4.1.4轻骨料混凝土.ppt

轻骨料混凝土 轻混凝土的分类轻混凝土的分类（1）轻集料混凝土）轻集料混凝土（2）多孔混凝土）多孔混凝土（3）轻集料多孔混凝土）轻集料多孔混凝土（4）大孔混凝土）大孔混凝土 大孔混凝土 加气混凝土 国外工程应用情况休斯顿贝壳广场 国外工程应用情况Canary Wharf塔楼 国外工程应用情况Stolma Bridge 国外工程应用情况Raftsundet Bridge 用于房屋建筑外墙板的非结构体系中 对轻集料及轻集料混凝土进行研究 虽然在工程中已应用于结构承载体系中，但技术水平与国外相比仍有很大的距离 国内轻骨料混凝土研究状况 上世纪 50年代 上世纪 90年代 目前 国内工程应用情况武汉琴台剧场 国内工程应用情况珠海国际会议中心 国内工程应用情况武汉证券大厦 国内工程应用情况蔡甸汉江大桥 国内工程应用情况武汉市外环线桥面改造 泡沫混凝土泡沫混凝土 加气混凝土砌块适用于承重和非承重的内墙和外墙。加气混凝土砌块适用于承重和非承重的内墙和外墙。加气混凝土条板可用于工业与民用建筑中，做承重和加气混凝土条板可用于工业与民用建筑中，做承重和保温合一的屋面板和墙板。条板均配有钢筋，钢筋必保温合一的屋面板和墙板。条板均配有钢筋，钢筋必须先经防锈处理。另外还可用加气混凝土和普通混凝须先经防锈处理。另外还可用加气混凝土和普通混凝土预制成复合墙板，用作外墙板。土预制成复合墙板，用作外墙板。注：蒸压加气混凝土的吸水率高，且强度较低，所以注：蒸压加气混凝土的吸水率高，且强度较低，所以其所用砌筑砂浆及抹面砂浆与砌筑砖墙湿不同，需专其所用砌筑砂浆及抹面砂浆与砌筑砖墙湿不同，需专门配置。墙体外表必须做饰面处理门配置。墙体外表必须做饰面处理。2.轻骨料混凝土的定义及分类 2.1 定义 凡是用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）、胶凝材料和水配制而成，其表观密度不大于1950-1900kg/m3的混凝土,称为轻骨料混凝土。2.2 按其在建筑工程中的用途不同分类 1.保温轻骨料混凝土，主要用于保温的维护结构或者热工构筑物（强度，密度）2.结构保温轻骨料混凝土，主要用于不配筋或配筋的维护结构（强度，密度）3.结构轻骨料混凝土，主要用于承重的配筋构件、预应力构件或构筑物（强度，密度）2.2按所用细骨料品种分类 1.全轻混凝土：细骨料采用轻砂的轻骨料混凝土 2.砂轻混凝土：采用部分或全部轻砂作为细骨料的轻骨料混凝土 3.无砂轻骨料混凝土：轻骨料中不含有细骨料 5.轻骨料混凝土的优点 轻质高强：CL30以上的高强轻集料混凝土的表观密度为 1600kgm31900kgm3，比相同强度等级的普通密度混凝土轻25%30%。当轻骨料混凝用于建造桥梁时，将带来显著的技术经济效益，可使桥梁的跨度增大，减少桥跨度增大，减少桥墩的数量，减少上部结构预应力钢筋的用量，降墩的数量，减少上部结构预应力钢筋的用量，降低基础处理的费用低基础处理的费用(尤其在沿海地基上，由于基尤其在沿海地基上，由于基础处理费用相对较高，节省的幅度将更大础处理费用相对较高，节省的幅度将更大)，降，降低原材料和构件运输和安装费用等。低原材料和构件运输和安装费用等。5.轻骨料混凝土的优点 隔热保湿性能好；表观密度为1750kgm3的高强轻集料混凝土的导热系 数为0.84wmk，大大低于普通密度混凝土的导热系数l.5wmk，22cm厚的轻集料混凝土墙板阻值相当于37cm砖墙。5.轻骨料混凝土的优点 耐火性好：一般建筑物发生火灾时，普通密度混凝土耐火lh，而轻集 料混凝土可耐火4h，在600高温下，轻集料混凝土能维护室温强度的85%，而普通密度混凝土只能维持35%75%。抗震性能好：由于它密度小、质量轻、弹性模量低，因而在地震荷载作用下所承受的地震力就小，对冲击能的吸收很快，减震效果显著。经历了唐山大地震的京津地经历了唐山大地震的京津地区的几十栋轻骨料混凝土的工业与民用建区的几十栋轻骨料混凝土的工业与民用建筑，基本上都完好无损。