輕骨料混凝土

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,輕骨料混凝土,lightweight aggregate concrete,主要內容,1.,前言,2.,輕骨料混凝土的定義及分類,3.,輕骨料性能,4.,輕骨料混凝土的配合比和制備要點,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,6.,輕集料混凝土存在的問題,7.,輕骨料混凝土的技術性質,8.,輕骨料混凝土在國內的發(fā)展,9.,輕骨料混凝土在國外的發(fā)展,10.,工程應用情況,11.,經(jīng)濟、社會效益及應用前景,1.,前言,輕骨料混凝土對于,高層、大跨建筑結構以及高抗震區(qū)、軟土地基地區(qū)建筑,是重要的建筑材料。目前，這種新技術已廣泛

2、應用于各種建筑，由此所帶來的良好的效果也已日益凸現(xiàn)。,珠海國際會議中心,2.,輕骨料混凝土的定義及分類,2.1,定義,凡是用輕粗骨料、輕細骨料（或普通砂）、膠凝材料和水配制而成，其,表觀密度不大于,1900kg/m,3,的混凝土,稱為輕骨料混凝土。,2.2,按其在建筑工程中的用途不同分類,1.,保溫,輕骨料混凝土，主要用于保溫的維護結構或者熱工構筑物,2.,結構保溫,輕骨料混凝土，主要用于不配筋或配筋的維護結構,3.,結構,輕骨料混凝土，主要用于承重的配筋構件、預應力構件或構筑物,2.2,按所用輕骨料的品種分類,1.,工業(yè)廢料,輕骨料混凝土：如爐渣混凝土、粉煤灰陶?；炷?、自然煤矸石混凝土、膨

3、脹礦渣珠混凝土,2.,天然,輕骨料混凝土：如浮石混凝土、火山渣混凝土、多孔凝灰?guī)r混凝土,3.,人造輕,骨料混凝土：黏土陶?；炷?、頁巖陶粒混凝土、膨脹珍珠巖混凝土、沸石陶?；炷?、硅藻土陶粒混凝土及有機輕骨料混凝土等,2.2,按所用細骨料品種分類,1.,全輕混凝土：細骨料采用輕砂的輕骨料混凝土,2.,砂輕混凝土：采用部分或全部輕砂作為細骨料的輕骨料混凝土,3.,無砂輕骨料混凝土：輕骨料中不含有細骨料,3.,輕骨料的性能,3.1,顆粒級配,尤其是粗骨料的最大粒徑，對輕骨料混凝土的,工作性、耐久性、強度,等影響最大。標準規(guī)定結構輕骨料混凝土用的粗骨料，其最大粒徑,不宜大于,20mm,。保溫及結構保

4、溫輕骨料混凝土用的粗骨料，其最大粒徑,不宜大于,30mm,。顆粒級配也應符合標準要求。,3.,輕骨料的性能,3.2,堆積密度,堆積密度不僅能反映出輕骨料的,強度,大小,還能反映出輕骨料的,顆粒密度、粒形、級配、粒徑的變化,。堆積密度小于,300kg/m,3,，,只能用于配制非承重的、保溫用的輕骨料混凝土。,3.,輕骨料的性能,3.3,筒壓強度,我國規(guī)定用筒壓強度測定粗輕骨料的強度。,測定方法是,將,10-20mm,粒級的粗骨料裝入截面為,100mm,2,的圓筒內做抗壓試驗，取壓入深度為,2cm,時的強度為輕骨料的筒壓強度。,由于輕骨料在筒內做點接觸，因此其抗壓強度不是輕骨料的極限抗壓強度，只是

5、反映顆粒強度的相對強度。與松堆密度有密切關系。,3.,輕骨料的性能,3.4,吸水率,輕骨料的吸水率主要以測定其干燥狀態(tài)的吸水率作為評定輕骨料,質量,和確定混凝土,拌合物附加水量,的指標。,吸水率過大會給混凝土帶來不利的影響。,工作性難以控制，保溫、抗凍、強度降低,。,國標中規(guī)定除脹燒陶粒（,24h,）外，其它輕骨料取,1,小時吸水率,作為附加水的依據(jù)。輕骨料的吸水率一般不宜大于,22%,。,3.,輕骨料的性能,3.5,抗凍性,標準規(guī)定經(jīng),15,次凍融循環(huán),的重量損失不大于,15%,。,4.,輕骨料混凝土的制備和施工要點,4.1,配合比設計要點,1,、滿足表觀密度的要求,2,、滿足應考慮的特殊性

