輕骨料混凝土施工問題及策略研究

郭倩娜

（長治職業(yè)技術學院，山西 長治 046000）

結構混凝土是所有建筑施工的基礎，也是使用最多的材料之一。目前的研究大多集中于廢料在高強混凝土、自密實混凝土、高性能混凝土、輕質混凝土等各種功能混凝土中的利用，具備成本效益和性能要求的輕質混凝土隨之產生。普通混凝土的自重約2 400～2 500kg/m3，重量較大，由于其整體荷載，結構構件的尺寸會隨之增加。輕質混凝土是一種由輕質骨料或膨脹劑制成的混凝土。其干密度為300～1 840kg/m3，重量比普通混凝土輕23%～80%。由于輕質混凝土的結構用途差異，因此，其單位重量在1 400～2 000kg/m3范圍內變化，而普通混凝土的單位重量為2 400kg/m3。如今，不同類型的輕骨料被用于混凝土，如膨脹黏土和頁巖、浮石珍珠巖，以及各種廢棄物，如廢舊紡織物、混合廢棄物、黏土磚、橡膠、塑料、油棕殼和其他農業(yè)廢棄物，這些材料多被用于制造輕質混凝土。輕質混凝土的優(yōu)勢在于它的重量和耐候性。與含有天然砂和礫石的常規(guī)混凝土相比，輕質混凝土有很多優(yōu)點和缺點。如何結合輕骨料混凝土的優(yōu)缺點，提高輕骨料混凝土在施工中的應用效率是本文研究的重點和價值所在。

1 輕骨料混凝土主要技術性能

1.1 吸水性能

輕骨料具有良好的吸水性，表面較粗糙，對拌和物的流動性影響很大。所以，為了更加精確地控制流動性，在拌合輕骨料混凝土時，要把用水總量分成凈用水量和附加水量。附加水量是被輕骨料吸收的部分，與1h 吸水量相當，而拌和物通常受附加水量的影響較小。凈水量指的是減去輕骨料1h 吸水率以后的實際用水量，其會直接影響拌和物工作流動性。兩部分水量共同組成了拌和的用水總量。我國針對輕骨料1h 吸水率給出了確切的標準，粉煤灰要保持在22%以內，頁巖和黏土陶粒應控制在10%以內。在拌和輕骨料混凝土時，假如水量較大，則需要提高其流動性，同時強度也會隨之降低。相較于一般混凝土，如果水量太大，會導致輕骨料拌和時出現(xiàn)上浮離析問題，所以，在拌和時，要精確控制用水量，尤其是在明確混凝土坍落度標準時，要把輕骨料可能在振搗成型過程中釋放的水量歸入考慮范圍，其流動性會被提升，所以，相比一般混凝土，在坍落度標準值的選擇過程中要適當將其降低10～20mm。

1.2 體積密度

不同于普通混凝土，輕骨料混凝土的體積密度有較大的變化區(qū)間。輕骨料混凝土的體積密度直接決定其硬化以后的抗?jié)B、導熱、抗壓強度、抗凍等特性，所以，輕骨料混凝土施工前要檢測其體積密度。輕骨料混凝土一般隨著密度等級的降低，強度會相應降低，導熱系數(shù)也會隨之減小，抗?jié)B性能減弱。由于輕骨料體積在混凝土總體積中的占比達到了70%以上，所以，輕骨料體積密度直接決定輕骨料混凝土體積密度。

