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轻骨料混凝土知识,一看就懂!
浏览: 发布日期:2019-11-06

前言

混凝土的应用消耗了大量的天然骨料,对砂、石的大量开采已造成了耕地破坏、山林遭毁等问题。轻骨料混凝土具有密度较小、相对强度高以及保温、抗冻性能好等优点,降低结构自重,具有技术经济优势。利用工业废弃物如粉煤灰、锅炉煤渣、煤矸石等制备成轻骨料混凝土,既可实现废物利用,减少堆积废料占用的土地,又可以减少因砂石开采造成的土地资源破坏。随着现代建筑向高层、大跨度、装配式等方向发展,为缩小结构断面、减轻结构自重、增强保温隔热等性能,轻质、耐久、多功能、可持续发展的建筑材料已成为土木工程界的研究热点,而轻骨料混凝土因具备这些优点成为用量仅次于普通混凝土的一种特种混凝土,在我国已获得广泛的应用。

简介

轻骨料混凝土是指用轻粗骨料、轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干表观密度不大于 1950kg/m3的混凝土。按细骨料品种可分为砂轻混凝土和全轻混凝土。按粗骨料品种又分为页岩陶粒混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、黏土陶粒混凝土、自然煤矸石混凝土及火山灰渣混凝土等。按强度等级应划分为:LC5.0、LC7.5、LC10、LC15、LC20、LC25、 LC30、LC35、LC40、LC45、LC50、LC55、LC60。按用途又可分为保温轻骨料混凝土,结构保温轻骨料混凝土,结构轻骨料混凝土。

性能

热工性能

轻骨料是一种多孔材料,内部结构疏松多孔。轻骨料混凝土的这种多孔结构特征使其导热系数和线膨胀系数都小于普通混凝土,热工性能较好,所建造结构的保温、抗高温和耐火极限等性能均超过普通混凝土结构。由于轻骨料混凝土热工性能优良,它被广泛用作保温隔热材料,如预制保温墙板和砌块、预制式保温屋面板。

变形性能

轻骨料混凝土的变形性能包括弹性模量、徐变收缩性能和温度变形。

弹性模量

混凝土的弹性模量很大程度上取决于骨料和硬化水泥浆体的弹性模量及胶骨比。轻骨料的弹性模量比砂石低,轻骨料混凝土弹性模量一般比普通水泥混凝土的低25%~65%,轻骨料的密度越小,轻骨料混凝土弹性模量也越小。

收缩变形

轻骨料的含水率对混凝土收缩随时间发展的特性影响很大,由于轻骨料“蓄水池”作用,高含水率的轻骨料混凝土早期收缩小于普通混凝土,但最终收缩大于普通混凝土;低含水率轻骨料混凝土的收缩始终大于普通混凝土。

徐变性能

轻骨料“蓄水池”作用对轻骨料混凝土徐变作用影响很小,轻骨料混凝土的徐变系数小于普通混凝土,但由于轻骨料混凝土的弹性模量较小,徐变值大于普通混凝土。

温度变形

由于轻骨料的弹性模量比砂石小,轻骨料对水泥浆体温度变形的约束力也比砂石小,所以轻骨料混凝土的温度变形比普通水泥混凝土要大。

耐久性能

轻骨料混凝土不同使用条件下的抗冻性、抗渗性、抗碳化性以及结构轻骨料混凝土的氯离子含量应满足《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51-2002相关要求。

技术难点

01

轻骨料混凝土的离析问题

由于轻骨料的密度较小,在混凝土搅拌过程中,轻骨料容易上浮,产生离析现象。该问题的解决措施如下:

1

掺入硅灰或粉煤灰。在配制轻骨料时掺入硅灰或粉煤灰有以下几方面的作用:第一,减少胶凝浆体和集料之间的密度差。硅灰和粉煤灰的密度小于水泥,掺入这些矿物外加剂后胶凝浆体的密度有所降低,缩小了胶凝浆体和轻骨料之间的密度差,从而减少了轻骨料上浮的推动力。第二,增大胶凝浆体的黏度。掺入硅灰或粉煤灰后,胶凝浆体的黏度将增大,从而增大了混凝土搅拌过程中颗粒运动的阻力,因而减慢了轻骨料上浮的速度。

2

控制轻骨料的粒径,选择合适的轻骨料级配。一方面减小粒径有利于控制骨料的上浮。另一方面,骨料的级配对混凝土的稳定性有较大的影响,骨料级配越好,空隙越少,在保证流动性前提下所需的胶凝浆体的体积含量越少。

3

采用裹艺工艺.裹艺工艺,就是先将骨料与少量的水泥浆混合一下,使骨料表面预先黏上一层水泥浆,然后再与其余原材料一起搅拌。骨料表面黏浆具有两个作用:①增大了骨料的密度,减少了骨料与胶凝浆体之间的密度差;②改善骨料颗粒的表面性质,提高骨料与胶凝浆体之间的黏结力。因此,裹艺工艺可以提高轻骨料混凝土的抗离析能力。