筑，基本上都完好无损。轻集料混凝土相对抗震系数为109，普通密度混凝土为 84，砖砌体为64。5.轻骨料混凝土的优点 5.轻骨料混凝土的优点 抗渗性好：由于高强轻集料混凝土的“双微孔”微泵性能，其界面粘结非常好，堵住了水路，抗渗性能优良。宁波建造的两条轻集料混凝宁波建造的两条轻集料混凝土囤船，水上作业愈十余年仍未出土囤船，水上作业愈十余年仍未出现渗漏现象现渗漏现象。5.轻骨料混凝土的优点 高抗裂性：在同样的约束条件和温差作用下，轻骨料混凝土的开裂趋势较小。且它能利用轻骨料内部所含水分进行养护,抑制自身收缩和干自身收缩和干缩缩。对日本东京高速公路万平对日本东京高速公路万平方米陶粒混凝土桥面板进行的专业方米陶粒混凝土桥面板进行的专业试验发现，其开裂程度仅为普通混试验发现，其开裂程度仅为普通混凝土的凝土的1/31/3。5.轻骨料混凝土的优点 此外，同普通混凝土相比，轻骨料混凝土的热膨胀系数和弹性模量较热膨胀系数和弹性模量较小，使得由于冷缩和干缩作用引起的小，使得由于冷缩和干缩作用引起的拉应力相对较小，拉应力相对较小，表现为轻骨料混凝土构件的抗裂性较好，这对改善结构的耐久性，延长结构的使用寿命。在高耐久性方面，由于轻骨料与砂浆之间的良好弹性协调性减少了内应力及相应的微裂纹，轻骨料与砂浆之间粘接紧密，强化了普通混凝土中最薄弱的环节，抗渗性和耐久性都非常好。国际上已有结构轻骨国际上已有结构轻骨料混凝土在严酷暴露条件下的海洋结构物料混凝土在严酷暴露条件下的海洋结构物以及桥梁中成功应用多年的实例。以及桥梁中成功应用多年的实例。5.轻骨料混凝土的优点 5.轻骨料混凝土的优点 综合技术经济效果好：尽管高强轻集料混凝土单方造价比同强度等级的普通密度混凝土高，但由于其减轻了建筑物的减轻了建筑物的自重、降低基础处理费用、缩小结构断自重、降低基础处理费用、缩小结构断面和增加使用面积，可降低工程造价面和增加使用面积，可降低工程造价 5 105 10，同时可以增加桥梁跨度，同时可以增加桥梁跨度，因而具有显著的综合经济效益。6.轻骨料混凝土存在的问题 在拌和和浇筑阶段，由于轻集料的多孔、吸水性质会影响轻集料混凝土的工作性能；在混凝土硬化阶段，较高的水泥用量，良好的保温性能则会引起较高的水化温升；6.轻骨料混凝土存在的问题 轻集料中的水分会在很大范围影响硬化水泥石组成和结构以及轻集料与水泥石的界面组成与结构。因此，在早期的硬化过程中混凝土体积稳定性与轻集料中水分的变化有很大的关系；轻集料混凝土硬化后由于收缩变形大，易于开裂，严重影响混凝土的使用寿命等问题。7.轻骨料混凝土的技术性质 7.1 新拌轻集料混凝土结构形成特点 对于轻集料混凝土，比重较小的轻集料、水等 上浮，水泥浆和细集料砂下沉，造成混凝土整体的 不均匀，形成了混凝土的外分层结构。这与普通混 凝土恰恰相反。7.2 轻骨料混凝土的强度 轻骨料混凝土的强度分别取决于水泥砂浆的强度、骨料的强度。由于轻骨料和水泥石之间的牢固的黏结力，界面不再是薄弱环节界面不再是薄弱环节。强度一般随水泥石强度和水泥用量的增加而提高水泥石强度和水泥用量的增加而提高；当水泥石强度与水泥用量一定时，其强度又随其强度又随轻骨料本身强度的提高而提高轻骨料本身强度的提高而提高。轻骨料轻骨料 界面界面 砂浆砂浆 轻混凝土轻混凝土界面显著加强界面显著加强 7.3 轻骨料混凝土变形性能 7.3.2 弹性模量 混凝土的弹性模量取决于骨料和水泥石的弹性混凝土的弹性模量取决于骨料和水泥石的弹性模量，以及两种组成在混凝土中的比例。我国轻模量，以及两种组成在混凝土中的比例。我国轻骨料混凝土的弹性模量比同标号的普通混凝土低骨料混凝土的弹性模量比同标号的普通混凝土低25256565。其中堆积密度大于1400kg/m3，CL30以上的高强度轻骨料混凝土低25 30，堆积密度小于1400kg/m3，标号小于CL15结构保温轻骨料混凝土低60 65。