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輕骨料混凝土知識,一看就懂!
瀏覽: 發布日期:2019-11-06

前言

混凝土的應用消耗了大量的天然骨料,對砂、石的大量開采已造成了耕地破壞、山林遭毀等問題。輕骨料混凝土具有密度較小、相對強度高以及保溫、抗凍性能好等優點,降低結構自重,具有技術經濟優勢。利用工業廢棄物如粉煤灰、鍋爐煤渣、煤矸石等制備成輕骨料混凝土,既可實現廢物利用,減少堆積廢料占用的土地,又可以減少因砂石開采造成的土地資源破壞。隨著現代建筑向高層、大跨度、裝配式等方向發展,為縮小結構斷面、減輕結構自重、增強保溫隔熱等性能,輕質、耐久、多功能、可持續發展的建筑材料已成為土木工程界的研究熱點,而輕骨料混凝土因具備這些優點成為用量僅次于普通混凝土的一種特種混凝土,在我國已獲得廣泛的應用。

簡介

輕骨料混凝土是指用輕粗骨料、輕砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干表觀密度不大于 1950kg/m3的混凝土。按細骨料品種可分為砂輕混凝土和全輕混凝土。按粗骨料品種又分為頁巖陶粒混凝土、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。按強度等級應劃分為:LC5.0、LC7.5、LC10、LC15、LC20、LC25、 LC30、LC35、LC40、LC45、LC50、LC55、LC60。按用途又可分為保溫輕骨料混凝土,結構保溫輕骨料混凝土,結構輕骨料混凝土。

性能

熱工性能

輕骨料是一種多孔材料,內部結構疏松多孔。輕骨料混凝土的這種多孔結構特征使其導熱系數和線膨脹系數都小于普通混凝土,熱工性能較好,所建造結構的保溫、抗高溫和耐火極限等性能均超過普通混凝土結構。由于輕骨料混凝土熱工性能優良,它被廣泛用作保溫隔熱材料,如預制保溫墻板和砌塊、預制式保溫屋面板。

變形性能

輕骨料混凝土的變形性能包括彈性模量、徐變收縮性能和溫度變形。

彈性模量

混凝土的彈性模量很大程度上取決于骨料和硬化水泥漿體的彈性模量及膠骨比。輕骨料的彈性模量比砂石低,輕骨料混凝土彈性模量一般比普通水泥混凝土的低25%~65%,輕骨料的密度越小,輕骨料混凝土彈性模量也越小。

收縮變形

輕骨料的含水率對混凝土收縮隨時間發展的特性影響很大,由于輕骨料“蓄水池”作用,高含水率的輕骨料混凝土早期收縮小于普通混凝土,但最終收縮大于普通混凝土;低含水率輕骨料混凝土的收縮始終大于普通混凝土。

徐變性能

輕骨料“蓄水池”作用對輕骨料混凝土徐變作用影響很小,輕骨料混凝土的徐變系數小于普通混凝土,但由于輕骨料混凝土的彈性模量較小,徐變值大于普通混凝土。

溫度變形

由于輕骨料的彈性模量比砂石小,輕骨料對水泥漿體溫度變形的約束力也比砂石小,所以輕骨料混凝土的溫度變形比普通水泥混凝土要大。

耐久性能

輕骨料混凝土不同使用條件下的抗凍性、抗滲性、抗碳化性以及結構輕骨料混凝土的氯離子含量應滿足《輕骨料混凝土技術規程》JGJ51-2002相關要求。

技術難點

01

輕骨料混凝土的離析問題

由于輕骨料的密度較小,在混凝土攪拌過程中,輕骨料容易上浮,產生離析現象。該問題的解決措施如下:

1

摻入硅灰或粉煤灰。在配制輕骨料時摻入硅灰或粉煤灰有以下幾方面的作用:第一,減少膠凝漿體和集料之間的密度差。硅灰和粉煤灰的密度小于水泥,摻入這些礦物外加劑后膠凝漿體的密度有所降低,縮小了膠凝漿體和輕骨料之間的密度差,從而減少了輕骨料上浮的推動力。第二,增大膠凝漿體的黏度。摻入硅灰或粉煤灰后,膠凝漿體的黏度將增大,從而增大了混凝土攪拌過程中顆粒運動的阻力,因而減慢了輕骨料上浮的速度。

