張艷芳　常紅航

[摘要]輕集料混凝土是一種具有輕質(zhì)、保溫、隔熱、耐火、抗震等優(yōu)良性能的新型建筑材料。我國(guó)輕集料混凝土發(fā)展開始相對(duì)滯后,后來發(fā)展較穩(wěn)定。

[關(guān)鍵詞]輕集料混凝土 輕集料 性能

中圖分類號(hào):TU5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0920121-01

一、引言

我國(guó)輕集料混凝土發(fā)展已近半個(gè)世紀(jì),在這近50年的發(fā)展過程中,前30年左右,處于不穩(wěn)定的發(fā)展階段;后將近20年才處于較穩(wěn)定的發(fā)展階段。輕集料混凝土是一種具有輕質(zhì)、保溫、隔熱、耐火、抗震等優(yōu)良性能的新型建筑材料。由于輕集料的多孔性可以在一定程度上緩解混凝土內(nèi)部因水結(jié)冰造成的膨脹應(yīng)力,并可從根本上消除堿集料反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn),因此輕集料混凝土一般還具有良好的抗凍性和抗堿集料反應(yīng)性能。此外,隨著以工業(yè)廢渣、城市廢棄物等為主要原料生產(chǎn)綠色輕集料技術(shù)的日趨成熟,人們可大量使用綠色輕集料替代天然集料配制混凝土,從而減少對(duì)天然集料資源的消耗和保護(hù)環(huán)境。隨著高強(qiáng)與高性能混凝土技術(shù)的發(fā)展,高強(qiáng)輕集料混凝土是一種應(yīng)用前景極其廣闊的新型綠色建筑材料,它不僅適用于高層建筑、橋梁等大跨度結(jié)構(gòu)工程,以及地質(zhì)條件復(fù)雜和對(duì)材料耐久性有特殊要求的重點(diǎn)工程建設(shè),而且對(duì)各種土木工程都具有廣泛意義。

二、輕集料

我國(guó)的輕集料資源非常豐富,有天然輕集料、工業(yè)廢渣輕集料和人造輕集料。但由于天然和工業(yè)廢渣輕集料的性能有一定的局限性,因此在工程上大量應(yīng)用的是人造輕集料。以下主要介紹人造輕集料情況。

(一)品種及分類。人造輕集料在我國(guó)俗稱陶粒。目前在市場(chǎng)上供應(yīng)的陶粒,有頁巖陶粒、粉煤灰陶粒和黏土陶粒。上世紀(jì)70-80年代間,粉煤灰陶粒的產(chǎn)量約占全國(guó)陶?？偖a(chǎn)量的45%;當(dāng)時(shí)的黏土和頁巖陶粒各占38%和17%;至20世紀(jì)90年代末,粉煤灰陶粒產(chǎn)量幾乎為零,黏土陶粒占總產(chǎn)量的80%以上;此品種結(jié)構(gòu)不符合我國(guó)國(guó)情,是不可持續(xù)發(fā)展的。目前黏土陶粒的比例已下降到70%以下,頁巖和粉煤灰陶粒上升到25%和8%左右。為提高陶粒的質(zhì)量和便于工程的應(yīng)用,將過去不分類的陶粒按性能分為超輕、高強(qiáng)和普通陶粒三類,并體現(xiàn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中。

(二)產(chǎn)量、質(zhì)量及分布區(qū)域。目前全國(guó)陶粒的總生產(chǎn)能力約350萬m3,分布在全國(guó)23個(gè)省市。上規(guī)模的企業(yè)或生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較多的地區(qū)主要在北京、天津、黑龍江、廣東、江蘇、新疆、云南、湖北等地。與上世紀(jì)80年代相比,產(chǎn)品質(zhì)量有了很大提高。目前超輕陶粒產(chǎn)量約占總量60%左右,而高強(qiáng)陶粒產(chǎn)量占20%左右,普通型陶粒占20%左右。改變了過去那種高不成、低不就的質(zhì)量狀況。

三、輕集料混凝土的主要性能水平

上世紀(jì)70-80年代,結(jié)構(gòu)輕集料混凝土已在工程上應(yīng)用了,其強(qiáng)度標(biāo)號(hào)只能達(dá)20～30MPa。現(xiàn)工程上使用的結(jié)構(gòu)輕集料混凝土表觀密度1900kg/m3左右,強(qiáng)度等級(jí)可為I.C50。試驗(yàn)室還配制出70MPa的輕集料混凝土。輕集料混凝土具有自重輕、保溫隔熱和耐火性能好等特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)70MPa,與同標(biāo)號(hào)的普通混凝土相比,可減輕自重20%～30%以上,結(jié)構(gòu)保溫輕集料混凝土是一種保溫性能良好的墻體材料,其熱導(dǎo)率為0.233～0.523W/(m?K),僅為普通混凝土的12%～33%。輕集料混凝土的變形性能良好,彈性模量較低。在一般情況下,收縮和徐變也較大。輕集料混凝土的彈性模量與其容重和強(qiáng)度成正比。容重越小、強(qiáng)度越低,彈性模量也越低。與同標(biāo)號(hào)的普通混凝土相比,輕集料混凝土的彈性模量約低25%～65%。

