輕骨料混凝土發(fā)展現(xiàn)狀及施工技術(shù)

□□ 趙　轉(zhuǎn)，師　偉，程香麗　(運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城　044000)

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輕骨料混凝土發(fā)展現(xiàn)狀及施工技術(shù)

□□ 趙轉(zhuǎn)，師偉，程香麗(運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城044000)

摘要：隨著近年來國家對建筑節(jié)能要求的不斷提高，輕骨料混凝土(LWAC)應(yīng)用越來越廣泛。在參考國內(nèi)外文獻(xiàn)和課題試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對輕骨料(LWA)和輕骨料混凝土(LWAC)的含義、性能、發(fā)展現(xiàn)狀、施工技術(shù)等方面作了論述。

關(guān)鍵詞：輕骨料；輕骨料；混凝土；施工技術(shù)

引言

在經(jīng)濟(jì)水平與發(fā)展力度加快的當(dāng)下，混凝土已經(jīng)成為各種建筑施工不可或缺的部分，它對工程建設(shè)質(zhì)量與安全具有十分重要的影響。與普通混凝土相比，輕骨料混凝土由于多孔結(jié)構(gòu)、密度較小、吸水率偏高等因素的影響，必須認(rèn)真對待施工的每個(gè)環(huán)節(jié)，這樣才能確保建筑工程施工質(zhì)量，推動現(xiàn)代化建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

輕骨料可以減輕混凝土的自重以及提高其熱工性能，其相對密度一般在2 000 kg/m3以下。而以輕骨料作粗骨料，天然砂或輕砂作細(xì)骨料，用硅酸鹽水泥、水和外加劑(或不摻外加劑)按配合比要求配制而成的干表觀密度≯1 950 kg/m3的混凝土，稱為輕骨料混凝土[1]。按骨料來源的不同，輕骨料混凝土可以分為天然輕骨料混凝土、人造輕骨料混凝土、工業(yè)廢料混凝土；按細(xì)骨料的不同，輕骨料混凝土可以分為全輕混凝土(輕砂作細(xì)骨料配制的混凝土)、砂輕混凝土(普通砂或部分輕砂作細(xì)骨料配制的混凝土)和無砂輕骨料混凝土(不含細(xì)骨料)[2]。

輕骨料一般為多孔材料，相同體積的輕骨料混凝土與普通骨料混凝土相比，質(zhì)量可以減輕20%~40%。適用于大跨度結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)等，有利于減輕自重，改善結(jié)構(gòu)受力情況。

輕骨料中孔隙多，導(dǎo)熱系數(shù)小，故輕骨料混凝土保溫隔熱效果好，而且抗高溫、耐火性能好。輕骨料的導(dǎo)熱系數(shù)與表觀密度和含水率有關(guān)，表觀密度越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小；含水率越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小。輕骨料混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)主要與輕骨料種類及摻量有關(guān)，據(jù)試驗(yàn)研究，輕骨料摻量越多，導(dǎo)熱系數(shù)越小，另外，隨著水泥強(qiáng)度的提高，導(dǎo)熱系數(shù)增大。

1輕骨料與輕骨料混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1　國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

輕骨料可以分為天然輕骨料、人造輕骨料、工業(yè)廢料。從20世紀(jì)50年代起，我國開始對輕骨料進(jìn)行研究與應(yīng)用，經(jīng)過不懈的努力，取得了很大的進(jìn)展。最初，輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級低于LC20，主要用作墻體材料。隨著高強(qiáng)輕骨料混凝土的出現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力樓板和屋面板以及大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁應(yīng)用到工程中。目前，輕骨料混凝土主要以天然輕骨料和工業(yè)廢料輕骨料的研究應(yīng)用為主，已廣泛應(yīng)用于高層建筑、大跨度橋梁等。例如，珠海國際會議中心為24層的框剪結(jié)構(gòu)，9層以上部分梁和板使用輕骨料混凝土，減輕了結(jié)構(gòu)自重，并成功地在其上增加了游泳池；金山公路上的箱型預(yù)應(yīng)力橋梁，跨度達(dá)22 m，采用LC40高強(qiáng)輕骨料混凝土，自重減輕20%。另外，山東黃河大橋、九江大橋和南京長江大橋的部分橋面板也應(yīng)用了輕骨料混凝土。

1.2　國外發(fā)展現(xiàn)狀

歐美和日本對輕骨料混凝土的研究與應(yīng)用相對較早，技術(shù)發(fā)展比較先進(jìn)，從早期的天然輕質(zhì)骨料到20世紀(jì)初出現(xiàn)的人造輕骨料，已應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、橋梁和船舶制造以及石油平臺等領(lǐng)域。