6、能,3,、用水量和有效水灰比的確定,每立方米輕骨料混凝土的總用水量減去,1,小時后吸水量（附加用水量）,的,凈用水量稱為有效用水量，其與水泥之比為有效水灰比,。有效水灰比的選擇不能超過工程所處環(huán)境的最大允許水灰比。,4.,輕骨料混凝土的制備和施工要點,4,、配合比設計步驟,(,絕對體積法,),試配強度,4.,輕骨料混凝土的制備和施工要點,確定水泥用量,4.,輕骨料混凝土的制備和施工要點,確定凈用水量,4.,輕骨料混凝土的制備和施工要點,確定體積砂率值,其中現(xiàn)澆混凝土輕砂砂率在,35-50%,；普通砂在,35-45%,。, 計算細骨料用量,4.,輕骨料混凝土的制備和施工要點,計算粗骨料用量,4.

7、,輕骨料混凝土的制備和施工要點,計算水的總用量,計算混凝土的干表觀密度,設計實例,根據(jù)基準混凝土水泥用量,(mco),和選用的粉煤灰取代水泥百分率,(c),按下式計算粉煤灰輕骨料混凝土的水泥用量,(mc):,m,c,m,co,（,1,c,）,根據(jù)所用粉煤灰級別和混凝土的強度等級，粉煤灰的超量系數(shù),c,可在,1.2,2.0,范圍內選取，并按下式計算粉煤灰摻量,(mf),：,m,f,c,（,m,co,m,c,）,分別計算每立方米粉煤灰輕骨料混凝土中水泥、粉煤灰和細骨料的絕對體積。按粉煤灰超出水泥的體積，扣除同體積的細骨料用量；,粉煤灰的摻加,4.,輕骨料混凝土的制備和施工要點,4.2,輕混凝土施工

8、中應注意的問題,1,、可以采用干燥骨料，也可以將粗輕骨料預先潤濕處理。,潤濕處理輕骨料拌制的混凝土和易性與水灰比比較穩(wěn)定,。露天堆放時必須,及時測定含水率，并調整用水量,。,2,、由于拌合物中輕骨料,易上浮,，因此選用強制式攪拌機。,3,、外加劑在,骨料吸水后,加入。,4.,輕骨料混凝土的制備和施工要點,4,、現(xiàn)場澆注的豎向結構物，,每層澆注高度宜控制在,30-50mm,。,拌合物澆注傾落高度為,大于,2m,時，應加串筒、斜槽、溜管等輔助工具,，避免離析。,5,、振搗以搗實為準，,振搗時間不宜過長，以防集料上浮，宜在,10-30,秒,。,6,、澆注成型后，應避免由于表面失水太快引起表面網(wǎng)狀裂紋

9、，所以,早期應加強潮濕養(yǎng)護,，應不少于,2-14,天。,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,輕質高強：,CL30,以上的高強輕集料混凝土的表觀密度為,1600kg,m,3,1900kg,m,3,，比相同強度等級的普通密度混凝土輕,25%,30%,。,當輕骨料混凝用于建造橋梁時，將帶來顯著的技術經(jīng)濟效益，可使橋梁的,跨度增大，減少橋墩的數(shù)量，減少上部結構預應力鋼筋的用量，降低基礎處理的費用,(,尤其在沿海地基上，由于基礎處理費用相對較高，節(jié)省的幅度將更大,),，降低原材料和構件運輸和安裝費用等。,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,隔熱保濕性能好；表觀密度為,1750kg,m,3,的高強輕集料混凝土的導熱系 數(shù)為,

10、0.84w,m,k,，大大低于普通密度混凝土的導熱系數(shù),l.5w,m,k,，,22,cm,厚的輕集料混凝土墻板阻值相當于,37,cm,磚墻。,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,耐火性好：一般建筑物發(fā)生火災時，普通密度混凝土耐火,lh,，而輕集 料混凝土可耐火,4h,，在,600,高溫下，輕集料混凝土能維護室溫強度的,85%,，而普通密度混凝土只能維持,35%,75%,。,抗震性能好：由于它密度小、質量輕、彈性模量低，因而在地震荷載作用下所承受的地震力就小，對沖擊能的吸收很快，減震效果顯著。,經(jīng)歷了唐山大地震的京津地區(qū)的幾十棟輕骨料混凝土的工業(yè)與民用建筑，基本上都完好無損。,輕集料混凝土相對抗震系數(shù)為,

