吳俊燾

宿遷學(xué)院（223800）

輕集料混凝土研究進(jìn)展以及發(fā)展現(xiàn)狀

吳俊燾

宿遷學(xué)院（223800）

輕集料混凝土是僅次于普通混凝土后使用量較大的一種建筑材料，具有輕質(zhì)、保溫、隔熱等諸多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于橋梁以及各種工業(yè)、民用建筑上。這里結(jié)合國(guó)內(nèi)外目前對(duì)于輕集料混凝土的研究進(jìn)行了論述，同時(shí)結(jié)合輕集料混凝土目前存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

輕集料；混凝土；研究進(jìn)展

1 輕集料混凝土在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展

1996年建成的Heidrum TLP浮體石油平臺(tái)，整個(gè)65 700 m3的殼體全部采用最大密度為2 200 kg/m3的高強(qiáng)混合集料混凝土。1998年，美孚石油公司在沿海油田修建的石油平臺(tái)用輕集料代替了所用高強(qiáng)混凝土中50%的普通粗集料，使混凝土密度減小為2 170 kg/m3，增加了整個(gè)浮體結(jié)構(gòu)的漂浮性。1998年，日本研制的高強(qiáng)粉煤灰輕集料在0.3水膠比下，配制出28 d抗壓強(qiáng)度80 MPa、干燥表觀密度小于2 100 kg/m3高強(qiáng)輕集料混凝土。此外,日本輕集料混凝土協(xié)會(huì)在1992年開(kāi)始研究鋼纖維增強(qiáng)輕集料混凝土,主要目的是提高剪切和彎曲強(qiáng)度，以用于道路橋面板，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果[1-2]。目前，人造輕集料朝著綠色、環(huán)保方向發(fā)展，利用淤積海泥[3]、尾礦粉[4]、硅藻土[5]等燒制的許多新型輕集料也相繼涌現(xiàn)。

進(jìn)入21世紀(jì)，由于高層、超高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的普及，高性能混凝土輕量化技術(shù)成為一個(gè)重要的發(fā)展課題，高性能輕集料混凝土便是一個(gè)重要的發(fā)展方向。因此，輕集料混凝土技術(shù)發(fā)展的重心逐漸移到了適合結(jié)構(gòu)用的高強(qiáng)度、高性能輕集料混凝土上來(lái)。近幾年，我國(guó)輕集料的產(chǎn)量不斷提高，上海、宜昌等地形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模，輕集料的品質(zhì)也不斷得到提高，高強(qiáng)度高性能輕集料混凝土的應(yīng)用也日益廣泛。在國(guó)內(nèi)外高強(qiáng)度、高性能混凝土技術(shù)迅速發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)高性能輕集料混凝土的發(fā)展出現(xiàn)了新的契機(jī)。

2 輕集料混凝土的特點(diǎn)

2.1 輕質(zhì)高強(qiáng)

結(jié)構(gòu)輕集料混凝土的容重一般為1 400～1 900 kg/m3，其強(qiáng)度可以達(dá)到普通混凝土常用的強(qiáng)度等級(jí)。高層建筑、大跨度橋梁等工程而言，這種特性在經(jīng)濟(jì)效益方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。

2.2 保溫隔熱性能好

多孔輕集料內(nèi)部的孔隙,還使其導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫性能好。干燥狀態(tài)人造輕集料混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.21～0.81 W/(m·K)，遠(yuǎn)低于普通混凝土1.86 ～2.09 W/(m·K)和磚砌體0.81 W/(m·K)。

2.3 抗震性好

由于輕集料混凝土密度小，質(zhì)量輕，彈性模量低，變形性能好，所以其抵抗變形的能力增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)破壞時(shí)會(huì)消耗更多的變形能，減震效果顯著。在輕集料混凝土成型后，輕集料會(huì)吸收過(guò)多的水分，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，混凝土水分逐漸蒸發(fā)，輕集料又會(huì)緩慢釋放出內(nèi)部的水分,使水泥石得到充分的養(yǎng)護(hù)，從而提高了水泥石的密實(shí)性和強(qiáng)度[6]。

2.4 抗裂性好

輕集料混凝土的熱膨脹系數(shù)和彈性模量比普通混凝土小，這對(duì)于改善結(jié)構(gòu)的耐久性以及延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命是非常有利的，并有助于降低結(jié)構(gòu)在試用期間的維護(hù)費(fèi)用。

2.5 耐火性能好

輕集料混凝土導(dǎo)熱系數(shù)低，其耐火性能比普通混凝土高4倍，在高溫作用下可保護(hù)鋼筋不遭受破壞。

3 輕集料混凝土存在的問(wèn)題

輕集料的多孔、輕質(zhì)的特點(diǎn)雖然可以降低輕集料混凝土的自重，但同樣也會(huì)對(duì)輕集料混凝土的工作性能、硬化后的強(qiáng)度和耐久性能產(chǎn)生一些不利的影響。目前，我國(guó)生產(chǎn)的人造的吸水率小于5%的低吸水率輕集料年產(chǎn)量較少，不超過(guò)10萬(wàn)m3。輕集料性能上的不足也使輕集料混凝土的強(qiáng)度、工作性能以及施工都難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前制約輕集料混凝土應(yīng)用迅速發(fā)展的主要障礙。輕集料混凝土工作性差主要表現(xiàn)在:干燥陶粒吸水會(huì)導(dǎo)致混凝土拌和物的坍落度很快損失；吸水率越大，坍落度損失越快。這是由陶粒自身的性能特點(diǎn)所決定的，也正是配制高性能陶?；炷恋募夹g(shù)難點(diǎn)所在,在較大程度上限制了輕集料混凝土的應(yīng)用。如何克服輕集料上浮現(xiàn)象一直是輕集料混凝土領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的難題之一。總的來(lái)說(shuō)，研制具有良好工作性與可泵性的高性能陶粒混凝土仍然是本領(lǐng)域研究的一個(gè)難點(diǎn)與重點(diǎn)。

[1]陳烈芳,宋淑敏.抓住機(jī)遇促進(jìn)我國(guó)輕集料及其輕集料混凝土的健康穩(wěn)定[D].2002年全國(guó)輕集料及其輕集料混凝土生產(chǎn)、應(yīng)用、技術(shù)研討會(huì)論文集,2002:1～3.

[2]胡曙光,王發(fā)洲.輕集料混凝土[J].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2006:54～57.

[3]張學(xué)亮.用珍珠巖尾礦粉生產(chǎn)輕集料和陶砂[J].中國(guó)資源綜合利用,2000(9):11～12.

[4]Chen H J.Determination of the dividing strength and its relation to the concrete strength in lightweight aggregate concrete[J].Cement and Concrete Composition,1998,21: 29～32.

[5]V.Dumcan,A.Mladenovic,et al.lightweight aggregate based on waste glass and its alkal-silica reactivity.Cement and Concrete Research.2002,32:223～226.

[6]龔洛書(shū).輕集料混凝土技術(shù)的發(fā)展與展望[J].混凝土,2002, 2:13～15.

項(xiàng)目來(lái)源:2013江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新