轻骨料混凝土解析.pdf

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1、幻灯片 1 轻骨料混凝土 幻灯片 2 定义：容重小于1900kg/m3 的混凝土称作轻混凝土。 作用： 轻混凝土主要用作保温隔热材料，也可以作为结构材料使用。一般情况下，容重较小 的轻混凝土强度也较低，但保温隔热性能较好；容重较大的轻混凝土强度也较高，可以用作 结构材料。 幻灯片 3 分类： (1)轻集料混凝土。 这是一种以容重较小的轻粗集料、轻砂 (或普通砂 )水泥和水配制成的 混凝土。制成的轻集料混凝土容重为700l900kg/m3 ，强度可达5 50MPa。 (2)多孔混凝土。该混凝土是在混凝土砂浆或净浆中引入大量气泡而制得的混凝土。根 据引气的方法不同，又分为加气混凝土和泡沫混凝土两种

2、。多孔混凝土的干容重为300 800kg/m3，是轻混凝土中容重最小的混凝土。但由于其强度也较低，一般干态强度为5.0 7.0MPa，主要用于墙体或屋面的保温。 幻灯片 4 (3)轻集料多孔混凝土。是在轻集料混凝土和多孔混凝土基础上发展起来的轻混凝土，即在 多孔混凝土中掺加一定比例的轻集料该混凝土干容重在9501000kg/m3 时，强度可达 7.510.0MPa。 幻灯片 5 (4) 大孔混凝土 ( 或无砂大孔混凝土) 。这是一种由粒径相近的粗集料、水泥和水为原料配制 成的混凝土。 由于粗集料粒径相近而又无细集料( 砂) ，或仅有很少细集料对粗集料起粘结作 用而无多余的水泥浆填充空隙，使混凝

3、土内部形成很多大孔，从而降低容重， 增加保温隔热 性能。无砂大孔混凝土根据所用的集料是轻集料还是普通集料，容重可在10001900 kg/m3 之间，强度一般为5.0 15.0MPa。 幻灯片 6 第一节概述 第一节概述 第一节概述 第一节概述 一轻集料混凝土的分类 （1）按用途分类，见表1。 幻灯片 7 （2）根据粗集料的种类，又可以把轻集料混凝土分成以下几种。 工业废料轻集料混凝土，如粉煤灰陶粒混凝土，煤矸石混凝土等。 天然轻集料混凝土，如浮石混凝土，火山渣混凝土等。 人造轻集料混凝土，如粘土陶粒混凝土，页岩陶粒混凝土等。 幻灯片 8 （3）按轻集料混凝土中的细集料是否用轻集料还可分为以下

4、几种。 全轻集料混凝土(简称全轻混凝土)，即粗细集料全部是用轻集料。 砂轻集料混凝土(简称砂轻混凝土)，即粗集料为轻集料，而细集料为普通砂。 无砂轻集料混凝土，只含轻粗集料不含轻细集料的轻集料混凝土。 幻灯片 9 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 二轻集料混凝土的原材料组成 (一)水泥 轻集料混凝土本身对水泥无特殊要求。选择水泥品种和水泥的强度等级仍要根据混凝土 强度、耐久性的要求。因为轻集料混凝土的强度可以在一个很大的范围内(550MPa)变动， 所以一般说不宜用高强度等级的水泥配制低强度等级的轻集料混凝土，以免影响混凝土拌和 物的和易性。 幻灯

5、片 10 一般情况下，如果轻集料混凝土的强度为fcu,L，水泥强度为fce，则 fce1.21.8fcu,L 如因各种原因限制， 必须用高强度等级的水泥配低强度的轻集料混凝土，可以通过掺加 粉煤灰来调节。 幻灯片 11 幻灯片 12 (二)轻集料 凡堆积密度小于或等于1200kg/m3 的人工或天然多孔材料，具有一定力学强度且可以 用作混凝土的集料都称之为轻集料。 1轻集料的分类 (1)按粒径分类 粒径大于或等于5mm，堆集密度小于或等于1000 kg/m3 的轻集料为轻粗集料。 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 粒径小于5mm，堆集密度小于或等于1200kg/m3

6、的轻集料为轻细集料(也称轻砂 )。 幻灯片 13 （ 2）按集料来源分类 天然轻集料，主要有浮石(一种火山爆发岩浆喷出后，由于气体作用发生膨胀冷却后 形成的多孔岩石)，经破碎成一定粒度即可作为轻质集料。 人造轻集料，主要有陶粒和膨胀珍珠岩等。 工业废渣轻集料，主要有矿渣、膨胀矿渣珠，煤矸石等。 幻灯片 14 陶粒是一种由粘土质材料(如粘土、页岩、粉煤灰、煤矸石)经破碎、粉磨等工序制成生料， 然后加适量水成球，经1100煅烧而形成具有陶瓷性能的多孔球粒，粒径一般为d2 20mm，其中 d5mm 可称为陶砂，d5mm 称陶粒。 膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩矿经加热膨胀而成的多孔材料。容重很小，仅200