2

控制輕骨料的粒徑,選擇合適的輕骨料級配。一方面減小粒徑有利于控制骨料的上浮。另一方面,骨料的級配對混凝土的穩定性有較大的影響,骨料級配越好,空隙越少,在保證流動性前提下所需的膠凝漿體的體積含量越少。

3

采用裹藝工藝.裹藝工藝,就是先將骨料與少量的水泥漿混合一下,使骨料表面預先黏上一層水泥漿,然后再與其余原材料一起攪拌。骨料表面黏漿具有兩個作用:①增大了骨料的密度,減少了骨料與膠凝漿體之間的密度差;②改善骨料顆粒的表面性質,提高骨料與膠凝漿體之間的黏結力。因此,裹藝工藝可以提高輕骨料混凝土的抗離析能力。

02

輕骨料混凝土的坍落度損失問題

輕骨料混凝土的坍落度損失主要源于骨料的吸水,減小了拌合物的流動性。減少攪拌后骨料的吸水是減小輕骨料混凝土坍落度損失的重要途徑,其具體措施包括以下幾方面:

1

對骨料進行預濕處理。攪拌混凝土之前,對輕骨料進行預濕處理,使輕骨料預先吸足水,則可以有效減少混凝土坍落度損失。對輕骨料進行預濕處理時要注意:①足夠的預濕時間。如果預濕處理時間不足,骨料并沒有完全吸足水。制備成混凝土后仍然繼續吸水,導致混凝土坍落度損失,不同輕骨料的吸水速度是不同的,需根據骨料的吸水性來掌握預濕處理時間。②采用泵送工藝時,要注意壓力吸水率和常壓吸水率之差。預濕處理相當于常壓下吸水,而高壓泵送混凝土時,仍然有一部分水被壓進骨料,使新拌混凝土變稠。因此,對于壓力吸水率與常壓吸水率相差較大的骨料,應對集料進行近似于泵壓狀態下的預濕處理,以滿足泵送要求。

2

選擇合適的施工工藝。不同的施工工藝對骨料的吸水率有不同的要求,特別是對壓力吸水率與常壓吸水率之差有不同的要求。如果采用吊車斗運送混凝土,要求骨料的常壓吸水率小一些。如采取高壓泵送混凝土,則要求骨料的壓力吸水率不能太大。因此須根據骨料的性能選擇合適的施工工藝。

03

輕骨料混凝土的收縮問題

低彈性模量的骨料和較高的水泥用量使輕骨料混凝土收縮較大,容易造成建筑物開裂。通過以下兩種措施可以減少輕骨料混凝土的收縮:①預濕處理,輕骨料含水率大于12.45%時,輕骨料混凝土的早期收縮率低于同條件的普通混凝土;②添加膨脹劑、粉煤灰和纖維,膨脹劑和粉煤灰使輕骨料混凝土具有微膨脹性,能夠補償收縮,纖維也能夠有效減小輕骨料混凝土的收縮。

原材料

(1)輕骨料混凝土所用水泥應符合現行國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GB 175)和《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥》(GB 1344)的要求。當采用其他品種的水泥時,其性能指標必須符合相應標準的要求。

(2) 輕骨料混凝土所用輕骨料應符合國家現行標準《輕集料及其試驗方法第 1部分:輕集料》(GB/ T l 7431. 1)和《膨脹珍珠巖》 (JC 209)的要求;膨脹珍珠巖的堆積密度應大于 80kg/ m3 。

(3)輕骨料混凝土所用普通砂應符合國家現行標準《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》(JGJ 52)的要求。

