轻骨料混凝土预制构件的制备及其性能研究

俞联锋，孟晓峰

（浙江省建材集团有限公司，杭州310015）

1 引言

在工业产业不断发展的背景下，能源消耗问题成为行业关注的焦点。受到环保因素的限制，在砂石价格上涨的情况下，轻骨料混凝土预制中会遇到砂石供应中断等问题，这些问题不仅会影响材料的生产效率，还会限制行业的持续发展。而轻骨料混凝土具有轻质、抗渗、隔热等特点，将其运用在工业产业中有非常明显的优势。对轻骨料混凝土预制构件进行性能分析，研究其制备方法，有助于确定轻骨料混凝土的最佳配合比，保证材料的使用效果，使其满足行业的高质量发展需求。

2 轻骨料混凝土预制构件的性能

2.1 抗压性能

在轻骨料混凝土使用中，材料的容重越大，强度也就越大。一般情况下，影响轻骨料混凝土抗压性能的因素包括：（1）砂浆强度。在轻骨料混凝土制备中，适当提高砂浆强度，可以增强混凝土的黏结性，同时，可以提升材料的抗压性能。（2）集料强度。根据轻骨料混凝土材料的特点，其强度在一定程度上取决于骨料强度。当骨料强度提高时，轻骨料混凝土预制构件的抗压强度也会逐渐提高。（3）外加剂。在轻骨料混凝土材料中，适当增加外加剂可以改善混凝土的性能，包括抗裂性能、防渗性能等[3]。

2.2 抗拉性能

对于湿润状态下养护的轻骨料混凝土预制构件，其抗拉强度的特点与普通混凝土相同，根据回归分析法，轻骨料混凝土预制构件的抗拉强度与抗压强度的关系如（1）所示：

式中，ft为轻骨料混凝土预制构件抗拉强度标准值；fcu为轻骨料混凝土预制构件抗压强度平均值。

3 轻骨料混凝土预制构件的发展现状及存在问题

3.1 轻骨料混凝土预制构件的发展现状

根据轻骨料混凝土预制构件的特点，将其运用在大尺寸装配式预制构件中，不仅可以提高构件的生产效率，还可以降低吊装、运输等费用，满足行业的高质量、经济化发展需求。通过轻骨料混凝土一体化理念的运用，可以开发整体预制结构构件，如通过工厂整体预制、装饰成型、保温等系统的一体化加工，保证建筑工程项目的完整性，同时，也可以逐步提升预制构件的一体化生产效果。而且通过BIM 技术的应用，可以实现轻骨料混凝土生产、运输、安装的一体化管理，提高生产质量和生产效率[1]。

3.2 轻骨料混凝土预制构件生产体系中在的问题

轻骨料混凝土预制构件的生产与管理过程中存在以下问题：（1）管理制度内容不全面。这种现象不仅会影响轻骨料混凝土预制构件的生产效果，还会限制行业的持续化发展。（2）部分标准的设定时间相对久远，限制了轻骨料混凝土预制构件生产的发展，对生产质量的提高存在不利影响。（3）在环保政策的影响下，由于行业缺少统一的生产标准，会影响行业的持续发展。因此，应不断完善相应的标准，满足行业的标准化、规范化发展需求，结合建筑行业不断发展的现状，优化材料配比方案，提升材料的使用效果。而且，在轻骨料混凝土预制构件配制及生产中，需要结合轻骨料混凝土预制构件材料的特点，确定轻骨料混凝土的抗压强度和抗拉强度，逐步提升轻骨料混凝土的强度，实现材料使用及项目质量提升的目的[2]。

4 轻骨料混凝土预制构件的制备

4.1 原材料

在轻骨料混凝土预制构件制备中，原材料的选择非常重要，其种类及质量要求为：（1）水泥通常选择P·II52.5 硅酸盐水泥；（2）矿粉为S95 级；（3）河砂为II 级中砂，细度模数为22.7；（4）陶粒主要分为3 种结构，0～5 mm 淤泥陶砂，为圆球形颗粒；5～10 mm 陶粒，为碎石颗粒；10～20 mm 陶粒，为碎石颗粒；（5）减水剂。