11、109,，普通密度混凝土為,84,，磚砌體為,64,。,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,抗?jié)B性好：由于高強輕集料混凝土的,“,雙微孔,”,微泵性能,，其界面粘結非常好，堵住了水路，抗?jié)B性能優(yōu)良。,寧波建造的兩條輕集料混凝土囤船，水上作業(yè)愈十余年仍未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,。,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,高抗裂性：在同樣的約束條件和溫差作用下，輕骨料混凝土的開裂趨勢較小。且它能利用輕骨料內部所含水分進行養(yǎng)護,抑制,自身收縮和干縮,。,對日本東京高速公路萬平方米陶?；炷翗蛎姘暹M行的專業(yè)試驗發(fā)現(xiàn)，其開裂程度僅為普通混凝土的,1/3,。,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,此外，同普通混凝土相比，輕骨

12、料混凝土的,熱膨脹系數(shù)和彈性模量較小，使得由于冷縮和干縮作用引起的拉應力相對較小，,表現(xiàn)為輕骨料混凝土構件的抗裂性較好，這對改善結構的耐久性，延長結構的使用壽命。,在高耐久性方面，由于輕骨料與砂漿之間的良好彈性協(xié)調性減少了內應力及相應的微裂紋，輕骨料與砂漿之間粘接緊密，強化了普通混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)，抗?jié)B性和耐久性都非常好。,國際上已有結構輕骨料混凝土在嚴酷暴露條件下的海洋結構物以及橋梁中成功應用多年的實例。,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,5.,輕骨料混凝土的優(yōu)點,綜合技術經(jīng)濟效果好：盡管高強輕集料混凝土單方造價比同強度等級的普通密度混凝土高，但由于其,減輕了建筑物的自重、降低基礎處理費用、縮小結

13、構斷面和增加使用面積，可降低工程造價,5 10,，同時可以增加橋梁跨度,，因而具有顯著的綜合經(jīng)濟效益。,6.,輕骨料混凝土存在的問題,在拌和和澆筑階段，由于輕集料的多孔、吸水性質會影響輕集料混凝土的工作性能；,在混凝土硬化階段，較高的水泥用量，良好的保溫性能則會引起較高的水化溫升；,6.,輕骨料混凝土存在的問題,輕集料中的水分會在很大范圍影響硬化水泥石組成和結構以及輕集料與水泥石的界面組成與結構。因此，在早期的硬化過程中混凝土體積穩(wěn)定性與輕集料中水分的變化有很大的關系；,輕集料混凝土硬化后由于收縮變形大，易于開裂，嚴重影響混凝土的使用壽命等問題。,7.,輕骨料混凝土的技術性質,7.1,新拌輕集

14、料混凝土結構形成特點,對于輕集料混凝土，比重較小的輕集料、水等,上浮，水泥漿和細集料砂下沉，造成混凝土整體的,不均勻，形成了混凝土的外分層結構。這與普通混,凝土恰恰相反。,在外分層結構形成時，也形成了內分層結構，如圖,2,9,，,2,10,，,2,11,?；炷羶确謱咏Y構造成細觀上的不均勻。,7.2,輕骨料混凝土的強度,輕骨料混凝土的強度分別取決于水泥砂漿的強度、骨料的強度。由于輕骨料和水泥石之間的牢固的黏結力，,界面不再是薄弱環(huán)節(jié),。強度一般隨,水泥石強度和水泥用量的增加而提高,；當水泥石強度與水泥用量一定時,，,其強度又隨輕骨料本身強度的提高而提高,。,輕骨料,界面,砂漿,輕混凝土,界面顯

15、著加強,7.3,輕骨料混凝土變形性能,7.3.2,彈性模量,混凝土的彈性模量取決于骨料和水泥石的彈性模量，以及兩種組成在混凝土中的比例。我國輕骨料混凝土的彈性模量比同標號的普通混凝土低,25,65,。,其中堆積密度大于,1400kg/ m,3,，,CL30,以上的高強度輕骨料混凝土低,25,30,，堆積密度小于,1400kg/ m,3,，標號小于,CL15,結構保溫輕骨料混凝土低,60,65,。,7.3.2,徐變,輕骨料混凝土與同標號的普通混凝土相比，,由于水泥用量較多、骨料的彈性模量小和骨料限制變形的能力低，故一般輕骨料混凝土徐變要比普通混凝土大些。,例如,CL20-CL40,的輕骨料混凝土

