加气混凝土砌块具有相似的使用功能和相近的技术性能指标，只不过是将陶粒引入到泡沫混凝土体系当中。它同样是发挥陶粒的增强减缩作用，克服原有体系在强度和收缩等方面的不足。在轻骨料混凝土板材方面： 轻骨料混凝土与钢筋组合制备建筑板材，不仅能在保证强度的同时大大减轻构件重量，从而减少吊装、运输成本，而且其较低的导热系数使得建筑围护结构自身即具有良好的保温性能，能够显

35、着降低产业化住宅的建设成本。另外，优良的吸音和耐火性能，也是其应用于建筑围护结构的主要优势。轻骨料混凝土板材主要包括隔墙板、屋面板、外挂板、楼板等产品形式。 压型钢板-轻骨料混凝土组合楼板（如图8）是目前研究较多的一种钢-混形式楼板，它将压型钢板与轻骨料混凝土进行有机结合，充分利用钢板抗拉和混凝土抗压的材料特性而结合成整体的结构形式，能有效降低高层钢结构框架建筑楼板自重，在大跨度结构和装配式住宅中也具有良好的应用前景。图8 组合楼板结构在吸声制品方面： 据欧洲LECA协会和美国轻集料协会统计，截止2008年底，发达国家为防止室内噪声超标或提高室内音响效果的公共场所，约有70%的室内墙体配置了吸

36、声砖（如图9），其中约70%采用陶粒混凝土吸声砖。而我国仅15%的室内墙体配置了吸声砖，约50%采用陶粒混凝土。 陶粒混凝土还可以用作高速公路和高速铁路的声屏障。我国高速公路总里程已超过10万公里，位居世界第一位，但配置的公路声屏障很少，交通噪声问题比较严重。据不完全统计，截止2010年，我国已建成高速公路声屏障不足160km，与发达国家差距较大，美国在2000年时公路声屏障总里程已超过5000km。而在高速铁路方面，随着我国在该领域的大力发展，未来对耐久性较好的轻质混凝土声屏障（如图10）的需求也将十分巨大. 近来我国的一些企业利用陶粒混凝土的吸音特性，生产一种无砟轨道道床吸音板（如图11）

37、，它是以陶粒作为轻骨料，高强水泥作为胶凝材料，辅以聚酯纤维和减水剂等材料制备而成，已在实际工程中取得了应用。该产品在6个中心频率下的平均吸音系数达到0.72，降噪系数（NRC）达到0.82，属于吸音产品中的优秀水平。图9 吸声砖图10 声屏障1.3轻骨料混凝土的定义、分类与特点 1.3.1轻骨料混凝土定义： 用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）、水泥胶凝材料和水配制而成 的混凝土，其堆密度不大于1900m3者，称之为轻骨料混凝土。若粗、细骨料均是轻质材料，又称全轻骨料混凝土。若粗骨料为轻质，细骨料全部或部分采用普通砂，则称砂轻混凝土。轻骨料混凝土一般用水泥胶凝材料，但有时也用石灰、石膏硫磺、沥青等

38、作为胶凝材料。 1.3.2轻骨料混凝土分类： 1.按粗骨料分类轻骨料混凝土按粗骨料的品种划分，见表1。 表1 轻骨料混凝土按粗骨料的品种分类类别轻骨料品种轻骨料混凝土名称堆密度（kgm3）抗压强度范围（MPa）天然轻骨料混凝土浮石火山灰多孔凝灰岩浮石混凝土火山灰混凝土多孔凝灰岩混凝土1200-180015.0-2.0工业废料轻骨料混凝土炉渣碎砖 自燃煤矸石膨胀矿渣珠炉渣混凝土碎砖混凝土自燃煤矸石混凝土膨胀矿渣珠混凝土1600-180020.0-30.0粉煤灰陶粒粉煤灰陶粒混凝土1600-180040.0-50.0工业废料轻骨料混凝土粉煤灰陶粒膨胀珍珠岩混凝土800-140010.0-20.0页

