我國輕骨料混凝土的介紹

張艷芳　常紅航

[摘要]輕集料混凝土是一種具有輕質、保溫、隔熱、耐火、抗震等優良性能的新型建筑材料。我國輕集料混凝土發展開始相對滯后,后來發展較穩定。

[關鍵詞]輕集料混凝土 輕集料 性能

中圖分類號:TU5文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920121-01

一、引言

我國輕集料混凝土發展已近半個世紀,在這近50年的發展過程中,前30年左右,處于不穩定的發展階段;后將近20年才處于較穩定的發展階段。輕集料混凝土是一種具有輕質、保溫、隔熱、耐火、抗震等優良性能的新型建筑材料。由于輕集料的多孔性可以在一定程度上緩解混凝土內部因水結冰造成的膨脹應力,并可從根本上消除堿集料反應風險,因此輕集料混凝土一般還具有良好的抗凍性和抗堿集料反應性能。此外,隨著以工業廢渣、城市廢棄物等為主要原料生產綠色輕集料技術的日趨成熟,人們可大量使用綠色輕集料替代天然集料配制混凝土,從而減少對天然集料資源的消耗和保護環境。隨著高強與高性能混凝土技術的發展,高強輕集料混凝土是一種應用前景極其廣闊的新型綠色建筑材料,它不僅適用于高層建筑、橋梁等大跨度結構工程,以及地質條件復雜和對材料耐久性有特殊要求的重點工程建設,而且對各種土木工程都具有廣泛意義。

二、輕集料

我國的輕集料資源非常豐富,有天然輕集料、工業廢渣輕集料和人造輕集料。但由于天然和工業廢渣輕集料的性能有一定的局限性,因此在工程上大量應用的是人造輕集料。以下主要介紹人造輕集料情況。

(一)品種及分類。人造輕集料在我國俗稱陶粒。目前在市場上供應的陶粒,有頁巖陶粒、粉煤灰陶粒和黏土陶粒。上世紀70-80年代間,粉煤灰陶粒的產量約占全國陶?？偖a量的45%;當時的黏土和頁巖陶粒各占38%和17%;至20世紀90年代末,粉煤灰陶粒產量幾乎為零,黏土陶粒占總產量的80%以上;此品種結構不符合我國國情,是不可持續發展的。目前黏土陶粒的比例已下降到70%以下,頁巖和粉煤灰陶粒上升到25%和8%左右。為提高陶粒的質量和便于工程的應用,將過去不分類的陶粒按性能分為超輕、高強和普通陶粒三類,并體現在國家標準中。

(二)產量、質量及分布區域。目前全國陶粒的總生產能力約350萬m3,分布在全國23個省市。上規模的企業或生產企業數量較多的地區主要在北京、天津、黑龍江、廣東、江蘇、新疆、云南、湖北等地。與上世紀80年代相比,產品質量有了很大提高。目前超輕陶粒產量約占總量60%左右,而高強陶粒產量占20%左右,普通型陶粒占20%左右。改變了過去那種高不成、低不就的質量狀況。

三、輕集料混凝土的主要性能水平

上世紀70-80年代,結構輕集料混凝土已在工程上應用了,其強度標號只能達20～30MPa?，F工程上使用的結構輕集料混凝土表觀密度1900kg/m3左右,強度等級可為I.C50。試驗室還配制出70MPa的輕集料混凝土。輕集料混凝土具有自重輕、保溫隔熱和耐火性能好等特點。結構輕集料混凝土的抗壓強度最高可達70MPa,與同標號的普通混凝土相比,可減輕自重20%～30%以上,結構保溫輕集料混凝土是一種保溫性能良好的墻體材料,其熱導率為0.233～0.523W/(m?K),僅為普通混凝土的12%～33%。輕集料混凝土的變形性能良好,彈性模量較低。在一般情況下,收縮和徐變也較大。輕集料混凝土的彈性模量與其容重和強度成正比。容重越小、強度越低,彈性模量也越低。與同標號的普通混凝土相比,輕集料混凝土的彈性模量約低25%～65%。

四、輕集料混凝應用工程實例

輕集料混凝土在工程上的應用范圍很廣,有保溫工程、結構保溫工程和結構工程。在結構工程中主要是高層建筑、橋梁工程等,部分典型工程如下:

1.南京國際展覽中心,建筑面積8.5萬m2,其結構地下層,地上三層,其中三層板,屋面采用輕集料混凝土,設計要求強度等級為LC30的陶?；炷?干表觀密度不大于1850kg/m2。因工期較緊,所以混凝土須采用泵送施工。實測混凝土強度32.6-41.3MPa,表觀密度為1820-1850kg/m2,混凝土技術指標滿足設計要求,2000年5月開始泵送施工。

2.上海宏泰公寓,建筑面積58000m2,主樓高98.3m。其頂層隔熱層采用輕集料混凝土,設計強度標高LC7.5,混凝土表觀密度800-850kg/m3,實測混凝土強度10.2MPa,混凝土表觀密度800-840kg/m3,導熱系數0.25W/m·K。技術性能滿足設計要求。施工日期為1999年7月。

五、我國輕集料混凝土的現狀

雖然,現在也能配制出抗壓強度達70Mpa的結構輕骨料混凝土,但在工程中實際只用到CL40。在橋梁工程的應用近幾年雖有突破,最大跨度僅達35m,全用輕骨料混凝土的工程(包括橋梁、橋面板、承臺、橋墩、基礎)和在舊橋改造中(修復、加固、加寬等)應用仍然很少。在采油平臺,水上漂浮物,船塢等特殊工程中應用更未見有所突破。

高強輕骨料新品種、高性能輕骨料的研制和應用進展緩慢。在工程施工中,混凝土的澆灌技術,大量仍彩常規的方法,泵送混凝土技術應用很少,尚未能適應現代化施工的要求。

六、我國輕集料混凝土的展望

在20世紀60～70年代,輕集料混凝土的生產和應用技術發展較快,主要向輕質、高強的方向發展,大量應用于高層、大跨度結構和圍護結構,特別是大量用于制作墻體用的小型空心砌塊。中國從50年代開始研制輕集料及輕集料混凝土,主要用于工業與民用建筑的大型外墻板和小型空心砌塊,少量用于高層和橋梁建筑的承重結構和熱工構筑物。

在現在世界人口居高不下,各種不可再生資源的消耗下,可持續發展成為主流。在這個大背景下,高層建筑和橋梁等高承重結構顯得特別耗費混凝土和鋼材,同時增加混凝土和鋼材的使用又會加重結構自身的自重,在一定程度上出現惡性循環。所以,輕集料混凝土特別是輕集料高強混凝土凸顯其優勢,在很大程度上解決了環境與資源的問題。另外,各種工業廢渣、廢料、建筑垃圾等也可以通過一定的加工工藝使之成為輕集料混凝土的輕集料,對環境的可持續發展做出不可磨滅的貢獻。國家應該更加重視和扶持輕集料混凝土的發展,在一定程度上可以給予獎勵與保護。

參考文獻:

[1]胡曙光,輕集料混凝土,北京:化學工業出版社,2006.

[2]關淑君,我國輕集料及輕集料混凝土的現狀和展望[EB/OL].http://www.

buildbook.com.cn/ebook/2007/B10021669/3.html.

[3]薛羲輕骨料混凝土技術的發展與展望[J].吉林建材,2004,(06).

作者簡介:

張艷芳(1989-),女,漢族,河南省淮陽縣人,中南大學土木建筑學院本科在讀。常紅航(1988-),男,漢族,河南省封丘縣人,中南大學土木建筑學院本科在讀。