高性能轻集料混凝土研究

高性能轻集料混凝土研究

廖静

新疆城建建科工程质量检测有限公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：目前，国内外常用的保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯硬质泡沫体等，优点是轻质、保温性好。但这些有机泡沫材料易老化，不能与建筑物同寿命，在建筑物使用期内，需要多次更换保温层，浪费大量人力、物力、财力。哥本哈根会议召开之后，我国也向全世界承诺节能减排，所以，建筑新型的保温材料将成为建筑材料的一个新亮点。

关键词：高强；轻集料混凝土；工作性能；强度

引言

高强轻集料混凝土（HSLC）是用高强轻骨料、细集料、胶凝材料、水以及其他外加剂和矿物掺和料按照一定比例混合均匀硬化后形成的一种强度等级在LC40轻质混凝土。由于在制备过程中使用了高强轻质骨料，高强轻集料混凝土具有质量轻、强度高、保温性和隔热性能好等优点。目前，高强轻集料混凝土主要应用于海洋工程、桥梁工程及高层建筑中。但高强轻质骨料在使用过程中吸水率较大，使拌合物的和易性、坍落度等工作性能变差，导致硬化后的混凝土产生干缩裂缝。

1轻集料混凝土优点

与普通水泥混凝土相比，轻集料混凝土能够在保持较高强度的基础上，石混凝土的自重降低20%以上。这对结构恒载占有较大比例，且对材料的性能有较高要求的高层建筑、大跨度桥梁、海洋工程等大型工程而言，轻集料混凝土无疑具有很强的市场竞争力。随着技术的发展，轻集料混凝土的竞争力体现得更为充分，主要从以下几个方面分析:

(1)轻质、高强特征明显。比强度是混凝土抗压强度与密度的比值。比强度也高，材料的轻质、高强特性越明显。轻集料混凝土轻质高强的技术的优势是普通混凝土无法比拟的。

(2)高耐久性。轻集料的多孔性可以缓解水结冰而产生的膨胀应力，使得轻集料混凝土具有酿好的抗冻性。日本研究了由高性能轻集料配制的混凝土的抗冻性，发现经过300次冻融循环后，其质量损失仅0．2%--1．4%。

(3)多功能特点。具有隔热、保温、保湿功能。轻集料混凝土材料的内部结构特征是一种均质的多孔材料，它具有隔热保温功能，是一种优异的节能材料，表观密度为1705kg/m的高性能轻集料混凝土的导热率为0．84W/(m•K)，大大低于普通混凝土的导热率1．5W/(m•K)。同时，在室内空气湿度较高的情况下，轻集料能够吸入空气中的水分，相反，轻集料又能释放出水分，起到保温、保湿的作用。具有良好的抗震性能。轻集料混凝土的弹性模量比较低，极限变形高于普通混凝土，因而抗震性较好。研究表明，轻集料混凝土相对抗震系数为109，普通混凝土仅为84。例如唐山大地震后，天津的四栋轻集料混凝土建筑基本完好，但周围的砖混建筑物都受到了不同程度的破坏，这一事例有力地说明了轻集料混凝土的高抗震特点。

(4)社会效益突出。普通混凝土的集料几乎都需要依靠挖山掘石取得，对集料的大量采伐会造成良田被占、山林被毁的恶劣状况。人造轻集料可由工业废弃物如粉煤灰和煤矸石、淤泥、生活垃圾煅烧灰制成，利用人造轻集料研制开发出高性能轻集料混凝土，促使其在交通、市政、城建等各个领域大量代替普通混凝土，进而可以大大减少对天然集料资源的开采量，同时，由于轻集料混凝土具有较高的耐久性，它可以显著延长工程的使用寿命，进一步减少对自然资源的需求。

2自密实轻骨料混凝土研究

2.1配合比设计

粗骨料的种类在配合比设计中至关重要，常用的有膨胀页岩、黏土陶粒，浮石等，外加物主要有粉煤灰、矿渣、硅灰及高性能减水剂。通过改变水胶比及不同外加物的掺量，来进行配合比的设计。不同类别的轻骨料(不同密度的人造珍珠岩及粉煤灰轻骨料)、不同水胶比对自密实轻骨料混凝土强度、自密实性能及耐久性(冻融条件下)的影响。当采用密度等级较高的轻骨料时，通过调整轻骨料的用量及选择正确的水胶比，可以使SCLC获得良好的流动性能、自动填充能力、抗离析性能及较高的抗压强度。以人造膨胀粘土陶粒为粗骨料，设计了密度等级在1500～2000kg/m3之间的SCLC，同时用膨胀黏土和粉煤灰来代替部分砂子质量，得到了密度等级更低的SCLC。

