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1、 轻骨料混凝土 lightweight aggregate concrete主要内容1.前言2.轻骨料混凝土的定义及分类3.轻骨料性能4.轻骨料混凝土的配合比和制备要点5.轻骨料混凝土的优点6.轻集料混凝土存在的问题7.轻骨料混凝土的技术性质8.轻骨料混凝土在国内的发展9.轻骨料混凝土在国外的发展10.工程应用情况11.经济、社会效益及应用前景1.前言轻骨料混凝土对于高层、大跨建筑结构以及高抗震区、软土地基地区建筑是重要的建筑材料。目前，这种新技术已广泛应用于各种建筑，由此所带来的良好的效果也已日益凸现。 珠海国际会议中心2.轻骨料混凝土的定义及分类 2.1定义 凡是用轻粗骨料、轻细骨料（或普
2、通砂）、胶凝材料和水配制而成，其表观密度不大于1900kg/m3的混凝土,称为轻骨料混凝土。2.2 按其在建筑工程中的用途不同分类1.保温轻骨料混凝土，主要用于保温的维护结构或者热工构筑物 2.结构保温轻骨料混凝土，主要用于不配筋或配筋的维护结构3.结构轻骨料混凝土，主要用于承重的配筋构件、预应力构件或构筑物 2.2 按所用轻骨料的品种分类1.工业废料轻骨料混凝土：如炉渣混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、自然煤矸石混凝土、膨胀矿渣珠混凝土2.天然轻骨料混凝土：如浮石混凝土、火山渣混凝土、多孔凝灰岩混凝土3.人造轻骨料混凝土：黏土陶粒混凝土、页岩陶粒混凝土、膨胀珍珠岩混凝土、沸石陶粒混凝土、硅藻土陶粒混
3、凝土及有机轻骨料混凝土等 2.2按所用细骨料品种分类 1.全轻混凝土：细骨料采用轻砂的轻骨料混凝土2.砂轻混凝土：采用部分或全部轻砂作为细骨料的轻骨料混凝土3.无砂轻骨料混凝土：轻骨料中不含有细骨料 3.轻骨料的性能3.1 3.1 颗粒级配颗粒级配 尤其是粗骨料的最大粒径，对轻骨料混凝土的工作性、耐久性、强度工作性、耐久性、强度等影响最大。标准规定结构轻骨料混凝土用的粗骨料，其最大粒径不宜大于不宜大于20mm20mm。保温及结构保温轻骨料混凝土用的粗骨料，其最大粒径不宜大于不宜大于30mm30mm。颗粒级配也应符合标准要求。 3.轻骨料的性能3.2 堆积密度堆积密度 堆积密度不仅能反映出轻骨料
4、的强度强度大小,还能反映出轻骨料的颗粒密度、粒形、级配、颗粒密度、粒形、级配、粒径的变化粒径的变化。堆积密度小于300kg/m3 ，只能用于配制非承重的、保温用的轻骨料混凝土。3.轻骨料的性能3.3 筒压强度 我国规定用筒压强度测定粗轻骨料的强度。 测定方法是将将10-20mm10-20mm粒级粒级的粗骨料装入截面为的粗骨料装入截面为100mm100mm2 2的的圆筒内做抗压试验，取压入深圆筒内做抗压试验，取压入深度为度为2cm2cm时的强度为轻骨料的筒时的强度为轻骨料的筒压强度。压强度。由于轻骨料在筒内做点接触，因此其抗压强度不是轻骨料的极限抗压强度，只是反映颗粒强度的相对强度。与松堆密度有
5、密切关系。3.轻骨料的性能3.4 吸水率 轻骨料的吸水率主要以测定其干燥状态的吸水率作为评定轻骨料质量质量和确定混凝土拌合拌合物附加水量物附加水量的指标。 吸水率过大会给混凝土带来不利的影响。工作性难以控制，保温、抗冻、强度降低工作性难以控制，保温、抗冻、强度降低。 国标中规定除胀烧陶粒（24h）外，其它轻骨料取1 1小时吸水率小时吸水率作为附加水的依据。轻骨料的吸水率一般不宜大于22%。3.轻骨料的性能3.5 抗冻性 标准规定经15次冻融循环的重量损失不大于15%。4.轻骨料混凝土的制备和施工要点4.1 配合比设计要点 1、满足表观密度的要求 2、满足应考虑的特殊性能 3、用水量和有效水灰比