1.3 強度性能

強度等級為LC30 以上輕骨料混凝土的干密度為1 200～1 900kg/m3，相較于同強度普通混凝土，其強度要低20%～50%，所以，采用輕骨料混凝土能夠降低建筑物自重，并且有助于縮小構件的尺寸和輕量化處理。因為輕質骨料的表面粗糙，使得其內部孔隙率相對較高。當骨料與水、水泥拌合時，骨料表面會有較高的水泥漿吸附能力，如果骨料拌和前吸水飽和度不夠，將會造成連接面水泥漿中的水分被吸收，減小水灰比，提高連接面強度。此外，在水泥砂漿硬化過程中，輕骨料吸附的水分會逐漸釋出，水泥石和骨料連接面強度不斷增加。所以，輕骨料與水泥石之間存在著高粘結強度。不同于普通混凝土，由于輕骨料的強度要低于普通石子，因此，輕骨料混凝土在受到外力作用時，破壞并非是沿著連接面，而是先損壞輕骨料。作用于強度較低的輕骨料混凝土時，破壞可能會造成水泥石率先開裂。所以，輕骨料強度不僅與水泥強度、齡期、水灰比和養(yǎng)護條件有關，還與輕骨料強度直接相關。輕骨料混凝土的強度與體積密度是評估其性能的重要指標。

1.4 耐久性能

輕骨料多孔性能夠緩解低溫狀態(tài)下的水結冰所形成的膨脹力，因此，輕骨料混凝土的抗凍性能良好。輕骨料混凝土本身的雙微孔微泵性能保證了界面具有良好的粘結性，對水路產生了一定的封堵效果，所以，其抗?jié)B性較好。輕骨料表面較粗糙，并有紋路凹槽，提升了其與水泥石的機械嚙合力，從微觀層面加強了混凝土界面過渡區(qū)性能，提高了混凝土耐久性。

1.5 導熱性能

多孔輕質骨料的引入可以降低混凝土密度，也能降低其導熱系數(shù)。在平衡含水率條件下，密度等級為1 700 以下的輕骨料混凝土導熱系數(shù)小于0.87W/m·K，相較于普通混凝土1.5W/m·K降低了40%以上。此外，熱量在輕骨料混凝土的內部傳導速度相對較慢，具有良好的耐火性。建筑物發(fā)生火災時，普通混凝土能夠耐火1h，輕骨料混凝土則能夠耐火4h。在600℃的高溫狀態(tài)下，輕骨料混凝土可維持室溫強度85%，而普通混凝土只能維持35%～75%。

2 輕骨料混凝土施工問題

2.1 混凝土澆筑成型問題

由于輕骨料混凝土表觀密度相對較小，對混凝土下層所施加的附加荷載相對較小，內部衰減則較大，再加上輕骨料混凝土中混入空氣的排出速率會低于普通混凝土，所以，輕骨料混凝土澆筑過程中耗費的振搗能量要大于普通混凝土。正常情況下，因為靜水壓力減小，混入拌和物中的空氣難以排除。

2.2 混凝土施工問題

（1）堆放和預濕問題。輕骨料要分成不同的粒徑和品種堆放，如果將所有的種類混雜堆放，會影響混凝土的和易性、表觀密度和強度。

（2）配制與攪拌問題。輕骨料混凝土包含了水、粗細骨料、水泥、外加劑等，如果這些材料的配備比例不符合要求，可能會影響混凝土的質量。各個配料的含量和攪拌形式都要滿足基本要求。

（3）混凝土養(yǎng)護問題。因為輕骨料混凝土的孔隙相對較大，內部含水量能夠滿足其養(yǎng)護使用。在水分蒸發(fā)過程中，骨料內部水分會持續(xù)轉移到水泥砂漿中，水分移動過程中，水泥水化反應會正常進行，并且可以讓混凝土達到特定的強度。時間長短要根據(jù)周圍氣候確定。在潮濕和溫暖的氣候下，輕骨料混凝土中的水分能夠保證水泥的水化，所以，不需要噴水和覆蓋養(yǎng)護。但在干燥而又炎熱的條件下，混凝土表面失水過快，容易產生表面網狀裂紋。

2.3 混凝土運輸問題

在輕骨料混凝土實際運輸過程中，因為輕骨料表觀密度較小，容易出現(xiàn)上浮情況。所以，其更容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。如果運輸時間太長，也會產生離析。如果采用混凝土泵進行骨料混凝土運輸，則要難于普通混凝土，因為在壓力作用下，骨料更容易吸收水分，導致混凝土拌和物要比之前更加干硬，加大了混凝土與管道之間的摩擦，會造成管道堵塞。