02

轻骨料混凝土的坍落度损失问题

轻骨料混凝土的坍落度损失主要源于骨料的吸水,减小了拌合物的流动性。减少搅拌后骨料的吸水是减小轻骨料混凝土坍落度损失的重要途径,其具体措施包括以下几方面:

1

对骨料进行预湿处理。搅拌混凝土之前,对轻骨料进行预湿处理,使轻骨料预先吸足水,则可以有效减少混凝土坍落度损失。对轻骨料进行预湿处理时要注意:①足够的预湿时间。如果预湿处理时间不足,骨料并没有完全吸足水。制备成混凝土后仍然继续吸水,导致混凝土坍落度损失,不同轻骨料的吸水速度是不同的,需根据骨料的吸水性来掌握预湿处理时间。②采用泵送工艺时,要注意压力吸水率和常压吸水率之差。预湿处理相当于常压下吸水,而高压泵送混凝土时,仍然有一部分水被压进骨料,使新拌混凝土变稠。因此,对于压力吸水率与常压吸水率相差较大的骨料,应对集料进行近似于泵压状态下的预湿处理,以满足泵送要求。

2

选择合适的施工工艺。不同的施工工艺对骨料的吸水率有不同的要求,特别是对压力吸水率与常压吸水率之差有不同的要求。如果采用吊车斗运送混凝土,要求骨料的常压吸水率小一些。如采取高压泵送混凝土,则要求骨料的压力吸水率不能太大。因此须根据骨料的性能选择合适的施工工艺。

03

轻骨料混凝土的收缩问题

低弹性模量的骨料和较高的水泥用量使轻骨料混凝土收缩较大,容易造成建筑物开裂。通过以下两种措施可以减少轻骨料混凝土的收缩:①预湿处理,轻骨料含水率大于12.45%时,轻骨料混凝土的早期收缩率低于同条件的普通混凝土;②添加膨胀剂、粉煤灰和纤维,膨胀剂和粉煤灰使轻骨料混凝土具有微膨胀性,能够补偿收缩,纤维也能够有效减小轻骨料混凝土的收缩。

原材料

(1)轻骨料混凝土所用水泥应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB 175)和《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥》(GB 1344)的要求。当采用其他品种的水泥时,其性能指标必须符合相应标准的要求。

(2) 轻骨料混凝土所用轻骨料应符合国家现行标准《轻集料及其试验方法第 1部分:轻集料》(GB/ T l 7431. 1)和《膨胀珍珠岩》 (JC 209)的要求;膨胀珍珠岩的堆积密度应大于 80kg/ m3 。

(3)轻骨料混凝土所用普通砂应符合国家现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ 52)的要求。

(4) 混凝土拌和用水应符合国家现行标准《混凝土拌和用水标准》(JGJ 63)的要求。

(5) 轻骨料混凝土矿物掺和料应符合国家现行标准《用于水泥和混凝土的粉煤灰》(GB 1596)、《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》 (JGJ 28)、《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ 146)和《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》 (GB/ T 18046)的要求。

(6)轻骨料混凝土所用的外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》(GB 8076)的要求。

配合比设计

轻骨料混凝土的配合比设计主要应满足抗压强度、密度和稠度的要求,并以 合理使用材料和节约水泥为原则。必要时尚应符合对混凝土性能(如弹性模量、碳化和抗冻性等)的特殊要求。

轻骨料混凝土配合比中的轻粗骨料宜采用同一品种的轻骨料。结构保温轻骨 料混凝土及其制品掺入煤(炉)渣轻粗骨料时,其掺量不应大于轻粗骨料总量的 30%,煤 (炉)渣含碳量不应大于 10%。为改善某些性能而掺入另一品种粗骨料时,其合理掺量应通过试验确定。

在轻骨料混凝土配合比中加入化学外加剂或矿物掺和料时,其品种、掺量和 对水泥的适应性,必须通过试验确定。

大孔轻骨料混凝土和泵送轻骨料混凝土的配合比设计应符合《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51附录 A 和附录B的规定。

轻骨料混凝土配合比设计时的水泥用量、水胶比、砂率等设计参数选择可依据《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51进行。

生产质量控制

(1)轻骨料进厂(场)后,应按现行国家标准《轻集料及其试验方法》(GB/T l7431.1—2)的要求进行检验验收,对配制结构用轻骨料混凝土的高强轻骨料,还应检验强度等级。请

(2)轻骨料的堆放和运输应符合下列要求:轻骨料应按不同品种分批运输和堆放,不得混杂;轻粗骨料运输和堆放应保持颗粒混合均匀,减少离析。采用自然级配时,堆放高度不宜超过2m,并应防止树叶、泥土和其他有害物质混入;轻砂在堆放和运输时,宜采取防雨措施,并防止风刮飞扬。

(3)在气温高于或等于 5℃的季节施工时,根据工程需要,预湿时间可按外界气温和来料的自然含水状态确定,应提前半天或一天对轻粗骨料进行淋水或泡水预湿,然后滤于水分进行投料。在气温低于5℃时,不宜进行预湿处理。

