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(kāi)始相對(duì)滯后,后來(lái)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(lèi)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(guò)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(lèi)。人造輕集料在我國(guó)俗稱(chēng)陶粒。目前在市場(chǎng)上供應(yīng)的陶粒,有頁(yè)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(yè)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(yè)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(guò)去不分類(lèi)的陶粒按性能分為超輕、高強(qiáng)和普通陶粒三類(lèi),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(wàn)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(guò)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?，F(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(wàn)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,2000年5月開(kāi)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(mǎn)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(jiàn)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(kāi)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(wèn)題。另外,各種工業(yè)廢渣、廢料、建筑垃圾等也可以通過(guò)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(yáng)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。