1987年，挪威將高強(qiáng)輕骨料混凝土應(yīng)用于橋梁的施工，先后建成11座，其中包括懸臂橋6座(主跨154~301 m)，在當(dāng)時(shí)居世界橋梁跨度之首；美國的世界貿(mào)易中心采用鋼結(jié)構(gòu)套筒體系，其中樓板和墻體使用膨脹頁巖輕骨料混凝土；1969年建成的休斯敦貝殼大廈，原設(shè)計(jì)為35層的筒中筒結(jié)構(gòu)，采用輕骨料混凝土替代普通混凝土后，增加到52層，高217.6 m；1998年，日本多家公司聯(lián)合成立高強(qiáng)人造輕骨料混凝土研究委員會，主要對高強(qiáng)粉煤灰混凝土進(jìn)行研究，另外，日本也比較重視新型輕骨料混凝土的研究，包括鋼纖維輕骨料混凝土和自密實(shí)高性能輕骨料混凝土等，1991年建設(shè)的福岡懸索大橋應(yīng)用了自密實(shí)輕骨料混凝土。

2輕骨料混凝土的施工技術(shù)

輕骨料的堆放應(yīng)區(qū)分不同的品種和粒徑，以避免影響混凝土的和易性、強(qiáng)度和表觀密度，堆放過程中應(yīng)防止雜物的混入，還應(yīng)采取防雨措施[3]。

粗細(xì)骨料、水、水泥和外加劑，均應(yīng)按一定的配合比進(jìn)行配制，外加劑應(yīng)在輕骨料完全吸水后加入，以免吸入骨料內(nèi)部失去其作用。輕骨料混凝土宜采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，在混凝土攪拌前，應(yīng)測定輕骨料的含水率。對于材質(zhì)較脆的輕骨料，應(yīng)根據(jù)試配適當(dāng)減少攪拌時(shí)間。

由于輕骨料堆積密度小，在靜置一段時(shí)間后或運(yùn)輸途中易上浮使混凝土離析，因此在條件允許時(shí)可在施工現(xiàn)場建造臨時(shí)攪拌站，以減少運(yùn)輸距離；或在運(yùn)輸至施工現(xiàn)場后進(jìn)行二次拌和。澆筑時(shí)，采用泵送技術(shù)比較困難，因在泵送壓力下骨料不易吸收水分，使輕骨料混凝土變得干硬，易引起泵送管道堵塞，造成泵送施工過程中的許多難題。

泵送施工工藝要求混凝土具有良好的勻質(zhì)性、流動性、坍落度保持性能[4]。而輕骨料混凝土容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，影響拌合物的勻質(zhì)性，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不同部位的抗壓強(qiáng)度差異，埋下結(jié)構(gòu)的安全隱患。

解決輕骨料混凝土配制與泵送過程中的問題可采取以下措施，包括原材料的選擇、配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)。

在原材料選擇方面，選用吸水率較小的輕骨料，可有效解決混凝土出現(xiàn)的離析現(xiàn)象，使其保持工作性。因此，24 h吸水率<5%的高性能輕骨料使用較為普遍。

在配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，對骨料的最大粒徑進(jìn)行控制，選用較小的水灰比，使用需水量較大的增黏組分，也可在水泥漿體中摻用密度小的材料，如粉煤灰。這些措施可保證輕骨料混凝土的勻質(zhì)性。

在生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)方面，可采用真空飽水法、浸泡法、連續(xù)噴淋法對輕骨料預(yù)濕，也可從攪拌工藝的調(diào)整來改善混凝土的性能。

3輕骨料混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)

3.1　混凝土運(yùn)輸

在輕骨料混凝土運(yùn)輸中，由于其密度偏小、容易上浮，所以與普通混凝土相比更容易離析。為避免混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，應(yīng)盡量縮短運(yùn)輸距離和運(yùn)輸時(shí)間。若運(yùn)送至施工現(xiàn)場時(shí)混凝土出現(xiàn)離析，應(yīng)在施工現(xiàn)場進(jìn)行二次攪拌，但決不能二次加水。從攪拌到澆筑的時(shí)間最好控制在45 min內(nèi)，如果停放時(shí)間過久，很可能影響混凝土和易性和拌合物性能。與普通混凝土泵送相比，輕骨料混凝土泵送更加困難，在壓力影響下骨料難以吸收水分，當(dāng)混凝土越來越干時(shí)，也增大了泵送管道與混凝土的摩擦力，因而可能導(dǎo)致管道堵塞。若先將粗骨料吸水到飽和狀態(tài)，就能避免泵送壓力下輕骨料再次吸水。