2.2工作性能

自密实轻骨料混凝土的工作性能主要是指其自动填充及通过钢筋密集区而不发生堵塞的能力，国内外一般采用V型漏斗试验、流动扩展度试验、L型槽试验及U型槽试验来对其进行评价。以膨胀页岩、黏土陶粒为粗骨料，普通河沙和轻砂(膨胀黏土砂和磨细矿渣)为细骨料，基于SCLC混合物工作性能的变化过程，共设计了五种不同配合比的密度在1440～1880kg/m3之间的自密实轻骨料混凝土，为防止其表面的大孔隙在反应中吸取额外的水，轻骨料提前预湿。研究了不同水胶比对净浆(胶凝材料+粉体+水+高效减水剂)和砂浆(净浆+砂子+增稠剂)流变性能(屈服强度和粘度系数)的影响，同时研究了净浆在砂浆中的含量对SCLC混合物流变性能的影响。结果表明:自密实轻骨料混凝土的流动扩展度与普通自密实混凝土的流动扩展度相同，但是T500和V型漏斗试验值却远远大于自密实混凝土的平均值。

不同比例分数的人造粗、细轻骨料(流纹岩)分别代替普通粗、细骨料时，自密实轻骨料混凝土流变性能的变化过程。发现自密实轻骨料混凝土的流动扩展度和T500试验值都满足自密实混凝土规范要求，但是当砂子全部采用轻砂时，V型漏斗试验值及U型槽试验值不满足日本规范中的标准值。这一发现验证了当骨料和净浆的密度差增加时，SCLC的流变性能会降低的结论。

3质量控制要点

（1）全轻混凝土地面施工前，内墙抹灰、门窗、地面明铺管道施工完毕，并提供室内标高控制线；（2）楼地面全轻混凝土保温层施工前，基层应清理干净，无油渍、浮尘、污垢、风化物、泥土等影响黏结性能的材料，故需用“打毛机”对地面进行凿毛处理，清除并剔除表面各种凸出物，使基层平整，同时基层表面不得有积水；（3）混凝土施工前刷一遍素水泥浆，使之与基层结合牢固，避免后期空鼓开裂；（4）浇筑成型后，采用振动抹子等工具，及时将浮在表层的轻粗骨料颗粒压入混凝土内，若颗粒上浮面积较大，可采用表面振动器复振，使砂浆返上，再做抹面。（5）全轻混凝土的表面应不留抹痕、开裂，而且必须掌握好混凝土的抹面时间，最好进行原浆收光，通常要进行3次收光；（6）面层表面不应有龟裂、起皮、起砂等缺陷，表面应坚硬，不得有倒泛水和积水现象；（7）全轻混凝土施工完24h后应浇水养护，采用水保湿和降温，从而保证全轻混凝土质量和强度；养护时间宜为7~14d，养护期内尽量避免人员在其上面行走及禁止堆积物品；（8）考虑温度变化引起地面的热胀冷缩，宜在地面与墙角交界处设置10mm聚苯板，面积较大的房间，中间每隔4m设置一道伸缩缝；缝宽5～8mm，抵抗温度变化而发生的变形，在混凝土强度达到10MPa左右时，用混凝土切缝机切割缩缝。

结束语

现在，材料的发展速度已经不能跟上现代化的步伐，只有利用同样的材料通过不同的研究方法才能够得到更加理想的新型混凝土。所以除了使用高性能的轻集料之外，还可以从多方面入手:引入气泡降低轻混凝土的密度、加入粉煤灰、纤维和减水剂又能够改善混凝土的力学性能、对轻集料预湿处理可以提高轻集料和胶结材料界面的粘结力。我们可以利用现有的轻集料，同时做出上述努力，配制出一种高性能的轻集料混凝土。

参考文献

[1]巴恒静,黄智山,潘雨.大坍落度高性能轻集料混凝土新拌混合料性能的研究[J].混凝土,2000,(8):25-27.

[2]张明,李敏.粉煤灰掺量对混凝土耐久性的影响[J].住宅与房地产,2017,(3):105-107.

[3]王艳,欧阳青,王鹏.轻骨料砼搅拌成型工艺试验研究[J].公路与汽运,2010,(1):90-91.