7、300 kg/m3。是一种优良的保温隔热材料，但强度较低，用作集料时不能用于配制结构用轻质混 凝土。 幻灯片 15 2轻集料的技术要求 (1)结构表面特征及颗粒形状。轻集料的结构应符合两个基本要求：一是要多孔；二是 要有一定的强度。多孔才能使轻集料容重小(最大不大于1900 kg/m3)，有一定的强度才能作 为混凝土集料抵抗荷载。 幻灯片 16 表面特征指轻集料表面的粗糙程度和开口孔隙的多少。表面粗糙， 有利于硬化水泥浆体 与集料界面的物理粘结；开口孔多 会增加轻集料的吸水率，且可能消耗更多的水泥浆，但 开口孔隙从砂浆中吸取水分后又能提高集料界面的粘结力，降低集料下缘聚集的水分量，使 轻集料混

8、凝土的抗冻性和抗渗性及强度都得到一定的改善。 幻灯片 17 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 轻集料的颗粒形状主要有球形和碎石形。从轻集料受力的角度和对混凝土拌和物和易性的影 响，球形较好。 但从与水泥浆体粘结力的角度看，碎石形较球形好。另外，在拌制混凝土时， 由于集料较轻， 容易上浮，其小球形比碎石形更易上浮，其原因是碎石形表面棱角较多，颗 粒之间的内摩擦力较大而又易互相牵制。 幻灯片 18 在选择轻集料时可根据工程要求和轻集料上述特征进行选择。粘土陶粒、 粉煤灰陶粒主要形 状为球形，表面粗糙度低，开口孔隙少。而浮石、煤矸石为

9、碎石型，表面粗糙度高，开口孔 隙也较多。 幻灯片 19 (2)颗粒级配及最大粒径。和普通混凝土一样，轻集料的级配和最大粒径同样对混凝土的强 度等一系列性能有重要影响。轻粗集料级配是用标准筛的筛余值控制的，而且用途不同， 级 配要求也不同，同时还要控制最大粒径。级配要求及最大粒径要求见表3。 幻灯片 20 幻灯片 21 除表 3 所要求的级配和最大粒径外，对于自然级配的粗集料，其孔隙率应小于或等于50%。 “轻砂”主要指粒径小于5mm 的轻集料。主要有陶粒砂和矿渣粒等，要求其细度模数应小 于 4.0。轻砂的颗粒级配见表4。 幻灯片 22 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土

10、 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 幻灯片 23 (3)堆积密度。也称松堆密度，是指轻集料以一定高度自由落下、装满单位体积的质量。 堆积密度与轻集料的表观密度、粒径、粒型颗粒级配有关，同时还与集料的含水率有关。一 般情况下，轻集料的堆积密度约为表观密度的1/2。 幻灯片 24 为应用方便，将轻集料分成12 个密度等级，具体见表5。 幻灯片 25 (4)强度及强度等级。轻集料的强度不是以单粒强度来表征，而是以筒压强度和强度标号来 衡量轻集科的强度。 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 轻集料的筒压强度。测定筒压强度的装置如图1所示。 该装置包括一个规格为115mm1

11、00mm的带底钢筒和一个规格为113mm70mm的钢制 压头。测定时将经过筛分的1020mm的轻粗集料放入钢筒中， 然后在轻集料上放上钢制压 头，施加压力。当压头压入深度为20mm时读取抗压试验机的压力读数值P(单位为N)压 头截面积为A(单位为mm2)，则可求出筒压强度f。 幻灯片 26 幻灯片 27 轻集料的强度标号。 筒压强度反映了轻集料颗粒总体的强度水平。配制成轻集料混凝土后， 由于集料界面粘结及其他各种因素，轻集料与硬化水泥浆体一起承受荷载时的强度与筒压强 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 度有较大的差别。为此常用轻集料的合理强度来反映轻集料的强度性能。 幻灯片 28 轻粗集料

12、的筒压强度与强度等级及密度的关系见表7。 幻灯片 29 (5)轻集料的吸水率与软化系数。轻集料的孔隙率很高，因此吸水率比普通集料大得多， 不同轻集料由于孔隙率及孔特征差别，吸水率也往往相差较多。 由于轻集料的吸水率会影响混凝土拌和物的水灰比、工作性和硬化后的强度，所以必须控制。 软化系数K 则反映了材料在水中浸泡后抵抗溶蚀的能力。K 可以由下式计算。 幻灯片 30 w K g f f 式中fw饱和吸水后的强度； fg干燥时的强度。 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 幻灯片 31 不同品种轻集料的吸水率与软化系数要求见表8。 幻灯片 32 (三)掺合料 为改善轻集科混凝