4.2 试验方法

试验中，需要对材料的干密度、抗压强度及导热系数等进行试验。

4.3 轻骨料混凝土配合比

结合轻骨料混凝土材料设计规范，对材料配合比进行分析，在多次试验中可以发现，轻骨料混凝土中的骨料存在容易上浮的问题，而且一些新拌混凝土的包裹性不足，因此，轻骨料混凝土预制构件的配合比设计中需要注意以下2 点：（1）由于轻骨料混凝土骨料的包裹性不强，应采用0～5 mm的圆球形淤泥代替0～5 mm 不规则形状的页岩陶砂，之后添加不同级别的陶粒和矿粉改善轻骨料混凝土的包裹性，从而改善轻骨料混凝土预制构件性能。（2）由于轻骨料容易上浮，设计的材料配比中，应掺入一定量的河砂，这种方法可以改善轻骨料混凝土的性能。一般情况下，在材料配比中，需要按照河砂∶陶砂=7∶3 的比例进行配比。以高层装配式建筑为例，在轻骨料混凝土预制构件的材料配比中，其配合比控制可参考表1 内容[5]。

表1 LC40 轻骨料混凝土各原材料含量kg·m-3

5 轻骨料混凝土的物理力学性能

与同等级C40 混凝土材料的力学性能相比，LC40 轻骨料混凝土的干密度降低了27%，材料的导热系数降低了54%，弹性模量降低了37%。所以，在LC40 轻骨料混凝土预制构件具有自重轻、保温效果好，满足行业对建筑结构的要求[6]。

5.1 轻骨料混凝土的耐久性

在轻骨料混凝土预制构件使用中，为了提升轻骨料的耐久性，应注意以下内容：（1）长期的抗压强度分析中，应对不同时期的抗压强度进行分析。实际检测中，标准轻骨料混凝土预制构件的28 d 抗压强度为42.40 MPa、56 d 抗压强度为43.70 MPa、90 d 抗压强度的为44.10 MPa，数据表明，该种材料的长期抗压强度趋于稳定，可以建筑构件进行使用。（2）干燥收缩性能。对标准LC40 轻骨料混凝土和C40 混凝土试件进行分析可知，其28 d 干燥收缩率为0.319 mm/m，C40混凝土的28 d 干收缩率为0.723 mm/m，JGJ 51—2002《轻骨料混凝土技术规程》要求轻骨料混凝土28 d 的干收缩率应≤0.36 mm/m，因此，该种材料收缩性能满足建筑要求，有助于减少裂缝的产生[7]。

5.2 抗碳化性能

空气中的二氧化碳渗透到混凝土结构内部后，会和水泥及水化产物发生一系列的化学反应，使混凝土材料出现松散、开裂问题，结构强度会逐渐降低，如果不能得到及时处理，会影响混凝土材料的耐久性[8]。对标准LC40 轻骨料混凝土预制试件进行碳化试验可知，试件的28 d 碳化深度达到了4.10 mm，C40 的普通混凝土的28 d 碳化深度达到了5.4 mm。根据JGJ 51—2002《轻骨料混凝土技术规程》的要求，轻骨料混凝土的28 d 的碳化深度应≤35 mm，因此，轻骨料混凝土的抗碳化性能可以充分满足建筑工程对材料抗碳化的性能的需求[9]。

6 结语

在建筑行业不断发展的背景下，由于人们对建筑项目的功能性要求逐渐提高，轻骨料混凝土材料被应用在工程项目中。为了更好地提高材料各项使用性能，研究轻骨料混凝土材料的性能非常重要。本文主要对轻骨料混凝土预制构件的抗压性能、抗拉性能、耐久性、抗冻性能、抗碳化性能进行分析，实验数据证明，轻骨料混凝土材料可用于工程项目。在应用过程中，需要结合建筑工程的实际要求确定轻骨料混凝土的配合比，逐步提升轻骨料混凝土预制构件的强度，从而提高工程项目的质量，为行业的持续发展提供保障。