新型土木工程材料课程考试作业

1、中国矿业大学新型土木工程材料课程考试作业学院：力学与土木工程专业：土木工程班级：交建14-1班姓名：林晓雯学号：02140475得分:2017年6月轻骨料混凝土的应用及发展林晓雯摘要：结合工程实例论述了轻骨料混凝土的应用现状，对轻骨料混凝土轻质高强、保温隔热、耐火、抗震、耐久、技术经济性好等优点进行分析，同时探讨了轻骨料混凝土的发展趋势及应用前景。关键词：轻骨料混凝土；应用；优点；发展ApplicationandDevelopmentofLightweightAggregateConcreteLinXiaowenAbstract:Thispaperdiscussestheapplication

2、statusoflightweightaggregateconcrete,analyzestheadvantagesoflightweight,highstrength,heatinsulation,fireresistance,earthquakeresistance,durabilityandtechnicaleconomy,anddiscussesthedevelopmentoflightweightaggregateconcreteTrendsandapplicationprospects.Keywords:lightweightaggregateconcrete;applicatio

3、n;advantage;development1前言混凝土是现代工程结构中应用最广泛的建筑材料之一。据统计，2016年全国商品混凝土产量17.92亿立方米，由此可见，每年需要用掉大量的天然骨料。对骨料等资源的大量开采已经造成了很多地区出现资源匮乏、耕地遭毁、植被破坏等问题。为节约资源，实现可持续发展，需要制造出能源消耗更少，性能更优的混凝土材料，轻骨料混凝土便应运而生。2轻骨料混凝土的特点轻骨料混凝土是用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）、水泥凝胶材料和水配制而成的混凝土，具堆密度不大于1950kg/cm3。轻骨料混凝土的强度等级用CL表示。强度等级达到LC30及以上的轻骨料混凝土成为高强轻骨料混

4、凝土。一般来说，高强混凝土具有以下几个优点：(1)轻质高强：强度等级达到LC3以上的轻骨料混凝土，干表观密度在12001900kg/m3之间，相比相同强度等级的普通混凝土低20%50%,因此应用轻骨料混凝土可以显著降低建筑物的自重，并有利于预制构件的轻量化和缩小构件尺寸。因此使用轻骨料混凝土可以实现高层建筑，大跨桥梁工程的建设。(2)具有一定的保温隔热性能：材料的导热系数一般与材料的干表观密度呈正相关性，随着多孔轻骨料的掺入，轻骨料混凝土的密度随之减小，其导热系数显著降低，使其具有一定的保温性能，尤其当干表观密度降低到一定程度时，可以作为自保温墙体材料来使用。(3)良好的耐火性能：轻骨料混凝土

5、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，热工性能比较好，热量在轻骨料混凝土内部传导速率较低，使其具有更好的耐火性。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4h0在600c高温下，轻骨料混凝土能维持室温强度的85%,而普通混凝土只能维持35%75%=(4)抗震性能强：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，将境地地震力。同时轻骨料混凝土由于其含有大量的多孔轻骨料，密度小，弹性模量低，变形性能好，可以大量吸收地震荷载下的冲击波能量，具有很好的减震效果。据资料表明，轻骨料混凝土的抗震性能为普通混凝土的1.3倍以上。(5)耐久性能好：

6、轻骨料混凝土使用的轻骨料为多孔结构。混凝土在非饱和状态下，轻骨料的多孔性可以缓解水结冰而产生的膨胀压力，使轻骨料混凝土具有良好的抗冻性能。轻骨料混凝土的“双微孔”微泵性能，使其界面粘结性好，封堵了水路，因此具有良好的抗渗性；轻骨料表面粗糙并具有大量的纹路凹槽，可防止形成任何择优取向的晶体，同时增加其与水泥石的机械啮合力，在微观上使混凝土界面过渡区的性能得到了增强，提高了混凝土体系的耐久性。(6)技术经济性好：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比同强度等级的普通密度混凝土高，但由于其减轻了建筑物的自重、降低基础处理费用，缩小结构断面和增加使用面积，可降低工程造价5%-1

7、0%,尤其在用于高层建筑、大跨度结构维修加固工程时，因而更具有显著的综合经济效益。3轻骨料混凝土的应用3.1轻骨料混凝土在高层建筑中的应用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。国外采用轻骨料混凝土建造高层建筑已有大半个世纪的历史，在美国、欧洲、日本、澳洲都有一些成功的典范，如：美国休斯顿贝壳广场大厦是利用轻骨料混凝土，建

