轻骨料混凝土的应用研究及展望

轻骨料混凝土的应用研究及展望

徐锦平,陈建华,周绍豪

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(1.武汉理工大学,武汉430070;2.内蒙古赤峰市公路管理处,赤峰024000)

概括了轻骨料混凝土国内外的应用研究现状,分析了其所具有的优势性能。提出目前轻骨料混凝土研究摘　要:　存在的主要问题,并对轻骨料混凝土在建筑工程中的未来发展作了展望。轻骨料混凝土;　特征;　存在问题;　展望关键词:　

ProspectandApplicationofLightweightAggregateConcrete

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XUJin2ping,CHENJian2hua,ZHOUShao2hao

AdministrationofInnerMongolia,Chifeng024000,China)

(1.WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China;2.ChifengHighway

Abstract:　Inthispaper,thecurrentstatusofapplicationoflight2weightaggregateconcreteofbothdomesticandabroad

wasgeneralized,anditsprevailedpropertieswereanalyzed.Meanwhilethemaindeficiencyexistinginitsresearchwasprop2osed,anditsfurtherdevelopmentinbuildingengineeringwasalsoforecasted.

lightweightaggregateconcrete;　properties;　deficiency;　furtherdevelopmentKeywords:　

1　国内外轻骨料混凝土应用研究现状

1.1　国外轻骨料混凝土应用研究现状

1800或2000kgΠm。1993年以来,美国每年轻骨

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人造轻骨料的最早使用年代追溯到1920年左

右到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生产轻骨料。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,所以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,获得的经济效益十分有限,应

[1]

用范围受到了很大的限制。然而,自20世纪50年代中期,美国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,使得高性能轻骨料混凝土越来越受到了重视。如今,国外发达国家高强度、高性能轻骨料混凝土的应用已经取得了丰富的经验。LC50～LC60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,其表观密度不大于

料使用量约为350～415万m,其中结构用轻骨料

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混凝土部分在80万m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,用于6座主跨为154～301m的悬臂桥的主跨或边跨,2座斜拉桥的主跨或桥面,2座浮桥的桥墩,1座桥的桥面板。1.2　我国轻骨料混凝土应用研究现状

我国轻骨料混凝土发展和应用相对较晚。从20世纪50年代开始研究人造轻骨料,先后研制成

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粘土陶粒、页岩陶粒和烧结粉煤灰陶粒,目前年产量

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达300万m。据1990年对北京、上海、黑龙江、吉

[2,3]

林、沈阳等10个省市不完全统计的资料表明,从20世纪70～80年代的10年中,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%。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

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超轻陶粒为主的各种陶粒年产量在200万m以

上。如今,广州、乌鲁木齐、昆明、黑龙江和京津塘地区已成为超轻陶粒生产基地。上海生产出堆积密度

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为700～800kgΠm的粉煤灰陶粒和500kgΠm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LC30～LC60或更高的轻骨料混凝土。随着宜昌、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。例如,天津市政工程研究院研究LC50结构轻骨料混凝土在永定新河大桥得到应用;珠海国际会议中心20层以上部位全都采用LC40轻骨料混凝土;阜新跄层的商业大厦;本溪20层建溪大厦都是以自燃煤研石混凝土为主体结构材料;铁道部大桥局桥梁科技研究所将LC40粉煤灰陶粒高强混凝土成功应用于金山公路跨度为22m的箱形预应力桥梁,使桥梁的自重降低了20%以上。

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大约为1h,而轻骨料混凝土的耐火时间可达4h。在600℃高温下,轻骨料混凝土能保持常规强度的85%,而普通混凝土只能保持35%～75%。2.4　抗震性能强

地震力和梁桥的自重成正比关系。当桥梁梁体采用了轻骨料混凝土后,桥梁会因为其自重下降,降低地震力,且轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低,梁体的自振周期将变长,其自振频率将变慢,从而消耗更大的外来能量。因而,采用轻骨料混凝土桥梁抗震性能更好。2.5　综合技术经济效果好尽管高强轻骨料混凝土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%～10%,因而具有显著的综合经济效益。

2　轻骨料混凝土的特征

2.1　轻质、高强明显

LC30以上的轻骨料混凝土的干表观密度通常

3　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,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,LC40～LC60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

介于1500～1900kgΠm之间,比相同强度等级的普通混凝土轻25%～40%。特别是表观密度在

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1850～1950kgΠm轻骨料混凝土完全可以满足高强混凝土LC40～LC50的要求。轻骨料混凝土的这种高强、轻质特性为建筑工程带来了显著的经济效益和社会效益。特别是对于恒载占大比例的桥梁来说,使用轻骨料可以减轻自身重量,增大跨径,不仅可以满足通航能力日益增大的需求。同时跨径的增大,减少了下部结构基础的数量,降低了人工和原材料的使用费用。2.2　耐久性能好

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。同时轻骨料的“双微孔”微泵性能,使骨料-水泥浆界面粘结非常好,堵住了水路,改善了抗

[4]

渗性能,研究表明,与轻骨料混凝土相比,普通混凝土抗折耐侵蚀系数只有轻骨料混凝土的66.3%。

在碱骨料反应方面,尽管轻骨料也是一种碱活性骨料,因其表面含有大量SiO2玻璃体,具有一定的火山灰活性。但因为轻骨料的多孔性可以缓解碱骨料反应形成的应力,从而使混凝土结构免遭破[5]

坏。2.3　良好的耐火性能

建筑物发生火灾时,普通密度混凝土耐火时间12

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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低。研究

[6]

表明,水灰比在0.32～0.43的LC60～LC90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。

总之,轻骨料混凝土无论在组成、结构还是性能方面,与普通混凝土相比,都有很大的不同。因此开展高性能轻骨料混凝土的研究,其意义十分显著。

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。

参考文献[1]　中国建筑科学研究院混凝土研究所译.国外轻骨料混

凝土应用[M].北京:中国建筑工业出版社,1982.

[2]　胡曙光,王发洲.轻集料混凝土[M].北京:化学工业出

版社,2006.

[3]　冯乃谦.新型使用混凝土大全[M].北京:科学出版社,

2005.

[4]　郑秀华,郭永智,张宝生.轻集料混凝土抗侵蚀性能的

研究[J].混凝土,2005,185(3):49252.

[5]　冯　江,童代伟,郝增恒.轻集料混凝土在桥梁工程的

应用及效益分析[J].公路交通技术,2006,(3):73276.

[6]　孙海林,丁建彤,叶列平.高强轻骨料混凝土在桥梁工

程中的应用[A].中国公路学会桥梁和结构工程学会

2002年全国桥梁学术会议[C],7812793.

收稿日期:2007209224.

4　结语与展望

当前国家经济正处在高速发展时期,国家基础

作者简介:徐锦平(19772),硕士,工程师.

E2mail:xujinpi4957@sina.com.cn

印尼鼓励外资进军水泥行业

　　印度尼西亚政府希望国际水泥业企业来印尼投资,参与其日益繁荣的基础设施建设。

印尼工业部官员日前表示,印尼人口众多,国土面积广大,而且目前年经济增长率已达6%以上,市场潜力大;近年来政局也保持稳定,适合国际水泥企业投资。

据印尼水泥业协会主席乌力普介绍,2006年印

尼水泥需求为3100万t,出口700万t。

今年前5个月,印尼水泥需求为1283万t,高于2006年同期的1187万t。此外,爪哇岛以外地区经济发展加快,需求增长更高。印尼政府认为,2008年印尼水泥需求将增长8%。

摘自《中国建材报》

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