(4) 混凝土拌和用水應符合國家現行標準《混凝土拌和用水標準》(JGJ 63)的要求。

(5) 輕骨料混凝土礦物摻和料應符合國家現行標準《用于水泥和混凝土的粉煤灰》(GB 1596)、《粉煤灰在混凝土和砂漿中應用技術規程》 (JGJ 28)、《粉煤灰混凝土應用技術規范》(GBJ 146)和《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》 (GB/ T 18046)的要求。

(6)輕骨料混凝土所用的外加劑應符合現行國家標準《混凝土外加劑》(GB 8076)的要求。

配合比設計

輕骨料混凝土的配合比設計主要應滿足抗壓強度、密度和稠度的要求,并以 合理使用材料和節約水泥為原則。必要時尚應符合對混凝土性能(如彈性模量、碳化和抗凍性等)的特殊要求。

輕骨料混凝土配合比中的輕粗骨料宜采用同一品種的輕骨料。結構保溫輕骨 料混凝土及其制品摻入煤(爐)渣輕粗骨料時,其摻量不應大于輕粗骨料總量的 30%,煤 (爐)渣含碳量不應大于 10%。為改善某些性能而摻入另一品種粗骨料時,其合理摻量應通過試驗確定。

在輕骨料混凝土配合比中加入化學外加劑或礦物摻和料時,其品種、摻量和 對水泥的適應性,必須通過試驗確定。

大孔輕骨料混凝土和泵送輕骨料混凝土的配合比設計應符合《輕骨料混凝土技術規程》JGJ51附錄 A 和附錄B的規定。

輕骨料混凝土配合比設計時的水泥用量、水膠比、砂率等設計參數選擇可依據《輕骨料混凝土技術規程》JGJ51進行。

生產質量控制

(1)輕骨料進廠(場)后,應按現行國家標準《輕集料及其試驗方法》(GB/T l7431.1—2)的要求進行檢驗驗收,對配制結構用輕骨料混凝土的高強輕骨料,還應檢驗強度等級。請

(2)輕骨料的堆放和運輸應符合下列要求:輕骨料應按不同品種分批運輸和堆放,不得混雜;輕粗骨料運輸和堆放應保持顆粒混合均勻,減少離析。采用自然級配時,堆放高度不宜超過2m,并應防止樹葉、泥土和其他有害物質混入;輕砂在堆放和運輸時,宜采取防雨措施,并防止風刮飛揚。

(3)在氣溫高于或等于 5℃的季節施工時,根據工程需要,預濕時間可按外界氣溫和來料的自然含水狀態確定,應提前半天或一天對輕粗骨料進行淋水或泡水預濕,然后濾于水分進行投料。在氣溫低于5℃時,不宜進行預濕處理。

(4)大孔徑骨料混凝土的施工應符合《輕骨料混凝土技術過程》JGJ55的附錄A的規定,輕骨料混凝土的泵送施工應符合附錄 B的規定。

(5)應對輕粗骨料的含水率及其堆積密度進行測定。對預濕處理的輕粗骨料,可不測其含水率,但應測定其濕堆積密度。

(6)輕骨料混凝土生產時,砂輕混凝土拌和物中的各組分材料應以質量計量;全輕混凝土拌和物中輕骨料組分可采用體積計量,但宜按質量進行校核。輕粗、細骨料和摻和料的質量計量允許偏差為±3%;水、水泥和外加劑的質量計量允許偏差為±2%。

(7)輕骨料混凝土拌和物必須采用強制式攪拌機攪拌。

(8)輕骨料混凝土全部加料完畢后的攪拌時間,在不采用攪拌運輸車運送混凝土拌和物時,砂輕混凝土不宜少于 3min;全輕或干硬性砂輕混凝土宜為 3~4min。對強度低而易破碎的輕骨料,應嚴格控制混凝土的攪拌時間。