3 輕骨料混凝土施工策略

3.1 配合比設計符合要求

（1）保證輕骨料混凝土充分滿足表觀密度的實際要求。

（2）充分考慮特殊性能的基本要求，合理設置配制比例。配制輕骨料混凝土過程中，要明確其用水量和有效水灰比，粗細骨料允許偏差保持在3%，水、水泥和外加劑的允許偏差控制在2%，攪拌前要測定混凝土含水率，攪拌過程中要進行復測。雨天施工或是混凝土易性反常時，要測定輕骨料含水率，同時調整拌和用水量。

（3）合理選擇攪拌方式，攪拌輕骨料混凝土要使用強制式攪拌機，經過預濕處理和未經預濕處理的粗骨料需要使用不同攪拌工藝，外加劑要在輕骨料吸水后才能加入，避免吸入骨料內部后喪失功效。在采用預濕粗骨料時，同時加入液狀外加劑和水，對于容易破碎的輕骨料，在攪拌時要對攪拌時間進行嚴格控制，通過試拌確定科學的攪拌時間。

3.2 施工滿足要求

（1）輕骨料混凝土在使用過程中應對其配置結構進行強度等級檢驗。配備的輕骨料混凝土應為高強度輕骨料混凝土。

（2）輕骨料混凝土配置過程中要按照不同品種進行分批運輸和堆放，使用過程中不能將不同品種和批次的輕骨料混凝土混雜在一起，因為材質不同，效果也不同。如果把不同品種和批次的輕骨料混凝土隨意混雜使用，將導致建筑物開裂。

（3）輕骨料混凝土堆放時必須保證干凈整潔，不能混有其他雜質。輕骨料混凝土通常遇水會發(fā)生反應，因此，運輸和堆放時要采取防雨措施，防止雨水打濕輕骨料混凝土，損壞用料。

（4）注重施工現(xiàn)場溫度控制。如果現(xiàn)場溫度≥5℃，要根據(jù)工程實際需要預濕輕骨料混凝土，提高輕骨料混凝土應用的便捷性。

（5）在炎熱天氣時，要對混凝土進行配水與覆蓋養(yǎng)護。自然養(yǎng)護時，如果用硅酸鹽水泥、礦渣水泥和普通硅酸鹽水泥攪拌的輕骨料混凝土，養(yǎng)護時間通常要多于14d，構件采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護時要注意密封。輕骨料混凝土導熱性能較差，有較高的熱絕緣性，因此，使用蒸汽養(yǎng)護效果要好于普通混凝土，如果條件允許，可以采取熱養(yǎng)護。混凝土成型后，靜置時間要多于2h，避免混凝土表面出現(xiàn)酥松和起皮問題。蒸汽養(yǎng)護時，溫度升高和降低速度不能過快，通常控制在15℃/h～25℃/h。

3.3 質量檢驗符合規(guī)定

輕骨料混凝土的拌合物和易波動性都要高于普通混凝土，可在輕骨料混凝土實際施工過程中經常對其進行檢查，檢查一般集中在輕骨料混凝土的易波動性和拌合物上。在采用輕骨料混凝土時，施工隊每班都要進行1 次以上的易波動性與拌和物的檢查，這樣能夠在工程進程中隨時調整用水量，從而保證輕骨料混凝土充分發(fā)揮效能。同時，也要密切注意輕骨料混凝土的強度是否滿足預設要求。

4 結語

由于輕骨料混凝土所具有的優(yōu)越性，施工方在施工中往往會使用輕骨料混凝土。然而，在輕骨料混凝土配制和施工控制方面還存在很多問題，如何有效地使用輕骨料混凝土，還要對其進行實踐探索，這樣才能保證工程質量。同時，在使用輕骨料混凝土時，除了要滿足工程質量要求，還應注意其綠色環(huán)保需求。