我国轻骨料混凝土的介绍

张艳芳　常红航

[摘要]轻集料混凝土是一种具有轻质、保温、隔热、耐火、抗震等优良性能的新型建筑材料。我国轻集料混凝土发展开始相对滞后,后来发展较稳定。

[关键词]轻集料混凝土 轻集料 性能

中图分类号:TU5文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920121-01

一、引言

我国轻集料混凝土发展已近半个世纪,在这近50年的发展过程中,前30年左右,处于不稳定的发展阶段;后将近20年才处于较稳定的发展阶段。轻集料混凝土是一种具有轻质、保温、隔热、耐火、抗震等优良性能的新型建筑材料。由于轻集料的多孔性可以在一定程度上缓解混凝土内部因水结冰造成的膨胀应力,并可从根本上消除碱集料反应风险,因此轻集料混凝土一般还具有良好的抗冻性和抗碱集料反应性能。此外,随着以工业废渣、城市废弃物等为主要原料生产绿色轻集料技术的日趋成熟,人们可大量使用绿色轻集料替代天然集料配制混凝土,从而减少对天然集料资源的消耗和保护环境。随着高强与高性能混凝土技术的发展,高强轻集料混凝土是一种应用前景极其广阔的新型绿色建筑材料,它不仅适用于高层建筑、桥梁等大跨度结构工程,以及地质条件复杂和对材料耐久性有特殊要求的重点工程建设,而且对各种土木工程都具有广泛意义。

二、轻集料

我国的轻集料资源非常丰富,有天然轻集料、工业废渣轻集料和人造轻集料。但由于天然和工业废渣轻集料的性能有一定的局限性,因此在工程上大量应用的是人造轻集料。以下主要介绍人造轻集料情况。

(一)品种及分类。人造轻集料在我国俗称陶粒。目前在市场上供应的陶粒,有页岩陶粒、粉煤灰陶粒和黏土陶粒。上世纪70-80年代间,粉煤灰陶粒的产量约占全国陶粒总产量的45%;当时的黏土和页岩陶粒各占38%和17%;至20世纪90年代末,粉煤灰陶粒产量几乎为零,黏土陶粒占总产量的80%以上;此品种结构不符合我国国情,是不可持续发展的。目前黏土陶粒的比例已下降到70%以下,页岩和粉煤灰陶粒上升到25%和8%左右。为提高陶粒的质量和便于工程的应用,将过去不分类的陶粒按性能分为超轻、高强和普通陶粒三类,并体现在国家标准中。

(二)产量、质量及分布区域。目前全国陶粒的总生产能力约350万m3,分布在全国23个省市。上规模的企业或生产企业数量较多的地区主要在北京、天津、黑龙江、广东、江苏、新疆、云南、湖北等地。与上世纪80年代相比,产品质量有了很大提高。目前超轻陶粒产量约占总量60%左右,而高强陶粒产量占20%左右,普通型陶粒占20%左右。改变了过去那种高不成、低不就的质量状况。

三、轻集料混凝土的主要性能水平

上世纪70-80年代,结构轻集料混凝土已在工程上应用了,其强度标号只能达20～30MPa。现工程上使用的结构轻集料混凝土表观密度1900kg/m3左右,强度等级可为I.C50。试验室还配制出70MPa的轻集料混凝土。轻集料混凝土具有自重轻、保温隔热和耐火性能好等特点。结构轻集料混凝土的抗压强度最高可达70MPa,与同标号的普通混凝土相比,可减轻自重20%～30%以上,结构保温轻集料混凝土是一种保温性能良好的墙体材料,其热导率为0.233～0.523W/(m‧K),仅为普通混凝土的12%～33%。轻集料混凝土的变形性能良好,弹性模量较低。在一般情况下,收缩和徐变也较大。轻集料混凝土的弹性模量与其容重和强度成正比。容重越小、强度越低,弹性模量也越低。与同标号的普通混凝土相比,轻集料混凝土的弹性模量约低25%～65%。

四、轻集料混凝应用工程实例

轻集料混凝土在工程上的应用范围很广,有保温工程、结构保温工程和结构工程。在结构工程中主要是高层建筑、桥梁工程等,部分典型工程如下:

1.南京国际展览中心,建筑面积8.5万m2,其结构地下层,地上三层,其中三层板,屋面采用轻集料混凝土,设计要求强度等级为LC30的陶粒混凝土,干表观密度不大于1850kg/m2。因工期较紧,所以混凝土须采用泵送施工。实测混凝土强度32.6-41.3MPa,表观密度为1820-1850kg/m2,混凝土技术指标满足设计要求,2000年5月开始泵送施工。

2.上海宏泰公寓,建筑面积58000m2,主楼高98.3m。其顶层隔热层采用轻集料混凝土,设计强度标高LC7.5,混凝土表观密度800-850kg/m3,实测混凝土强度10.2MPa,混凝土表观密度800-840kg/m3,导热系数0.25W/m·K。技术性能满足设计要求。施工日期为1999年7月。

五、我国轻集料混凝土的现状

虽然,现在也能配制出抗压强度达70Mpa的结构轻骨料混凝土,但在工程中实际只用到CL40。在桥梁工程的应用近几年虽有突破,最大跨度仅达35m,全用轻骨料混凝土的工程(包括桥梁、桥面板、承台、桥墩、基础)和在旧桥改造中(修复、加固、加宽等)应用仍然很少。在采油平台,水上漂浮物,船坞等特殊工程中应用更未见有所突破。

高强轻骨料新品种、高性能轻骨料的研制和应用进展缓慢。在工程施工中,混凝土的浇灌技术,大量仍彩常规的方法,泵送混凝土技术应用很少,尚未能适应现代化施工的要求。

六、我国轻集料混凝土的展望

在20世纪60～70年代,轻集料混凝土的生产和应用技术发展较快,主要向轻质、高强的方向发展,大量应用于高层、大跨度结构和围护结构,特别是大量用于制作墙体用的小型空心砌块。中国从50年代开始研制轻集料及轻集料混凝土,主要用于工业与民用建筑的大型外墙板和小型空心砌块,少量用于高层和桥梁建筑的承重结构和热工构筑物。

在现在世界人口居高不下,各种不可再生资源的消耗下,可持续发展成为主流。在这个大背景下,高层建筑和桥梁等高承重结构显得特别耗费混凝土和钢材,同时增加混凝土和钢材的使用又会加重结构自身的自重,在一定程度上出现恶性循环。所以,轻集料混凝土特别是轻集料高强混凝土凸显其优势,在很大程度上解决了环境与资源的问题。另外,各种工业废渣、废料、建筑垃圾等也可以通过一定的加工工艺使之成为轻集料混凝土的轻集料,对环境的可持续发展做出不可磨灭的贡献。国家应该更加重视和扶持轻集料混凝土的发展,在一定程度上可以给予奖励与保护。

参考文献:

[1]胡曙光,轻集料混凝土,北京:化学工业出版社,2006.

[2]关淑君,我国轻集料及轻集料混凝土的现状和展望[EB/OL].http://www.

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

[3]薛羲轻骨料混凝土技术的发展与展望[J].吉林建材,2004,(06).

作者简介:

张艳芳(1989-),女,汉族,河南省淮阳县人,中南大学土木建筑学院本科在读。常红航(1988-),男,汉族,河南省封丘县人,中南大学土木建筑学院本科在读。