3.2　澆筑成型

因?yàn)檩p骨料的表觀密度相對有限，下層混凝土的荷載附加值相對較小，內(nèi)部衰減力度很強(qiáng)，必須充分振搗。在豎向構(gòu)件澆筑中，澆筑厚度控制在30~50 cm，通過插入式振搗的方式進(jìn)行振搗。當(dāng)混凝土傾落高度>2 m時(shí)，利用溜管、斜槽、串筒等工具輔助，避免拌合物離析。當(dāng)澆筑的構(gòu)件面積較大并且較厚時(shí)，應(yīng)先用振搗棒進(jìn)行振搗，然后再進(jìn)行表面振搗，直至成型。插入式振搗器在輕骨料混凝土施工中，其振搗半徑只有普通混凝土的1/2，所以振搗器插入的間距是普通混凝土的1/2。振搗周期以搗實(shí)為準(zhǔn)，振搗時(shí)間不能太長，這樣才能避免上浮，通?？刂圃?0~30 s。

3.3　混凝土養(yǎng)護(hù)

輕骨料混凝土的孔隙率較高，其內(nèi)部水分完全滿足輕骨料混凝土養(yǎng)護(hù)。水分自混凝土表層蒸發(fā)期間，其內(nèi)部水分開始向水泥砂漿靠攏。在連續(xù)轉(zhuǎn)移水分的同時(shí)，還能保證水泥水化反應(yīng)的正常進(jìn)行，并且混凝土滿足強(qiáng)度要求。該周期的長短，與周邊氣候有很大關(guān)系。對于潮濕與溫暖的氣候環(huán)境，輕骨料的水分能確保水泥水化作用，無需任何噴水養(yǎng)護(hù)與覆蓋。對于氣候干燥、炎熱的夏天，由于表層失水速度過快，很容易出現(xiàn)網(wǎng)紋，此時(shí)必須對其進(jìn)行噴水與覆蓋養(yǎng)護(hù)。

在自然養(yǎng)護(hù)中，濕養(yǎng)護(hù)必須遵循相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)護(hù)周期不能少于14 d，同時(shí)用塑料薄膜密封好構(gòu)件。

3.4　質(zhì)量檢驗(yàn)

與普通混凝土相比，輕骨料混凝土和易性的波動明顯偏大，所以施工中必須定時(shí)抽檢輕骨料混凝土拌合物的和易性。通常每班不能低于1次，以確保用水量。不僅要檢驗(yàn)輕骨料強(qiáng)度，還需保證密度始終在要求的范圍內(nèi)。

4結(jié)語

對于輕骨料混凝土泵送施工工藝出現(xiàn)的技術(shù)難題，需要根據(jù)實(shí)際情況采取合理的措施，并在工程實(shí)踐中不斷探索和優(yōu)化解決問題的方案，進(jìn)而使輕骨料混凝土得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] JGJ 51—2002，輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2] 李珠，穆啟華，秦尚松.?；⒅楸叵到y(tǒng)研究[J].山西建筑，2006(12)：1-3.

[3] 馮小強(qiáng)，任小普.輕骨料混凝土施工技術(shù)探討[J].河南建材，2011(3)：20-21.

[4] 高育欣，王軍，陳景，等.泵送輕骨料混凝土的配制及應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2011(3)：95-97.

(編輯盛晉生)

Current Situation and Construction Technology of Lightweight Aggregate Concrete

ZHAO Zhuan，SHI Wei，CHENG Xiang-li

(Yuncheng Polytechnic College，Yuncheng，Shanxi，044000，China)

Abstract：Lightweight aggregate concrete (LWAC) is widely used with the constant improvement of national requirements for building energy conservation.On the basis of reference literatures at home and abroad and subject tests，this paper discusses the meaning，performance，present situation and construction technology of lightweight aggregate (LWA) and lightweight aggregate concrete (LWAC).

Key words：lightweight aggregate；concrete；construction technology

收稿日期：2015-11-13

作者簡介：趙轉(zhuǎn)(1984-)，女，山西運(yùn)城人，助教，碩士，2012年7月畢業(yè)于太原理工大學(xué)固體力學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事教學(xué)工作。

中圖分類號：TU 528.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-9441(2015)06-0012-02