6、的确定 每立方米轻骨料混凝土的总用水量减去1 1小时后吸水量（附加用水量）小时后吸水量（附加用水量）的净用水量称为净用水量称为有效用水量，其与水泥之比为有效水灰比有效用水量，其与水泥之比为有效水灰比。有效水灰比的选择不能超过工程所处环境的最大允许水灰比。4.轻骨料混凝土的制备和施工要点4、配合比设计步骤(绝对体积法) 试配强度4.轻骨料混凝土的制备和施工要点 确定水泥用量4.轻骨料混凝土的制备和施工要点确定净用水量4.轻骨料混凝土的制备和施工要点 确定体积砂率值 其中现浇混凝土轻砂砂率在35-50%；普通砂在35-45%。 计算细骨料用量4.轻骨料混凝土的制备和施工要点计算粗骨料用量4.轻骨料
7、混凝土的制备和施工要点计算水的总用量计算混凝土的干表观密度设计实例根据基准混凝土水泥用量(mco)和选用的粉煤灰取代水泥百分率(c),按下式计算粉煤灰轻骨料混凝土的水泥用量(mc):mc mco（1 c）根据所用粉煤灰级别和混凝土的强度等级，粉煤灰的超量系数 c可在 1.22.0 范围内选取，并按下式计算粉煤灰掺量 (mf) ： mf c （ mco mc ）分别计算每立方米粉煤灰轻骨料混凝土中水泥、粉煤灰和细骨料的绝对体积。按粉煤灰超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量； 粉煤灰的掺加4.轻骨料混凝土的制备和施工要点4.2 轻混凝土施工中应注意的问题 1、可以采用干燥骨料，也可以将粗轻骨料预
8、先润湿处理。润湿处理轻骨料拌制的混凝土和易性与水灰比比较稳定。露天堆放时必须及时测定含水率，并调整用水量。 2、由于拌合物中轻骨料易上浮，因此选用强制式搅拌机。 3、外加剂在骨料吸水后加入。4.轻骨料混凝土的制备和施工要点 4、现场浇注的竖向结构物，每层浇注高度宜控制在30-50mm。拌合物浇注倾落高度为大于2m时，应加串筒、斜槽、溜管等辅助工具，避免离析。 5、振捣以捣实为准，振捣时间不宜过长，以防振捣时间不宜过长，以防集料上浮，宜在集料上浮，宜在10-3010-30秒秒。 6、浇注成型后，应避免由于表面失水太快引起表面网状裂纹，所以早期应加强潮湿养护早期应加强潮湿养护，应不少于2-14天。
9、5.轻骨料混凝土的优点轻质高强： CL30以上的高强轻集料混凝土的表观密度为 1600kgm31900kgm3，比相同强度等级的普通密度混凝土轻25%30%。 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低基础处理的费用( (尤其在沿海地基上，由于基尤其在沿海地基上，由于基础处理费用相对较高，节省的幅度将更大础处理费用相对较高，节省的幅度将更大) )，降，降低原材料和构件运输和安装费用等。低原材料和构件运输和安装费用等。5.轻骨料混凝土的优点隔
10、热保湿性能好；表观密度为1750kgm3的高强轻集料混凝土的导热系 数为0.84wmk，大大低于普通密度混凝土的导热系数l.5wmk，22cm厚的轻集料混凝土墙板阻值相当于37cm砖墙。 5.轻骨料混凝土的优点耐火性好：一般建筑物发生火灾时，普通密度混凝土耐火lh，而轻集 料混凝土可耐火4h，在600高温下，轻集料混凝土能维护室温强度的85%，而普通密度混凝土只能维持35%75%。抗震性能好：由于它密度小、质量轻、弹性模量低，因而在地震荷载作用下所承受的地震力就小，对冲击能的吸收很快，减震效果显著。经历了唐山大地震的京津地经历了唐山大地震的京津地区的几十栋轻骨料混凝土的工业与民用建区的几十栋轻
11、骨料混凝土的工业与民用建筑，基本上都完好无损。筑，基本上都完好无损。轻集料混凝土相对抗震系数为109，普通密度混凝土为 84，砖砌体为64。5.轻骨料混凝土的优点 5.轻骨料混凝土的优点抗渗性好：由于高强轻集料混凝土的“双微孔”微泵性能，其界面粘结非常好，堵住了水路，抗渗性能优良。宁波建造的两条轻集料混凝宁波建造的两条轻集料混凝土囤船，水上作业愈十余年仍未出土囤船，水上作业愈十余年仍未出现渗漏现象现渗漏现象。5.轻骨料混凝土的优点高抗裂性：在同样的约束条件和温差作用下，轻骨料混凝土的开裂趋势较小。且它能利用轻骨料内部所含水分进行养护,抑制自身收缩和干自身收缩和干缩缩。对日本东京高速公路万平对日