(9)外加劑應在輕骨料吸水后加入。采用粉狀外加劑,可與水泥同時加入。

質量運輸控制

(1)拌和物在運輸中應采取措施減少坍落度損失和防止離析。當產生拌和物稠度損失或離析較重時,澆筑前應采用二次拌和,但不得二次加水。

(2)拌和物從攪拌機卸料起到澆入模內的延續時間不宜超過 45min。

(3)當用攪拌運輸車運送輕骨料混凝土拌和物,因運距過遠或交通問題造成坍落度損失較大時,可采取在卸料前摻入適量減水劑進行攪拌的措施,滿足施工所需和易性要求。

施工質量控制

(1)輕骨料混凝土拌和物澆筑傾落的自由高度不應超過 1.5m。當傾落高度大于 1.5m 時,應加串筒、斜槽或溜管等輔助工具。

(2)輕骨料混凝土拌和物應采用機械振搗成型。對流動性大、能滿足強度要求的塑性拌和物以及結構保溫類和保溫類輕骨料混凝土拌和物,可采用插搗成型。干硬性輕骨料混凝土拌和物澆筑構件,應采用振動臺或表面加壓成型。

(3)現場澆筑的大模板或滑模施工的墻體等豎向結構物,應分層澆筑,每層澆筑厚度宜控制在 300~350mm。

(4)澆筑上表面積較大的構件,當厚度小于或等于 200mm 時,宜采用表面振動成型;當厚度大于200mm 時,宜先用插入式振搗器振搗密實后,再表面振搗。

(5)用插入式振搗器振搗時,插入間距不應大于棒的振動作用半徑的一倍,連續多層澆筑時,插入式振搗器應插入下層拌和物約50mm。

(6)振搗延續時間應以拌和物搗實和避免輕骨料上浮為原則。振搗時間應根據拌和物稠度和振搗部位確定,宜為10~30s。

(7)澆筑成型后,宜采用拍板,刮板,輥子或振動抹子等工具,及時將浮在表層的輕粗骨料顆粒壓入混凝土內。若顆粒上浮面積較大,可采用表面振動器復振,使砂漿返上,再作抹面。

養護

(1)輕骨料混凝土澆筑成型后應及時覆蓋和噴水養護。

(2)采用自然養護時,用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣水泥拌制的輕骨料混凝土,濕養護時間不應少于 7d;用粉煤灰水泥、火山灰水泥拌制的輕骨料混凝土及在施工中摻緩凝型外加劑的混凝土,濕養護時間不應少于14d。輕骨料混凝土構件用塑料薄膜覆蓋養護時,全部表面應覆蓋嚴密,保持膜內有凝結水。

(3)輕骨料混凝土構件采用蒸汽養護時,成型后靜停時間不宜少于2h,并應控制升溫和降溫速度。

(4)保溫和結構保溫類輕骨料混凝土構件及構筑物的表面缺陷,宜采用原配合比的砂漿修補。結構輕骨料混凝土構件及構筑物的表面缺陷可采用水泥砂漿修補。

質量檢驗與驗收

(1)輕骨料混凝土拌和物的檢驗應按下列規定進行:檢驗拌和物各組成材料的稱量是否與配合比相符。同一配合比每臺班不得少于一 次;檢驗拌和物的坍落度或維勃稠度以及表觀密度,每臺班每一配合比不得少于一次。

(2)輕骨料混凝土強度的檢驗應按下列規定進行,其檢驗評定方法應按現行國家標準《混凝土強度檢驗評定標準》(GBJ 107)執行。每 100 盤,且不超過 100m3 的同配合比的混凝土,取樣次數不得少于一次;每一工作班拌制的同配合比混凝土不足 100 盤時,取樣次數不得少于一次。

(3)混凝土干表觀密度的檢驗應按下列規定進行,其檢驗結果的平均值不應超過配合比設計值的±3%。連續生產的預制廠及預拌混凝土攪拌站,對同配合比的混凝土,每月不得少于四次;單項工程,每 100m3 混凝土的抽查不得少于一次,不足者按 100m3計。

(4)輕骨料混凝土工程驗收應按現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204)的有關規定執行。

(5)大孔輕骨料混凝土和泵送輕骨料混凝土的施工工藝以及質量檢驗和驗按照《輕骨料混凝土技術規程》JGJ51中附錄A和附錄B要求進行。

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