39、岩陶粒粘土陶粒页岩陶粒混凝土粘土陶粒混凝土800-140030.1-50.0 2.按细骨料分类轻骨料混凝土按细骨料品种划分，见表2 表2轻骨料混凝土按细骨料的品种分类混凝土名称细骨料品种全轻混凝土砂轻混凝土细骨料全部用轻砂，如粉煤灰砂、岩砂与陶砂等细骨料部分或全部采用普通天然砂 1.3.3 轻骨料混凝土的优点 轻骨料混凝土的强度等级用CL表示。强度等级达到CL30及以上者称为高强轻骨料混凝土。一般来说,高强轻骨料混凝土具有如下优点： 轻质高强 ：采用轻骨料混凝土替代普通混凝土是减轻结构自重的最直接、最有效的措施,在承载力相同的条件下可减轻重量20%40%。轻骨料混凝土所具有的性能优势主要是指同

40、其它品种的混凝土相比，轻骨料混凝 土能在保持具有高强度的基础上，使混凝土的自重显著下降。 对于结构恒载(即自重)占有较大比例且对材料性能有较高要求的高层建筑、大跨度桥梁等工程而言，轻骨料混凝土的这种优势表现出明显的优越性并使其具有很强的市场竞争力。J1Brakel研究了普通混 凝土(自重=2500kgm3 )和轻骨料混凝土(自重= 1750kgm3 )对桥梁荷载的影响，认为桥梁跨度越大，采用轻骨料混凝土建造桥梁，其降低结构的自重越，经济性也就越显著。当轻骨料混凝用于建造桥梁时,将带来显著的技术经济效益,可使桥梁的跨度增大,减少桥墩的数量,减少上部结构预应力钢筋的用量,降低基础处理的费用(尤其在

41、沿海地基上,由于基础处理费用相对较高,节省的幅度将更大),降低原材料和构件运输和安装费用等。 抗震性能好：地震力和上部结构的自重成正比，当结构采用轻骨料混凝土后，由于自重的下降，将降低地震力。同时，由于轻骨料混凝土的弹性模量比同等级的普通混凝土低，结构的自振周期将变长，变形能力增强,结构破坏时将消耗更多的变形能。因此,轻骨料混凝土有利于改善建筑物的抗震性能和抵抗动荷载作用的能力。据介绍，陶粒混凝土相对抗震系数为10，普通混凝土为84，砖砌体为64。从实际地震考验结果来看，位于京津地区的几十幢轻骨料混凝土工业与民用建筑,经1976年唐山强烈地震后都基本完好，可正常使用，而周围的砖混结构建筑都有不

42、同程度的破坏或倒塌。 抗裂性好：同普通混凝土相比,轻骨料混凝土的热膨胀系数和弹性模量较小,使得由于冷缩和干缩作用引起的拉应力相对较小，表现为轻骨料混凝土构件的抗裂性较好，这对改善结构的耐久性，延长结构的使用寿命是非常有利的，并有助于降低结构在使用期间的维护费用。 耐久性好：使用轻骨料能有效避免混凝土的碱集料反应问题，延长结构的使用寿命。同时由于轻骨料混凝土的骨料基材界面粘结牢固，具有一定的自养护功能和水泥砂浆品相的质量相对较好等因素，轻骨料混凝土抗有害介质侵入的能力也相对较强。 耐火性好：轻骨料混凝土都是多孔性材料，导热系数和线膨胀系数都小于普通混凝土，热工性能较好,所建造结构的保温、抗高温和

43、耐火极限等性能均明显超过普通混凝土结构。一般建筑物发生火灾时，普通混凝土耐火1h,而轻骨料混凝土可耐火4h；在600高温下，轻骨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%。 综合技术经济效益好：尽管轻骨料自身的价格比普通石子贵，导致轻骨料混凝土的单方造价高于同强度等级的普通混凝土，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。国内外工程实践证明，在高层、大跨度的土木建筑工程中，采用轻骨料混凝土可使工程造价降低10%20%。根据美国咨询公司的使用经验，在沿海软土地基上建造大型桥梁时，即使不考虑桥梁后期维护费用的降低，使用轻骨料