12、本东京高速公路万平方米陶粒混凝土桥面板进行的专业方米陶粒混凝土桥面板进行的专业试验发现，其开裂程度仅为普通混试验发现，其开裂程度仅为普通混凝土的凝土的1/31/3。 5.轻骨料混凝土的优点 此外，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小，使得由于冷缩和干缩作用引起的拉应力相对较小，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。在高耐久性方面，由于轻骨料与砂浆之间的良好弹性协调性减少了内应力及相应的微裂纹，轻骨料与砂浆之间粘接紧密，强化了普通混凝土中最薄弱的环节，抗渗性和耐久性都
13、非常好。国际上已有结构轻骨国际上已有结构轻骨料混凝土在严酷暴露条件下的海洋结构物料混凝土在严酷暴露条件下的海洋结构物以及桥梁中成功应用多年的实例。以及桥梁中成功应用多年的实例。 5.轻骨料混凝土的优点 5.轻骨料混凝土的优点综合技术经济效果好：尽管高强轻集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减轻了建筑物的自重、降低基础处理费用、缩小结构断自重、降低基础处理费用、缩小结构断面和增加使用面积，可降低工程造价面和增加使用面积，可降低工程造价 5 105 10，同时可以增加桥梁跨度，同时可以增加桥梁跨度，因而具有显著的综合经济效益。6.轻骨料混凝土存在的问题在拌和和浇
14、筑阶段，由于轻集料的多孔、吸水性质会影响轻集料混凝土的工作性能；在混凝土硬化阶段，较高的水泥用量，良好的保温性能则会引起较高的水化温升；6.轻骨料混凝土存在的问题轻集料中的水分会在很大范围影响硬化水泥石组成和结构以及轻集料与水泥石的界面组成与结构。因此，在早期的硬化过程中混凝土体积稳定性与轻集料中水分的变化有很大的关系；轻集料混凝土硬化后由于收缩变形大，易于开裂，严重影响混凝土的使用寿命等问题。7.轻骨料混凝土的技术性质 7.1 新拌轻集料混凝土结构形成特点 对于轻集料混凝土，比重较小的轻集料、水等 上浮，水泥浆和细集料砂下沉，造成混凝土整体的 不均匀，形成了混凝土的外分层结构。这与普通混 凝
15、土恰恰相反。 在外分层结构形成时，也形成了内分层结构，如图29，210，211。混凝土内分层结构造成细观上的不均匀。7.2 轻骨料混凝土的强度 轻骨料混凝土的强度分别取决于水泥砂浆的强度、骨料的强度。由于轻骨料和水泥石之间的牢固的黏结力，界面不再是薄弱环节界面不再是薄弱环节。强度一般随水泥石强度和水泥用量的增加而提高水泥石强度和水泥用量的增加而提高；当水泥石强度与水泥用量一定时，其强度又随其强度又随轻骨料本身强度的提高而提高轻骨料本身强度的提高而提高。轻骨料轻骨料界面界面砂浆砂浆轻混凝土轻混凝土界面显著加强界面显著加强7.3 轻骨料混凝土变形性能7.3.2 弹性模量混凝土的弹性模量取决于骨料和
16、水泥石的弹性混凝土的弹性模量取决于骨料和水泥石的弹性模量，以及两种组成在混凝土中的比例。我国轻模量，以及两种组成在混凝土中的比例。我国轻骨料混凝土的弹性模量比同标号的普通混凝土低骨料混凝土的弹性模量比同标号的普通混凝土低25256565。其中堆积密度大于1400kg/ m3，CL30以上的高强度轻骨料混凝土低25 30，堆积密度小于1400kg/ m3，标号小于CL15结构保温轻骨料混凝土低60 65。7.3.2 徐变 轻骨料混凝土与同标号的普通混凝土相比，由于水泥用量较多、骨料的弹性模量由于水泥用量较多、骨料的弹性模量小和骨料限制变形的能力低，故一般轻骨小和骨料限制变形的能力低，故一般轻骨料混凝土徐变要比普通混凝土大些。料混凝土徐变要比普通混凝土大些。例如CL20-CL40的轻骨料混凝土徐变大1540。上海CL40粉煤灰陶粒混凝土的徐变测试结果，在加荷为0.4倍轴压强度时，一年的徐变比普通混凝土大15。7.3.3 收 缩 在干燥空气条件下，轻骨料混凝土最终收缩值约为0.4-1mm/m, 其为同其为同标号普通混凝土收缩的标号普通混凝土收缩的1-1.51-1.5倍。倍。7.3.4 温度变