16、徐變大,15,40,。上海,CL40,粉煤灰陶?；炷恋男熳儨y試結果，在加荷為,0.4,倍軸壓強度時，一年的徐變比普通混凝土大,15,。,7.3.3,收 縮,在干燥空氣條件下，輕骨料混凝土最終收縮值約為,0.4-1mm/m,其為同標號普通混凝土收縮的,1-1.5,倍。,7.3.4,溫度變形,輕骨料的彈性模量小，所以在混凝土中對水泥石的溫度變化約束力也小。一般情況，輕骨料混凝土的線膨脹系數(shù),7,10,-6,/k-11,10,-6,/k,；卵石混凝土為,9,10,-6,/k-13,10,-6,/k,； 石灰石混凝土為,6,10,-6,/k-9,10,-6,/k,。,7.3.5,抗凍性,由于輕骨料多

17、孔，因此當采用輕骨料配制混凝土時，即使不摻引氣劑也能獲得良好的抗凍性,8.,輕骨料混凝土在國內的發(fā)展,1956,年在山東博山利用水泥回轉窯試制成功我國第一批粘土陶粒之后，至,1975,年輕集料的生產(chǎn)有了一定的規(guī)模，生產(chǎn)廠家發(fā)展到十幾個，輕集料及其混凝土的科研取得一定的成績，當時，輕集料混凝土主要用作墻體材料，混凝土強度等級低于,CL20,，輕集料混凝土大量用于生產(chǎn)工業(yè)與民用建筑的裝配式大型墻板，少量用作砌塊,。,8.,輕骨料混凝土在國內的發(fā)展,1975,年以后，隨著我國建筑工業(yè)化和墻體改革的發(fā)展，輕集料生產(chǎn)和應用得到較大發(fā)展，天然輕集料開始大量開采和利用。,至,1978,年各種輕集料的年產(chǎn)量達

18、,115,萬,m,3,，其中人造輕集料約,30,萬,m,3,，天津、西安、上海等地研制出,CL30,干硬性高強輕集料混凝土，并將其應用試制預應力空心樓板和屋面板以及最大跨度達七米的預應力雙,T,板和折板。,至,1990,年，我國人造輕集料生產(chǎn)廠有,30,余家，設計年產(chǎn)量,53,萬,m,3,，,1990,年實際生產(chǎn)量為,30,萬,m,3,，僅達生產(chǎn)能力的,57,。同年由中國建筑科學研究院主持編制出,輕集料混凝土技術規(guī)程,JGJ51,90,，新規(guī)程達到了美、俄、德等國同類標準水平。為我國進一步發(fā)展輕集料混凝土技術提供了科學理論依據(jù)和技術保證。,8.,輕骨料混凝土在國內的發(fā)展,8.,輕骨料混凝土在國

19、內的發(fā)展,1986,年，由國家建工總局和上海市建委下達的嵐皋路高層試點項目建筑三幢二十層鋼筋粘土輕集料混凝土全大模剪力墻住宅樓，該工程是由原設計,18,層的普通混凝土改造成,20,層輕集料混凝土，由于采用了輕集料混凝土，每,m,2,自重減輕,13,，使用面積凈增,1200m,2,基礎造價減少,10%,，節(jié)約鋼材,3.7,，實際降低建筑造價,16%,，與臨近同結構的,18,層普通混凝土住宅建筑相比，沉降量小,32.5,，具有顯著的技術經(jīng)濟效益。,近幾年來在國家墻改政策的推動下，輕集料的生產(chǎn)又得到進一步發(fā)展，僅合肥地區(qū)就新增兩家粘土陶粒生產(chǎn)廠，加上原來一家非鍛燒粉煤灰輕集料廠輕集料年產(chǎn)量達,3,萬

20、,m,3,。但我國輕集料混凝士的應用仍主要用于低強度的非承重結構，如生產(chǎn)小砌塊。,8.,輕骨料混凝土在國內的發(fā)展,8.,輕骨料混凝土在國內的發(fā)展,我國高強輕集料混凝土的研究始于七十年代。天津建筑科學研究所等單位在實驗室用高強粉煤灰陶粒配制出,CL40,干硬高強輕集料混凝土。八十年代初，鐵道部大橋局橋梁科學技術研究所在實驗室采用高強粘土陶粒和,625,水泥配制出,CL40,干硬性高強輕集料混凝土，,將,CL40,粉煤灰陶粒高強混凝土應用于金山公路跨度為,22,米的箱形預應力橋梁，使橋梁自重減輕,20,以上，是我國高強輕集料混凝土應用的一個成功范例。,目前，我國關于高性能混凝土技術的研究正方興未艾