44、混凝土代替普通混凝土并经过合理的设计，桥梁建设的直接投资将降低10%15%。若考虑由于轻骨料混凝土桥梁的耐久性相对较好等因素,进行桥梁使用寿命周期成本计算,节省的幅度将会更大。 1.3.4轻骨料混凝土缺点： （1）原材料成本高，因为需要陶粒作为骨料；强度较低，相对于石子，陶粒的强度肯定低很多，导致混凝土强度低，如果非要增加强度，则需要精心设计配合比，成本也会增加。技术水平仍处于初级阶段企业生产规模小，生产工艺老套，产品分级处理随意，而且质量不稳定。基本上是没有环保设施的简陋生产线、污染严重、与国际水平差距正在拉大。 （2）产品质量不理想，绝大多数的企业的人造轻骨料仅能达到普通轻骨料的质量标准，

45、密度等级在300900之间，颗粒均匀性差，强度不高，一般仅适用于制备非承重的商品混凝土制品，以轻骨料商品混凝土砌块、轻质内隔墙板、保温材料为主，严重制约了轻骨料在国内工程结构商品混凝土上的使用。1.4轻骨料混凝土存在的问题及未来发展趋势 1.4.1目前存在的主要问题 在国外轻骨料混凝土在建筑工程上的应用,尤 其是在桥梁方面已经有了很成熟的经验。而在我国作为一种新的建筑材料研究相对较少,不管从应用研究水平还是生产规模,与发达国家相比都具有较大差距。 1)轻骨料混凝土强度问题。当轻骨料混凝土达到一定强度以后,在继续增加水泥用量的情况下,其强度增加不再明显。同时,与水泥石的强度相比,轻骨料的强度偏低

46、,这也大大限制了轻骨料混凝土强度的提高。 2）轻骨料混凝土的泵送问题。目前,LC40LC60的高强混凝土轻骨料混凝土已开始在工程上应用,但对轻骨料混凝土中骨料与胶凝材料易离析而影响泵送施工的问题并没有根本解决,存在的问题主要有:(1)工作性能降低,当泵送时,部分水泥浆中的水在压力作用下渗人轻骨料中,降低了混凝土的工作性能。(2)当水分由水泥浆渗人轻骨料中,混凝土的体积将轻微降低。因此,泵送轻骨料混凝土具有可压缩性和在泵压下表现为塑性。(3)当增加泵压时,混凝土中的空气被压缩到轻骨料中,这也是泵送轻骨料混凝土具有可压缩性的原因。然而,当泵压降低和消逝后,存在轻骨料孔中的被压缩空气又会将轻骨料孔中

47、的水分挤出。如果这种情况发生在泵管中,会导致混凝土拌和物泌水并会堵塞泵。 3）轻骨料的吸水问题。在当前人造轻骨料的生产工艺条件下制造出来的陶粒(含高强陶粒),其孔隙结构较差,不仅球状孔直径大,且开孔率高,而又分布不均匀,裂缝等缺陷也较多,因而吸水率都较 大。这种吸水率高的陶粒,一方面不能适应现代泵送混凝土施工的要求;另一方面,因为施工前须泡水饱和预湿。给施工带来很大麻烦。因此,生产出一种具有更低吸水率,施工时不需预湿的人造轻骨料,即高强、低吸水率的轻骨料,就成了重要问题。 4)轻骨料混凝土高的收缩和徐变问题。高强轻骨料混凝土的收缩徐变值通常比普通混凝土高。首先由于其弹性模量比同等级普通混凝土的

48、低。研究 表明水灰比在0.320.43的LC60LC90的高强轻骨料混凝土的弹性模量比同强度普通混凝土的低20%30%。在早期轻骨料混凝土的收缩比普通混凝土的小,徐变值通常比等强度普通混凝土的大。徐变随混凝土强度增加而降低。由于低弹性模量产生较大的弹性应变,轻骨料混凝土在荷载下的总变形比普通混凝土的大。过大的收缩往往会造成结构物的开裂。在桥梁结构中一般都采用预应力,高强轻骨料混凝土的收缩徐变会造成预应力损失,将会对桥梁结构产生比较大的影响,此问题也急需解决。 1.4.2未来发展趋势当前我国产业结构处于深入调整时期，国家正在大力推广住宅产业化，建筑人工成本的增加，装配式构件制品必将得到大量应用，