四、輕集料混凝應(yīng)用工程實(shí)例

輕集料混凝土在工程上的應(yīng)用范圍很廣,有保溫工程、結(jié)構(gòu)保溫工程和結(jié)構(gòu)工程。在結(jié)構(gòu)工程中主要是高層建筑、橋梁工程等,部分典型工程如下:

1.南京國(guó)際展覽中心,建筑面積8.5萬m2,其結(jié)構(gòu)地下層,地上三層,其中三層板,屋面采用輕集料混凝土,設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度等級(jí)為L(zhǎng)C30的陶?；炷?干表觀密度不大于1850kg/m2。因工期較緊,所以混凝土須采用泵送施工。實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度32.6-41.3MPa,表觀密度為1820-1850kg/m2,混凝土技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求,2000年5月開始泵送施工。

2.上海宏泰公寓,建筑面積58000m2,主樓高98.3m。其頂層隔熱層采用輕集料混凝土,設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)高LC7.5,混凝土表觀密度800-850kg/m3,實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度10.2MPa,混凝土表觀密度800-840kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0.25W/m·K。技術(shù)性能滿足設(shè)計(jì)要求。施工日期為1999年7月。

五、我國(guó)輕集料混凝土的現(xiàn)狀

雖然,現(xiàn)在也能配制出抗壓強(qiáng)度達(dá)70Mpa的結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土,但在工程中實(shí)際只用到CL40。在橋梁工程的應(yīng)用近幾年雖有突破,最大跨度僅達(dá)35m,全用輕骨料混凝土的工程(包括橋梁、橋面板、承臺(tái)、橋墩、基礎(chǔ))和在舊橋改造中(修復(fù)、加固、加寬等)應(yīng)用仍然很少。在采油平臺(tái),水上漂浮物,船塢等特殊工程中應(yīng)用更未見有所突破。

高強(qiáng)輕骨料新品種、高性能輕骨料的研制和應(yīng)用進(jìn)展緩慢。在工程施工中,混凝土的澆灌技術(shù),大量仍彩常規(guī)的方法,泵送混凝土技術(shù)應(yīng)用很少,尚未能適應(yīng)現(xiàn)代化施工的要求。

六、我國(guó)輕集料混凝土的展望

在20世紀(jì)60～70年代,輕集料混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展較快,主要向輕質(zhì)、高強(qiáng)的方向發(fā)展,大量應(yīng)用于高層、大跨度結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu),特別是大量用于制作墻體用的小型空心砌塊。中國(guó)從50年代開始研制輕集料及輕集料混凝土,主要用于工業(yè)與民用建筑的大型外墻板和小型空心砌塊,少量用于高層和橋梁建筑的承重結(jié)構(gòu)和熱工構(gòu)筑物。

在現(xiàn)在世界人口居高不下,各種不可再生資源的消耗下,可持續(xù)發(fā)展成為主流。在這個(gè)大背景下,高層建筑和橋梁等高承重結(jié)構(gòu)顯得特別耗費(fèi)混凝土和鋼材,同時(shí)增加混凝土和鋼材的使用又會(huì)加重結(jié)構(gòu)自身的自重,在一定程度上出現(xiàn)惡性循環(huán)。所以,輕集料混凝土特別是輕集料高強(qiáng)混凝土凸顯其優(yōu)勢(shì),在很大程度上解決了環(huán)境與資源的問題。另外,各種工業(yè)廢渣、廢料、建筑垃圾等也可以通過一定的加工工藝使之成為輕集料混凝土的輕集料,對(duì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出不可磨滅的貢獻(xiàn)。國(guó)家應(yīng)該更加重視和扶持輕集料混凝土的發(fā)展,在一定程度上可以給予獎(jiǎng)勵(lì)與保護(hù)。

參考文獻(xiàn):

[1]胡曙光,輕集料混凝土,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[2]關(guān)淑君,我國(guó)輕集料及輕集料混凝土的現(xiàn)狀和展望[EB/OL].http://www.

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

[3]薛羲輕骨料混凝土技術(shù)的發(fā)展與展望[J].吉林建材,2004,(06).

作者簡(jiǎn)介:

張艷芳(1989-),女,漢族,河南省淮陽縣人,中南大學(xué)土木建筑學(xué)院本科在讀。常紅航(1988-),男,漢族,河南省封丘縣人,中南大學(xué)土木建筑學(xué)院本科在讀。