轻骨料混凝土施工问题及策略研究

2023-03-03郭倩娜

散装水泥 2023年4期

郭倩娜

（长治职业技术学院，山西长治 046000）

结构混凝土是所有建筑施工的基础，也是使用最多的材料之一。目前的研究大多集中于废料在高强混凝土、自密实混凝土、高性能混凝土、轻质混凝土等各种功能混凝土中的利用，具备成本效益和性能要求的轻质混凝土随之产生。普通混凝土的自重约2 400～2 500kg/m3，重量较大，由于其整体荷载，结构构件的尺寸会随之增加。轻质混凝土是一种由轻质骨料或膨胀剂制成的混凝土。其干密度为300～1 840kg/m3，重量比普通混凝土轻23%～80%。由于轻质混凝土的结构用途差异，因此，其单位重量在1 400～2 000kg/m3范围内变化，而普通混凝土的单位重量为2 400kg/m3。如今，不同类型的轻骨料被用于混凝土，如膨胀黏土和页岩、浮石珍珠岩，以及各种废弃物，如废旧纺织物、混合废弃物、黏土砖、橡胶、塑料、油棕壳和其他农业废弃物，这些材料多被用于制造轻质混凝土。轻质混凝土的优势在于它的重量和耐候性。与含有天然砂和砾石的常规混凝土相比，轻质混凝土有很多优点和缺点。如何结合轻骨料混凝土的优缺点，提高轻骨料混凝土在施工中的应用效率是本文研究的重点和价值所在。

1 轻骨料混凝土主要技术性能

1.1 吸水性能

轻骨料具有良好的吸水性，表面较粗糙，对拌和物的流动性影响很大。所以，为了更加精确地控制流动性，在拌合轻骨料混凝土时，要把用水总量分成净用水量和附加水量。附加水量是被轻骨料吸收的部分，与1h 吸水量相当，而拌和物通常受附加水量的影响较小。净水量指的是减去轻骨料1h 吸水率以后的实际用水量，其会直接影响拌和物工作流动性。两部分水量共同组成了拌和的用水总量。我国针对轻骨料1h 吸水率给出了确切的标准，粉煤灰要保持在22%以内，页岩和黏土陶粒应控制在10%以内。在拌和轻骨料混凝土时，假如水量较大，则需要提高其流动性，同时强度也会随之降低。相较于一般混凝土，如果水量太大，会导致轻骨料拌和时出现上浮离析问题，所以，在拌和时，要精确控制用水量，尤其是在明确混凝土坍落度标准时，要把轻骨料可能在振捣成型过程中释放的水量归入考虑范围，其流动性会被提升，所以，相比一般混凝土，在坍落度标准值的选择过程中要适当将其降低10～20mm。

1.2 体积密度

不同于普通混凝土，轻骨料混凝土的体积密度有较大的变化区间。轻骨料混凝土的体积密度直接决定其硬化以后的抗渗、导热、抗压强度、抗冻等特性，所以，轻骨料混凝土施工前要检测其体积密度。轻骨料混凝土一般随着密度等级的降低，强度会相应降低，导热系数也会随之减小，抗渗性能减弱。由于轻骨料体积在混凝土总体积中的占比达到了70%以上，所以，轻骨料体积密度直接决定轻骨料混凝土体积密度。

1.3 强度性能

强度等级为LC30 以上轻骨料混凝土的干密度为1 200～1 900kg/m3，相较于同强度普通混凝土，其强度要低20%～50%，所以，采用轻骨料混凝土能够降低建筑物自重，并且有助于缩小构件的尺寸和轻量化处理。因为轻质骨料的表面粗糙，使得其内部孔隙率相对较高。当骨料与水、水泥拌合时，骨料表面会有较高的水泥浆吸附能力，如果骨料拌和前吸水饱和度不够，将会造成连接面水泥浆中的水分被吸收，减小水灰比，提高连接面强度。此外，在水泥砂浆硬化过程中，轻骨料吸附的水分会逐渐释出，水泥石和骨料连接面强度不断增加。所以，轻骨料与水泥石之间存在着高粘结强度。不同于普通混凝土，由于轻骨料的强度要低于普通石子，因此，轻骨料混凝土在受到外力作用时，破坏并非是沿着连接面，而是先损坏轻骨料。作用于强度较低的轻骨料混凝土时，破坏可能会造成水泥石率先开裂。所以，轻骨料强度不仅与水泥强度、龄期、水灰比和养护条件有关，还与轻骨料强度直接相关。轻骨料混凝土的强度与体积密度是评估其性能的重要指标。

1.4 耐久性能

轻骨料多孔性能够缓解低温状态下的水结冰所形成的膨胀力，因此，轻骨料混凝土的抗冻性能良好。轻骨料混凝土本身的双微孔微泵性能保证了界面具有良好的粘结性，对水路产生了一定的封堵效果，所以，其抗渗性较好。轻骨料表面较粗糙，并有纹路凹槽，提升了其与水泥石的机械啮合力，从微观层面加强了混凝土界面过渡区性能，提高了混凝土耐久性。

1.5 导热性能

多孔轻质骨料的引入可以降低混凝土密度，也能降低其导热系数。在平衡含水率条件下，密度等级为1 700 以下的轻骨料混凝土导热系数小于0.87W/m·K，相较于普通混凝土1.5W/m·K降低了40%以上。此外，热量在轻骨料混凝土的内部传导速度相对较慢，具有良好的耐火性。建筑物发生火灾时，普通混凝土能够耐火1h，轻骨料混凝土则能够耐火4h。在600℃的高温状态下，轻骨料混凝土可维持室温强度85%，而普通混凝土只能维持35%～75%。