8、造高层建筑的典型例子。该建筑原设计采用普通钢筋混凝土建造(35层的筒中筒结构体系),后期提出全部梁、板、柱、墙体、钢筋网基础采用轻骨料混凝土(页岩陶粒混凝土),可以同样的开挖深度建至52层，高达218m,减轻20%勺结构自重，有效地提高了土地利用率，取得了显著的经济效益。日本是一个多地震的国家，因此十分重视轻骨料混凝土在高层建筑中的应用。在1993年建造的70层，高296m的横滨亮马大厦是当时日本的最高建筑物，该大厦7层以上楼板全部采用轻骨料混凝土，使得结构自重减轻，可以有效地见效地震力，以满足抗震设防的要求。我国国内近30年以来积累了一些十分成功的轻骨料混凝土高层建筑应用实例，如：本溪市的建

9、溪大厦(1994年)高26层，计14480m2,采用局部框架，剪力墙全部结构采用强度等级为LC20LC30的自燃煤什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%天津粉煤灰陶粒LWACW层住宅，据统计自19902000年的10年中大津市在建和已建的高层住宅计63幢，其中采用LWAC勺计37幢。±0.00以上全部使用LWAC勺有3幢，最高26层，计3.6万褶，所有内外墙使用LWAC勺有9幢，最高22层,计12.25万%外墙或楼板使用LWAC勺为25幢，最高26层，计22万褶。这些工厂不仅减轻结构自重约12.5%,降低造价712.

10、5%,且有较理想的抗震性能。综合以上一些工程实例可知，采用轻骨料混凝土的高层建筑具有以下的优势：(1)自重减轻，在荷载不变的情况下可增加建筑层数，提高土地利用率，尤其是在软土地基处理方面具有优势。(2)可改善抗震性能(3)轻骨料混凝土同时还具有较好的耐热性能，提高建筑的防火性能，有较好的耐久性。3.2 轻骨料混凝土在桥梁工程中的应用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包载的前提下可加长跨

11、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；在抗震设防区可减小地震反力。国外在桥梁工程上的应用已经十分成熟。如：2001年开工的力口州Benicia-Martinez大桥，全长1.9km,9孔主跨160.93m,边跨102.11m,为减轻梁的质量，增加桥梁的柔度，最大限度减小地震力，以满足10002000年一遇的抗震设防要求，采用LC45级的高强轻骨料混凝土，计41600n3。挪威是世界上结构轻骨料混凝土和高强轻骨料混凝土应用最

12、先进的国家之一，已较广泛地将高强轻骨料混凝土应用于桥梁工程，自1987年以来，已用LC5ALC60的高强轻骨料混凝土修建了12座桥梁，其中包括7座主跨为154m-301班段拼装式悬臂法施工的连续钢构桥的主跨或边跨，2座主跨为172冲口305m的斜拉桥。世界上十大悬挑法施工的桥梁排名第一、第二及第四的都是挪威用轻骨料混凝土建造的桥。在日本这样一个多震害的国家，对轻骨料混凝土在桥梁上的应用也十分重视，从1964年日本开始研究将轻骨料混凝土用于桥梁，至1983年为止用于土木工程的数量达360例(包括海洋结构),轻骨料混凝土用量超过40万m3,1982年对东京高速公路33万m3轻骨料混凝土桥梁桥面板调

13、查表明，其开裂程度是普通混凝土板的1/3,19781980年间对阪神高速公路的10万m3轻骨料混凝土桥面板的定期调查表明，其损伤程度比普通混凝土板低1/6o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，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

14、力特性满足使用要求，完全可满足在设计荷载下安全运营。我国南京长江大桥、山东黄河大桥采用陶粒混凝土作车道板；京珠国道主干线和武汉市外环公路的重要桥梁蔡甸汉江大桥，桥面铺装层采用LC40轻骨料混凝土建成，都成功减轻了结构的自重，取得良好的经济效益。3.3 轻骨料混凝土在现浇工程中的应用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