7.3.2 徐变 轻骨料混凝土与同标号的普通混凝土相比，由于水泥用量较多、骨料的弹性模量由于水泥用量较多、骨料的弹性模量小和骨料限制变形的能力低，故一般轻骨小和骨料限制变形的能力低，故一般轻骨料混凝土徐变要比普通混凝土大些。料混凝土徐变要比普通混凝土大些。例如CL20-CL40的轻骨料混凝土徐变大1540。上海CL40粉煤灰陶粒混凝土的徐变测试结果，在加荷为0.4倍轴压强度时，一年的徐变比普通混凝土大15。7.3.3 收 缩 在干燥空气条件下，轻骨料混凝土最终收缩值约为0.4-1mm/m,其为同其为同标号普通混凝土收缩的标号普通混凝土收缩的1 1-1.51.5倍。倍。7.3.4 温度变形 轻骨料的弹性模量小，所以在混凝土中对水泥石的温度变化约束力也小。一般情况，轻骨料混凝土的线膨胀系数710-6/k-1110-6/k；卵石混凝土为910-6/k-1310-6/k；石灰石混凝土为610-6/k-910-6/k。7.3.5 抗冻性 由于轻骨料多孔，因此当采用轻骨料配制混凝土时，即使不掺引气剂也能获得良好的抗冻性 8.轻骨料混凝土在国内的发展 1956年在山东博山利用水泥回转窑试制成功我国第一批粘土陶粒之后，至1975年轻集料的生产有了一定的规模，生产厂家发展到十几个，轻集料及其混凝土的科研取得一定的成绩，当时，轻集料混凝土主要用作墙体材料，混凝土强度等级低于CL20，轻集料混凝土大量用于生产工业与民用建筑的装配式大型墙板，少量用作砌块。8.轻骨料混凝土在国内的发展 1975年以后，随着我国建筑工业化和墙体改革的发展，轻集料生产和应用得到较大发展，天然轻集料开始大量开采和利用。至1978年各种轻集料的年产量达 115万m3，其中人造轻集料约 30万m3，天津、西安、上海等地研制出CL30干硬性高强轻集料混凝土，并将其应用试制预应力空心楼板和屋面板以及最大跨度达七米的预应力双T板和折板。至1990年，我国人造轻集料生产厂有30余家，设计年产量53万m3，1990年实际生产量为30万m3，仅达生产能力的57。同年由中国建筑科学研究院主持编制出轻集料混凝土技术规程JGJ5190，新规程达到了美、俄、德等国同类标准水平。为我国进一步发展轻集料混凝土技术提供了科学理论依据和技术保证。8.轻骨料混凝土在国内的发展 8.轻骨料混凝土在国内的发展 1986年，由国家建工总局和上海市建委下达的岚皋路高层试点项目建筑三幢二十层钢筋粘土轻集料混凝土全大模剪力墙住宅楼，该工程是由原设计18层的普通混凝土改造成20层轻集料混凝土，由于采用了轻集料混凝土，每m2自重减轻13，使用面积净增1200m2,基础造价减少10%，节约钢材3.7，实际降低建筑造价16%，与临近同结构的18层普通混凝土住宅建筑相比，沉降量小32.5，具有显著的技术经济效益。近几年来在国家墙改政策的推动下，轻集料的生产又得到进一步发展，仅合肥地区就新增两家粘土陶粒生产厂，加上原来一家非锻烧粉煤灰轻集料厂轻集料年产量达3万m3。但我国轻集料混凝士的应用仍主要用于低强度的非承重结构，如生产小砌块。8.轻骨料混凝土在国内的发展 8.轻骨料混凝土在国内的发展 我国高强轻集料混凝土的研究始于七十年代。天津建筑科学研究所等单位在实验室用高强粉煤灰陶粒配制出CL40干硬高强轻集料混凝土。八十年代初，铁道部大桥局桥梁科学技术研究所在实验室采用高强粘土陶粒和 625水泥配制出CL40干硬性高强轻集料混凝土，将将CL40CL40粉煤灰陶粒高强粉煤灰陶粒高强混凝土应用于金山公路跨度为混凝土应用于金山公路跨度为2222米的箱形预应力米的箱形预应力桥梁，使桥梁自重减轻桥梁，使桥梁自重减轻2020以上，是我国高强轻以上，是我国高强轻集料混凝土应用的一个成功范例。集料混凝土应用的一个成功范例。目前，我国关于高性能混凝土技术的研究正方兴未艾。高强页岩轻骨料的开发和生产，为高等级轻骨料混凝土的发展铺平了道路。一些大专院校、科研、工程建设单位己经先后开展了高强轻集料混凝土和高性能轻集料混凝土的研究，并在一些桥梁、高层建筑中应用。可是相比之下我国高性能轻集料混凝土的研究仍然处于起步