21、。高強頁巖輕骨料的開發(fā)和生產(chǎn)，為高等級輕骨料混凝土的發(fā)展鋪平了道路。一些大專院校、科研、工程建設單位己經(jīng)先后開展了高強輕集料混凝土和高性能輕集料混凝土的研究，并在一些橋梁、高層建筑中應用?？墒窍啾戎挛覈咝阅茌p集料混凝土的研究仍然處于起步階段，水平較低。,8.,輕骨料混凝土在國內的發(fā)展,9.,工程應用情況,在,1969,年，美國就用高強輕集料混凝土建成了高,217.6m,，,52,層的休斯敦貝殼廣場大廈；,日本在軟土地基上用,40MPa,的頁巖陶粒高強混凝土建造了,32.2m,的雙線鐵路預應力鋼筋混凝土橋梁；,美國采用高強輕集料混凝土建造了北海石油平臺；,挪威已成功應用,CL60,級輕集料混

22、凝土建造了世界上跨度最大的懸臂橋。,1960,年在河南平頂山我國建成了第一座輕集料混凝土大橋,洛河大橋。此后，在寧波和上海之間又建造了三十多座中、小型預制箱形預應力公路橋，南京長江大橋和九江、黃河大橋的部分橋面板先后也應用了輕集料混凝土；,珠海國際會議中心應用了,CL30,泵送高強輕集料混凝土；,南京寧波高速公路橋面施工中應用了,CL40,高強輕集料混凝土。,國外輕骨料混凝土應用典型實例,休斯敦貝殼廣場大廈建造時間,1967,年一,1969,年，,52,層，高,218 m,，建筑面積,130000m,2,。該建筑原設計為,35,層的簡中簡結構體系，設計人員在仔細分析了所有結構地基的情況后，提出

23、全部梁、板、柱墻體鋼筋網(wǎng)基礎采用輕骨料混凝土的主張，就地面標高一,7.18 m,浮型鋼筋網(wǎng)基礎而言，可在原采用普通混凝土建造,35,層的相同重量情況下，以同樣的開挖深度建成,52,層的大廈，有效地提高了土地的利用率，取得了顯著的經(jīng)濟效益。,國外輕骨料混凝土應用典型實例,挪威特若爾海洋采油,(,氣,),平臺挪威特若爾,(Troll),海洋采油平臺的大型鋼筋重力式結構，高度為,369 m,，其基礎為,19,室的大型沉箱。沉箱下面是深,36m,，每個直徑為,32m,的環(huán)形斷面套簡群。套簡插入水下,303m,的很軟的土層中，以防止平臺移動。沉箱的,9,個室中每個延仲成平臺的腳柱，高度,300 m,，直

24、徑從,33.0-15.4 m,。頂部荷載為,220000kN,。為減少平臺在岸上制作后向現(xiàn)場拖引的困難，采用了輕質高性能混凝土。其特點是用優(yōu)質的輕骨料替代一部分粗骨料，,現(xiàn)場澆筑混凝土的密度為,2250kg/m,3,，,28 d,抗壓強度為,75 MPa,。,國內輕骨料混凝土應用典型實例,蔡甸漢江大橋,工程配合比,高性能輕骨料混凝土試驗數(shù)據(jù),10.,經(jīng)濟、社會效益及應用前景,十五期間是我國經(jīng)濟建設飛速發(fā)展時期，大量的基礎設施在建和待建，混凝土需求量十分巨大。隨著國家對基礎設施建設投入的不斷加大，我國平均年混凝土需求量將超過,40,億立方米。如按用于結構部位的混凝土需求量為,60,計，則年需結構混凝土,24,億立方米。其中如果,10,的混凝土采用輕集料混凝土，則年需輕集料混凝土,2.4,億立方米，市場十分巨大。,10.,經(jīng)濟、社會效益及應用前景,國際著名的美國林同炎中國公司對我國建筑市場作深入調查研究后認為 ：,僅在以普通混凝土為主要結構材料的高層、大跨度的土木建筑工程中推廣高強輕集料工程（優(yōu)化設計）和結構輕集料兩項新技術，可使工程造價降低,10,20,。即使在國產(chǎn)的高強陶粒一時供不上，不得不采用進口的輕集料時，還可便工程造價降低,5,10,。,由此可見，輕集料混凝土將由很寬廣的應用前景，將是建材市場的一個新的經(jīng)濟增長點，將社會帶來極大的經(jīng)濟效益。,