(4)大孔径骨料混凝土的施工应符合《轻骨料混凝土技术过程》JGJ55的附录A的规定,轻骨料混凝土的泵送施工应符合附录 B的规定。

(5)应对轻粗骨料的含水率及其堆积密度进行测定。对预湿处理的轻粗骨料,可不测其含水率,但应测定其湿堆积密度。

(6)轻骨料混凝土生产时,砂轻混凝土拌和物中的各组分材料应以质量计量;全轻混凝土拌和物中轻骨料组分可采用体积计量,但宜按质量进行校核。轻粗、细骨料和掺和料的质量计量允许偏差为±3%;水、水泥和外加剂的质量计量允许偏差为±2%。

(7)轻骨料混凝土拌和物必须采用强制式搅拌机搅拌。

(8)轻骨料混凝土全部加料完毕后的搅拌时间,在不采用搅拌运输车运送混凝土拌和物时,砂轻混凝土不宜少于 3min;全轻或干硬性砂轻混凝土宜为 3~4min。对强度低而易破碎的轻骨料,应严格控制混凝土的搅拌时间。

(9)外加剂应在轻骨料吸水后加入。采用粉状外加剂,可与水泥同时加入。

质量运输控制

(1)拌和物在运输中应采取措施减少坍落度损失和防止离析。当产生拌和物稠度损失或离析较重时,浇筑前应采用二次拌和,但不得二次加水。

(2)拌和物从搅拌机卸料起到浇入模内的延续时间不宜超过 45min。

(3)当用搅拌运输车运送轻骨料混凝土拌和物,因运距过远或交通问题造成坍落度损失较大时,可采取在卸料前掺入适量减水剂进行搅拌的措施,满足施工所需和易性要求。

施工质量控制

(1)轻骨料混凝土拌和物浇筑倾落的自由高度不应超过 1.5m。当倾落高度大于 1.5m 时,应加串筒、斜槽或溜管等辅助工具。

(2)轻骨料混凝土拌和物应采用机械振捣成型。对流动性大、能满足强度要求的塑性拌和物以及结构保温类和保温类轻骨料混凝土拌和物,可采用插捣成型。干硬性轻骨料混凝土拌和物浇筑构件,应采用振动台或表面加压成型。

(3)现场浇筑的大模板或滑模施工的墙体等竖向结构物,应分层浇筑,每层浇筑厚度宜控制在 300~350mm。

(4)浇筑上表面积较大的构件,当厚度小于或等于 200mm 时,宜采用表面振动成型;当厚度大于200mm 时,宜先用插入式振捣器振捣密实后,再表面振捣。

(5)用插入式振捣器振捣时,插入间距不应大于棒的振动作用半径的一倍,连续多层浇筑时,插入式振捣器应插入下层拌和物约50mm。

(6)振捣延续时间应以拌和物捣实和避免轻骨料上浮为原则。振捣时间应根据拌和物稠度和振捣部位确定,宜为10~30s。

(7)浇筑成型后,宜采用拍板,刮板,辊子或振动抹子等工具,及时将浮在表层的轻粗骨料颗粒压入混凝土内。若颗粒上浮面积较大,可采用表面振动器复振,使砂浆返上,再作抹面。

养护

(1)轻骨料混凝土浇筑成型后应及时覆盖和喷水养护。

(2)采用自然养护时,用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥拌制的轻骨料混凝土,湿养护时间不应少于 7d;用粉煤灰水泥、火山灰水泥拌制的轻骨料混凝土及在施工中掺缓凝型外加剂的混凝土,湿养护时间不应少于14d。轻骨料混凝土构件用塑料薄膜覆盖养护时,全部表面应覆盖严密,保持膜内有凝结水。

(3)轻骨料混凝土构件采用蒸汽养护时,成型后静停时间不宜少于2h,并应控制升温和降温速度。

(4)保温和结构保温类轻骨料混凝土构件及构筑物的表面缺陷,宜采用原配合比的砂浆修补。结构轻骨料混凝土构件及构筑物的表面缺陷可采用水泥砂浆修补。

质量检验与验收

(1)轻骨料混凝土拌和物的检验应按下列规定进行:检验拌和物各组成材料的称量是否与配合比相符。同一配合比每台班不得少于一 次;检验拌和物的坍落度或维勃稠度以及表观密度,每台班每一配合比不得少于一次。

(2)轻骨料混凝土强度的检验应按下列规定进行,其检验评定方法应按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》(GBJ 107)执行。每 100 盘,且不超过 100m3 的同配合比的混凝土,取样次数不得少于一次;每一工作班拌制的同配合比混凝土不足 100 盘时,取样次数不得少于一次。

(3)混凝土干表观密度的检验应按下列规定进行,其检验结果的平均值不应超过配合比设计值的±3%。连续生产的预制厂及预拌混凝土搅拌站,对同配合比的混凝土,每月不得少于四次;单项工程,每 100m3 混凝土的抽查不得少于一次,不足者按 100m3计。

(4)轻骨料混凝土工程验收应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204)的有关规定执行。

(5)大孔轻骨料混凝土和泵送轻骨料混凝土的施工工艺以及质量检验和验按照《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51中附录A和附录B要求进行。

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