輕集料混凝土的發(fā)展與應用

方志勇 姚吉

摘 要：輕集料混凝土是具有輕質(zhì)高強、抗震、抗裂、耐久性好等眾多優(yōu)點的一種新型建筑材料。文章介紹了輕集料混凝土的特性，在此基礎上分析了其在工程中的應用并說明了遇到的一些問題，希望對大家的工作有所借鑒作用。

關鍵詞：分析；特性；研究

隨著科技的進步以及經(jīng)濟的快速發(fā)展，工程建設過程中越來越多的高性能混凝土已經(jīng)得到較廣范圍的應用，輕集料混凝土就是順應了這樣的趨勢。輕集料混凝土LWAC（Lightweight Aggregate Concrete）是一種輕質(zhì)高強的混凝土， 常見的輕集料混凝土主要是由輕粗集料、輕細集料、水泥以及水攪拌而成，有時候會添加一些特殊的化學物質(zhì)，其干表觀密度不大于 1950Kg/m3，也稱多孔集料輕混凝土。

輕集料混凝土按輕集料的種類分為：天然輕集料混凝土，人造輕集料混凝土，工業(yè)廢料輕集料混凝土。按細集料種類分可分為兩種：第一種是砂輕混凝土，部分或全部采用普通砂作細集料的輕集料混凝土；第二種是全輕混凝土，采用輕砂做細集料的輕集料混凝土。

不同輕集料拌合而成的輕集料混凝土具有不同的性質(zhì)，下面就輕集料混凝土特性進行簡單的分析。

1 輕集料混凝土的特性

1.1 具有較好的抗震效果。文章開始已經(jīng)提到輕集料混凝土具有較小的密度，所以它的彈性模量比較?。ㄒ话銥閺姸鹊燃壠胀ɑ炷恋?0%～70%），自重輕，變形性能好，這有利于改善建筑物的抗震性能和抗動荷載的作用，具良好抗震性能。采用輕集料混凝土作為工程用材的建筑物自身輕，當?shù)卣鸢l(fā)生時受到的地震作用小，其構筑物在地震荷載下對沖擊波能量吸收快，震動波的傳遞較慢，具有抗干擾強以及自振性能高等優(yōu)點。

1.2 具有較好輕質(zhì)高強性能。輕集料混凝土材質(zhì)密度小，這主要是由于輕集料內(nèi)部孔隙大、容重小的原因，結構用輕集料混凝土密度一般是1400kg/m3至1900kg/m3之間，比普通混凝土密度略小30%，但是其強度已經(jīng)達到或者超過了普通混凝土的級別，所以輕集料混凝土可以利用于那些需嚴格控制自重且對強度要求較高的建筑物，如一些高層建筑、大跨度橋梁、海洋工程等需要這樣的高性能的混凝土。特別是當輕集料混凝土用于建設橋梁時，可以使橋梁的跨度增大，減少橋墩的數(shù)量，減少上部結構預應力鋼筋的數(shù)量，降低基礎處理的費用，同時也降低了原材料和構件運輸和安裝費用。

1.3 較好的耐久性能。由于輕集料的內(nèi)部構造使其具有了“微泵”效應，當輕集料混凝土澆筑并通過養(yǎng)護成型后，它會吸收一定的水分，但是后續(xù)會出現(xiàn)相反的過程，隨著時間延續(xù)，其內(nèi)部水分反而會越來越少，這樣就能夠使混凝土得到一定程度的養(yǎng)護，增加了混凝土結構的強度以及適用性。輕集料混凝土在抵抗有害介質(zhì)傾入混凝土內(nèi)部方面具有很強的性能。

1.4 具有較強的抗裂性能。由于輕集料混凝土具有較低的熱膨脹系數(shù)以及彈性模量，所以相對于一般混凝土結構，其具有較強的抗裂性能，主要表現(xiàn)為輕集料混凝土構件的抗裂性較好，可以改善混凝土結構的耐久性能，延長結構的使用壽命，降低維護成本。

2 輕集料混凝土應用現(xiàn)狀

2.1 輕集料混凝土在工程建設過程中的應用研究。隨著工程建設領域?qū)π虏牧?、新技術的需求，我國在上世紀末已經(jīng)廣泛使用了輕集料混凝土，在科研方面取得了可喜的進展，所以結構用輕集料混凝土發(fā)展比較迅速。1999年建設完成的24層的珠海國際會議中心，為了滿足建筑功能變更的需求，在9層以上的軸線范圍內(nèi)采用了輕集料混凝土，有效地減輕了結構自重，共使用了約1115m3輕集料混凝土。經(jīng)過估算，采用輕集料混凝土的建筑方案比采用基礎、梁、柱加固方案節(jié)省資金20多萬元，縮短工期一年以上。

