高強輕質混凝土的應用探討

張仁杰，張陽光

（1. 遼寧海星建設工程有限公司，遼寧 營口 115000；2. 營口峰茂建設監理有限公司，遼寧 營口 115000）

1 國內外高強輕集料混凝土的發展及優勢

一般把以人造輕集料為基本材料的輕混凝土的最早使用年代追溯到1920年左右，S.J海德是最初運用回轉窯燒粘土的先驅者之一。到1928年，美國開始把這種方法用于商業生產。西歐在第二次世界大戰以后才開始有了輕集料的生產。輕集料混凝土根據其用途和功能分為3類：一是以結構為主的工程，二是結構與保溫同等重要的工程，三是以保溫為主的工程。

我國輕集料混凝土的生產和應用是從人造輕集料的研制開始的。我國高強輕集料混凝土的研究始于20世紀70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。20世紀80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CL60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 m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。

2 高強輕集料混凝土存在的問題

目前，影響高強輕集料混凝土工程應用的主要原因是其易導致的工作性能差，不能滿足現代混凝土建筑施工的要求，為此，開展控制輕集料混凝土分層離析技術的研究十分必要。

輕集料混凝土拌和物主要是由輕集料、細集料、膠結材和水組成，這4種組成部分的密度各不相同，在混凝土拌和后會產生分層現象。一般對于普通混凝土，密度較小的水、水泥漿及帶有較小細集料的水泥砂漿上浮，粗集料及較大顆粒的細集料及包裹它們的水泥漿下沉，造成混凝土整體的不均勻，形成了混凝土的外分層結構。但對于輕集料混凝土，則是密度較小的輕集料、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，形成了輕集料混凝土的外分層結構。由于輕集料與水泥石的密度相差懸殊，輕集料混凝土的離析問題十分嚴重，很難滿足現代混凝土建筑施工的工藝要求。只有有效控制輕集料混凝土的離析問題，才能促進這種集結構與功能一體化的建筑材料更為廣泛的應用。

3 輕集料混凝土分層的控制技術

3.1 控制輕集料的最大粒徑

輕集料的運動速度與粒徑的平方成正比，因此，輕集料的粒徑是影響輕集料混凝土作性的最主要因素。粒徑越大，輕集料越容易上浮。顆粒越大，在相同配合比條件下，擴展度越大，集料的分層離析越嚴重，相應混凝土的強度越低。輕集料的粒徑越小，顆粒分布越均勻，但是由于粒徑減小，輕集料的表面積增加，將會導致水泥用量的增加，而水泥用量的增加會進一步增加差值，這對于減輕輕集料混凝土的離析反而不利。資料表明，對于泵送輕集料混凝土，輕集料的粒徑在5～20 mm為宜。

3.2 摻加礦物摻和料

混凝土與輕集料的密度差越大，輕集料上浮的運動速度越大，混凝土越易離析?；炷恋恼扯仍酱?，輕集料的上浮速度越小。眾所周知，相對水泥的密度3.15 kg/m3而言，粉煤灰、礦渣和硅灰的密度較小。因此，采用粉煤灰、礦渣和硅灰替代部分水泥，一方面可以減小水泥石的密度，進而減小水泥石與輕集料的密度差；另一方面，由于礦渣和硅灰的摻入，會使得混凝土拌和物的粘度增加，降低輕集料上浮的運動速度。

據資料表明，摻入20%粉煤灰后混凝土的坍落度明顯增加，如果摻入20%的礦渣，混凝土的坍落度達到18 cm，混凝土基本沒有離析，而硅灰的摻入使混凝土的坍落度在一定條件下減小。單摻粉煤灰或同時摻加粉煤灰和礦渣的混凝土可以配制出既流動性好，又不分層離析的混凝土拌和物。

3.3 調整砂率

水泥石密度與輕集料密度差值越大，混凝土越易離析。然而，當砂率增加時，顆粒的表面積增加，在水泥用量一定的情況下拌和物的粘度會增加，因此，砂率對混凝土性能的影響必然存在一個最佳值。據文獻實驗結果結論可知，在一定范圍內，隨著砂率的增加，坍落度增加，混凝土的流動性變好。當砂率增加到39%之后，混凝土的坍落度達到最大值22 cm，但繼續增大砂率，拌和物的粘聚性增加，坍落度反而降低；而當砂率較低時，混凝土拌和物則容易產生分層離析，這說明拌和物存在一個最佳砂率，即在該值時拌和物不易產生分層離析，此時拌和物的工作性能最好。

4 結束語

（1）輕集料混凝土具有和普通密度混凝土不同的分層特點。輕集料混凝土的集料易于漂浮在拌和物表面，產生上大下小的分層離析結構。

（2）輕集料混凝土的離析程度受輕集料粒徑、水泥砂漿粘度和水泥石與輕集料的密度差控制，通過摻加礦物摻和料、調整砂率、摻加適宜品種的纖維和減小輕集料粒徑的技術措施可配制工作性能好，易泵送的CL40－CL60高強輕集料混凝土。

（3）坍落度與擴展度之比在0.4～0.5范圍內，混凝土拌和物工作性最好，利于泵送；坍落度與擴展度之比大于0.5，混凝土拌和物過于粘稠，不宜泵送；坍落度與擴展度之比小于0.4，混凝土拌和物則容易分層離析，輕集料易漂浮至表面，砂漿沉入拌和物底層。