15、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。4轻骨料混凝土存在的问题(1)轻骨料产量仍然很低据资料介绍，上世纪70年代，一些发达国家轻骨料生产与应用正处于巅峰期。美国年产量曾达2300万立方米，80年代末原苏联则迅速发展到5000多万平方米，其中人造轻骨料约占85%到90年代末，美国和欧洲一些国家，由于能源、环保及工程建筑饱和等原因的影响，轻骨料的产量基本上不增长，有的则大幅下降。

16、虽然我国人造轻骨料的生产早已摆脱低产量、长期徘徊的阴影，目前正处于上升发展时期。但作为一个拥有14亿人口且国民经济建设正在迅速发展的大国，年产300万立方米的轻骨料确实太少了。很多地区早已发现，很多工程建设需要轻质高强的人造轻骨料，由于找不到生产厂商，或由于从外地(或国外)购入，增加造价，或由于质量不能满足使用要求，而无法采用。显然，这个问题已经成为了当前影响轻骨料混凝土上应用技术迅速发展的主要障碍。(2)工艺设备落后在人造轻骨料生产工艺和设备的研制方面，虽然早以解决了超轻陶粒和高强陶粒的生产和质量问题，但与国外相比，在工艺和设备方面差距却是较大的。我们的陶粒厂不仅生产规模小，产量低，而且能耗

17、大，污染严重，设备简陋。早在上世纪70年代，国外的人造轻骨料生产厂已向大型化方向发展。现在一些年产50100万立方米的陶粒厂已屡见不鲜，而我们年产5万立方米以上的陶粒厂在全部陶粒厂中仅占10流右。(3)新技术研究进展缓慢长期以来，我国的轻骨料混凝土主要在一般工业与与民用房屋建筑中应用，且较多是用在小砌条和条板的墙体中，在高层建筑和大跨度的桥梁中应用则很少。虽然，现在也能配制出抗压强度达70Mpa的结构轻骨料混凝土，但在工程中实际只用到CL4Q在桥梁工程中的应用近几年虽有所突破，最大跨度仅达35m,全用轻骨料混凝土的工程(包括桥梁、桥面板、承台、桥墩、基础)和在旧桥改造中(修复、加固、加宽等)应

18、用仍很少。5轻骨料混凝土的发展趋势5.1 轻骨料品种的结构组成将有较大变化(1)天然轻骨料产量将大幅度降低。(2)以粉煤灰、尾矿粉和河川污泥为主要原料的绿色轻骨料将大量推广应用；(3)高强度比、低吸水率的高性能轻骨料将完成研究开发到应用的全过程;(4)绿色超轻陶粒将成为生产量最大的人造轻骨料；(5)绿色破碎型高强度高性能陶粒将投入生产；(6)人造轻骨料的成本将大幅度降低。5.2 轻骨料生产工艺设备有新的发展(1)原材料的微米磨细技术和无胶结料陶粒成球技术得到推广应用；(2)利用化学工业废料加工成的节能燃料将成功开发应用；(3)陶粒生产设备自动化、无污染的方向发展取得显著成绩。6结论目前我国轻骨

19、料混凝土主要应用于非承重的墙体材料及一些屋面地面保温垫层等领域，结构轻骨料混凝土应用比例较低，而在国外，轻骨料混凝土无论是在技术上还是应用领域上，都达到了很高的水平。因此，我国结构轻骨料混凝土的发展潜力巨大，尤其是在传统砂石资源日益枯竭的背景下，结构轻骨料混凝土的一些优势逐渐显现，相信随着产业的转型升级，轻骨料混凝土会迎来发展新机遇。参考文献1蔡路，陈太林，陈磊，何江华.轻骨料混凝土技术的研究与应用J.广东建材，2006(1)2冯艳永，王仁栋.轻骨料混凝土技术在建筑施工中的应用J.城市建设理论研究,2013(3)3叶家欣.探讨建筑施工中轻骨料混凝土的应用技术J.城市建设理论研究，2013(21)4薛羲.轻骨料混凝土技术的发展和展望J.吉林建材，2004(6):9-125朱聘儒，邓景纹，高永孚.轻骨料混凝土工程实例简述J.苏州科技学院学报，2003,16(1)6向晓峰，郭志昆，刘峰，马津渤.高强轻骨料混凝土的应用与研究现状J.工业建筑，2005,35(s1):645-6507杨秋玲，马可栓.轻骨料混凝土的现状和发展J.铁道建筑，2006(6):104-1068徐锦平，陈建华，周绍豪.轻骨料混凝土的应用研究及展望J.建材世界，2007,