49、而且许多超高层建筑、大跨径桥梁被修建，随着建筑的增高、桥梁跨径的增大， 采用传统普通商品混凝土显得就越来越困难。轻骨料商品混凝土以其轻质、高强、多功能的特点在大跨径结构、高层建筑、软土地基以及多震地区等工程中有着广泛的应用前景。对于轻骨料生产来说，出于保护耕地的要求，粘土陶粒必将禁止生产，利用工业废料制造轻骨料必将成为主流，不仅降低生产成品，还可以变废为宝，同时减少了天然骨料的开采，有利于环境的保护，符合现代可持续发展的要求。因此随着住宅产业化的推广、砂石资源的匮乏，轻骨料商品混凝土必将会越来越多应用到结构承重部位，而不再仅仅局限于非承重结构。因此轻骨料商品混凝土发展趋势主要降体现在以下方面：

50、 高强高耐久性轻骨料商品混凝土:高强、高耐久性的轻骨料商品混凝土将会越来越多地用于高层建筑、大跨桥梁、隧道以及海洋工程中。挪威已在北海石油平台用商品混凝土的研究制备出一种高强轻骨料商品混凝土， 其28d 抗压强度为50MPa100MPa，而干表观密度不到1865kg/m3。 用废弃物生产轻骨料:研究显示，可用的废弃物包括：污水处理厂淤泥煅烧所得的粉煤灰、垃圾焚烧所得的粉煤灰、浮石细粉、污染港口、河流和隧道所挖淤泥、采石场石粉、回收商品混凝土所产生的石粉、水处理工厂的淤泥、煤的附属物煤矸石。上述废弃物采用烧结法均可以生产出合格的轻骨料，并可以极大地降低陶粒的生产成本，有条件的企业和地区可以综合利

51、用进行开发。1.5结语当前国家经济正处在高速发展时期,国家基础建设得到了极大的发展。许多超高层建筑、大跨径桥梁被修建。随着建筑的增高、桥梁跨径的增大,采用传统普通混凝土显得就越来越困难。轻骨料混凝土以其轻质、高强、多功能的特点在大跨径结构、高层建筑、软土地基以及多震地区等工程中有着广泛的应用前景。利用工业废料制造轻骨料还可以变废为宝,降低生产成品,同时减少了天然骨料的开采,有利于环境的保护,符合现代可持续发展的要求。第2章 轻骨料混凝土原材料2.1 轻骨料混凝土的组成材料 (1)水泥：一般采用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥。 (2)轻骨料：轻粗骨料粒径在5mm以上，堆积

52、密度小于1000kgm3；轻细骨料粒径不大于5mm，堆积密度小于1200kgm3。轻骨料按原料来源分有三类： 工业废料轻骨料如粉煤灰陶粒、膨胀矿渣珠、自燃煤矸石、煤渣及其轻砂。天然轻骨料如浮石、火山渣及其轻砂。人造轻骨料如页岩陶粒、黏土陶粒、膨胀珍珠岩骨料及其轻砂。 (3)水，要求同普通混凝土。 2.2原材料使用说明 一.轻粗细骨料计量：宜采用体积计量，亦可采用重量计量，但必须严格检测骨料的含水率，去除其规定含水率以外的水的重量，以保证配料准确。普通砂采用重量计量。体积计量时，必须使用专用计量手推车或专用体积计量器，每盘要严格计量。 采用重量计量，使用手推车时，必须车车过磅，卸多补少。有贮料斗及配套的计量设备，采用自动或半自动上料时，需调整好斗门开关的提前量，以保证计量准确。 轻粗细骨料计量的允许偏差±3