2 轻骨料混凝土施工问题

2.1 混凝土浇筑成型问题

由于轻骨料混凝土表观密度相对较小，对混凝土下层所施加的附加荷载相对较小，内部衰减则较大，再加上轻骨料混凝土中混入空气的排出速率会低于普通混凝土，所以，轻骨料混凝土浇筑过程中耗费的振捣能量要大于普通混凝土。正常情况下，因为静水压力减小，混入拌和物中的空气难以排除。

2.2 混凝土施工问题

（1）堆放和预湿问题。轻骨料要分成不同的粒径和品种堆放，如果将所有的种类混杂堆放，会影响混凝土的和易性、表观密度和强度。

（2）配制与搅拌问题。轻骨料混凝土包含了水、粗细骨料、水泥、外加剂等，如果这些材料的配备比例不符合要求，可能会影响混凝土的质量。各个配料的含量和搅拌形式都要满足基本要求。

（3）混凝土养护问题。因为轻骨料混凝土的孔隙相对较大，内部含水量能够满足其养护使用。在水分蒸发过程中，骨料内部水分会持续转移到水泥砂浆中，水分移动过程中，水泥水化反应会正常进行，并且可以让混凝土达到特定的强度。时间长短要根据周围气候确定。在潮湿和温暖的气候下，轻骨料混凝土中的水分能够保证水泥的水化，所以，不需要喷水和覆盖养护。但在干燥而又炎热的条件下，混凝土表面失水过快，容易产生表面网状裂纹。

2.3 混凝土运输问题

在轻骨料混凝土实际运输过程中，因为轻骨料表观密度较小，容易出现上浮情况。所以，其更容易出现离析现象。如果运输时间太长，也会产生离析。如果采用混凝土泵进行骨料混凝土运输，则要难于普通混凝土，因为在压力作用下，骨料更容易吸收水分，导致混凝土拌和物要比之前更加干硬，加大了混凝土与管道之间的摩擦，会造成管道堵塞。

3 轻骨料混凝土施工策略

3.1 配合比设计符合要求

（1）保证轻骨料混凝土充分满足表观密度的实际要求。

（2）充分考虑特殊性能的基本要求，合理设置配制比例。配制轻骨料混凝土过程中，要明确其用水量和有效水灰比，粗细骨料允许偏差保持在3%，水、水泥和外加剂的允许偏差控制在2%，搅拌前要测定混凝土含水率，搅拌过程中要进行复测。雨天施工或是混凝土易性反常时，要测定轻骨料含水率，同时调整拌和用水量。

（3）合理选择搅拌方式，搅拌轻骨料混凝土要使用强制式搅拌机，经过预湿处理和未经预湿处理的粗骨料需要使用不同搅拌工艺，外加剂要在轻骨料吸水后才能加入，避免吸入骨料内部后丧失功效。在采用预湿粗骨料时，同时加入液状外加剂和水，对于容易破碎的轻骨料，在搅拌时要对搅拌时间进行严格控制，通过试拌确定科学的搅拌时间。

3.2 施工满足要求

（1）轻骨料混凝土在使用过程中应对其配置结构进行强度等级检验。配备的轻骨料混凝土应为高强度轻骨料混凝土。

（2）轻骨料混凝土配置过程中要按照不同品种进行分批运输和堆放，使用过程中不能将不同品种和批次的轻骨料混凝土混杂在一起，因为材质不同，效果也不同。如果把不同品种和批次的轻骨料混凝土随意混杂使用，将导致建筑物开裂。

（3）轻骨料混凝土堆放时必须保证干净整洁，不能混有其他杂质。轻骨料混凝土通常遇水会发生反应，因此，运输和堆放时要采取防雨措施，防止雨水打湿轻骨料混凝土，损坏用料。

（4）注重施工现场温度控制。如果现场温度≥5℃，要根据工程实际需要预湿轻骨料混凝土，提高轻骨料混凝土应用的便捷性。

（5）在炎热天气时，要对混凝土进行配水与覆盖养护。自然养护时，如果用硅酸盐水泥、矿渣水泥和普通硅酸盐水泥搅拌的轻骨料混凝土，养护时间通常要多于14d，构件采用塑料薄膜覆盖养护时要注意密封。轻骨料混凝土导热性能较差，有较高的热绝缘性，因此，使用蒸汽养护效果要好于普通混凝土，如果条件允许，可以采取热养护。混凝土成型后，静置时间要多于2h，避免混凝土表面出现酥松和起皮问题。蒸汽养护时，温度升高和降低速度不能过快，通常控制在15℃/h～25℃/h。

3.3 质量检验符合规定

轻骨料混凝土的拌合物和易波动性都要高于普通混凝土，可在轻骨料混凝土实际施工过程中经常对其进行检查，检查一般集中在轻骨料混凝土的易波动性和拌合物上。在采用轻骨料混凝土时，施工队每班都要进行1 次以上的易波动性与拌和物的检查，这样能够在工程进程中随时调整用水量，从而保证轻骨料混凝土充分发挥效能。同时，也要密切注意轻骨料混凝土的强度是否满足预设要求。