2.2 輕集料混凝土在橋梁工程中的應用研究。永定新河大橋在我國橋梁建設歷史中具有舉足輕重的地位，它標志著我國橋梁建設領域在新型材料、新型結構應用方面質(zhì)的飛躍。永定新河大橋全長1600m，本橋梁上部結構中使用了強度等級為LC40、密度等級為1900的輕集料混凝土。

2.3 輕集料混凝土在公路建設領域的研究。在上世紀六七十年代，美國已經(jīng)在道路建設領域率先使用了輕集料混凝土。此路面為連續(xù)配筋的輕集料混凝土路面，配筋率以及配筋形式提前得到了驗證并利用到了工程中。里面寬度為7m，路面板和路基均是150mm厚，路面板采用的是混凝土材料，路基添加了水泥穩(wěn)定性材料。本工程投入使用后的每十年都對路面的彎沉、裂縫間距以及路面情況進行檢查分析。經(jīng)驗證，本工程由于采用了輕集料混凝土材料，所以相對于普通混凝土路面在表面破壞方面不嚴重。這就說明，輕集料混凝土路面可以與現(xiàn)代的普通混凝土路面具有同等使用效果。

3 輕集料混凝土存在的主要問題

3.1 輕集料混凝土的分層離析現(xiàn)象。輕集料混凝土與普通混凝土不同的是內(nèi)部比重小的顆粒會下沉，容易造成混凝土內(nèi)部不均勻，形成了輕集料混凝土的內(nèi)外分層結構。同時輕集料混凝土中的輕集料上浮也容易造成混凝土離析。這種分層離析現(xiàn)象在坍落度大的輕集料混凝土中尤為明顯。控制住輕集料混凝土中的輕集料上浮是研究的關鍵所在，針對于此種情況，國內(nèi)外一些專家學者提出了不同的見解。嚴控輕集料混凝土的粒徑，不能夠超過20mm直徑。選擇合適的輕集料品種，配制高流動性輕集料混凝土應該盡量使用碎石型的輕集料。在輕集料混凝土中添加一些引氣劑可以引入3%至5%的空氣，能夠減少輕集料上浮的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 輕集料混凝土的泵送問題?，F(xiàn)今大部分建筑物混凝土澆筑需要泵送，輕集料混凝土在泵送方面容易堵車，這主要是由于混凝土容易分層離析、坍落度損失較快以及在壓力作用下容易吸收水分。在這方面，可以借鑒高性能混凝土自身的特點進行分析。由于輕集料混凝土內(nèi)部結構稀疏、孔隙率大而造成的易吸水情況是一個比較難以解決的問題，會導致混凝土拌合物狀態(tài)惡化而影響混凝土的可泵性。

3.3 輕集料混凝土的強度問題。決定輕集料混凝土強度的因素與普通混凝土有相似之處，水泥含量可以改變混凝土的強度，不斷提高水泥含量可以做到這一點。但是一味的增加水泥含量不能夠提高輕集料混凝土強度，這是由于有一定的極限性，過大的水泥含量使輕集料混凝土在抗裂性以及耐久性方面都有所影響。

3.4 輕集料混凝土道路應用的可行性分析?？紤]到輕集料混凝土內(nèi)部結構稀疏有利于吸收噪音以及防滑的性質(zhì)，此材料利用在道路工程中確實有一定的優(yōu)越性。輕集料混凝土應用在路橋工程中的面臨問題：

3.4.1 輕集料混凝土強度比普通混凝土低，道路工程對于路面材料抗拉性能要求較高，為此可以通過調(diào)整輕集料混凝土的顆粒級配以及配合比參數(shù)有效提高其強度，滿足路橋建設的需要。經(jīng)過適當調(diào)整，輕集料混凝土強度澆筑后28d后強度可以達到4.5MPa。

3.4.2 輕集料混凝土耐久性問題。輕集料混凝土具有一定的“微泵”效應，所以有效控制混凝土的堿骨料反映是工程實踐中的關鍵。輕集料混凝土不僅能夠滿足結構需要，還能利用工業(yè)廢料生產(chǎn)出輕集料，不僅做到了環(huán)保發(fā)展，還降低了工程成本。綜述，輕集料混凝土具有的特性使其在工程建設領域具有廣闊的發(fā)展空間，相信隨著科技的進步以及相關工作的開展，其應用范圍將會更加廣泛。

參考文獻

[1] 田耀剛.高強輕骨料混凝土抗凍性能研究[J].混凝土與水泥制品， 2011，07.

[2] 劉敏華.高性能輕骨料混凝土在橋梁工程中應用研究[J].公路， 2006，03.