13、土拌和物的工作性，调节水泥强度等级，配制混凝土时可以掺入一些具有 一定火山灰活性的掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等。其中粉煤灰最常用，效果也较好。 (四)拌和水 轻集料混凝土对拌和水的要求与普通混凝土相同。 (五)外加剂 在必要时，配制轻集料混凝土可以掺加减水剂、早强剂及抗冻剂等各种外加剂。 幻灯片 33 三、轻集料混凝土的配合比设计 轻集料混凝土的配合比设计主要应满足设计要求的强度、密度和拌和物施工的工作 性，并能合理使用材料，特别是应尽量节省水泥。 幻灯片 34 由于轻集料品种多，性能差异大，强度往往低于普通混凝土所使用的砂、石等集料，所 以配合比设计不能完全与普通混凝土一样。例如，其强度已不完

14、全符合普通混凝土的鲍罗米 强度公式， 水泥用量及水量的确定也与普通混凝土不同。虽然其设计步骤可以参考普通混凝 土，但很多参数的选择仍根据经验选择。 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 幻灯片 35 1.确定试配强度 0 kcu,ocu, 645.1ff 幻灯片 36 2确定水泥强度等级、品种及用量C 按照表 2 选取水泥的品种及强度等级。 根据经验，轻集料混凝土水泥用量主要与混凝土的强度及密度有关。表10 列出了 1m3 轻集料混凝土所需的水泥量与混凝土强度等级及密度等级的关系。 幻灯片 37 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝

15、土 幻灯片 38 应注意， 表 10 中混凝土等级CL30 时，所用的水泥强度等级为32.5MPa，大于或 等于 CL30 时所用水泥强度等级为42.5MPa，当采用其他标号水泥时，可以乘以表11 中规 定的调整系数。 另外，表 10 中水泥用量的下限值适用于球形颗粒，上限适用于碎石型颗粒(如 浮石 )及全轻混凝土。考虑到混凝土的变形，最高水泥用量不大于550 kg/m3。 幻灯片 39 幻灯片 40 3确定拌和水用量W0 拌和水用量根据施工要求的和易性(维勃稠度或坍落度)确定可参照表12 选取。 幻灯片 41 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 幻

16、灯片 42 选取时应注意表中“净水用量” 是未考虑轻集料吸水的用量。对于球型和普通型轻 集料 (如粘土陶粒、粉煤灰陶粒等)，由于吸水率相对较低，所以“净水量”即可以作为拌和 水用量；而对于碎石型轻集料相对吸水率较高， 一般应在净水用量的基础上增加10 kg/m3。 另外，本表净水用量仅适用于粗集料为轻集料，细集料为普通砂的“砂轻混凝土”。如果细 集料也为轻集料，应在净水用量的基础上附加轻砂1h 所吸的水量。粗集料是否预湿也影响 混凝土的实际用水量。综上所述，可参照表13 计算附加用水量。 幻灯片 43 幻灯片 44 4轻集料品种的选择 轻集料品种的选择应根据轻集料混凝土要求的强度等级、密度等级

17、来确定。 表 14 列出了我国生产的各种轻集料可能达到的轻混凝土各种性能指标，在选择集 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 料时可作为参考。 幻灯片 45 幻灯片 46 5砂率的确定 由于轻集料的堆积密度相差很大，且有“全轻”和“砂轻”之分，故砂率用密实状态的 “体积砂率” 。砂率选择可参见表15。 幻灯片 47 幻灯片 48 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 6计算轻细集料或砂的用量 按式 (145)计算细集料或砂的用量S0。 幻灯片 49 7粗集料用量计算 按式 (146)计算 1m3 粗集料用量G0 幻灯片 50 至此，已求得1 m3 轻

18、集料混凝土的水泥用量C0，水用量 W0，轻粗集料用量G0 及轻砂 (或 普通砂 )用量 S0。 幻灯片 51 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 四、轻集料混凝土的施工 由于轻集料混凝土中轻集料表观密度小，孔隙大， 吸水性强， 在施工过程中应注意如下 问题。 (1)为使轻集料混凝土拌和物的和易性和W/C 相对稳定，拌制前最好先将轻集料进行预 湿，预湿方法是将轻集料在水中浸泡1 h 后，捞出晾至表干无积水即可。在投料搅拌前，应 先测定集料含水率。 幻灯片 52 (2)为防止轻集料拌制过程中上浮，可采取如下措施。 以适宜掺量的掺合料等量代替部分水泥可以增加水泥浆体的粘度。掺

19、合料最好是硅 灰，天然沸石粉，其次是粉煤灰。 尽量采用强制式搅拌机搅拌。搅拌时先加粗细集料、水泥及掺和料，干拌l min 后， 加 l/2 拌和用水，再搅拌1min 后加剩余的1/2 水，继续搅拌2 min 以上即可出料。如掺加外 加剂，可将外加剂溶入到后加的l/2 水中。 在保证不影响浇筑的前提下，采用小坍落度。 幻灯片 53 (3)为防止拌和物离析，除在配料设计中采取措施外，应尽量缩短拌和物的运输距离， 如在浇筑前发现己严重离析，应重新进行搅拌。 (4)尽量采用机械振捣进行密实，如坍落度小于10mm，应采用加压振动方式进行捣实。 (5)应特别注意养护早期的保温，表面应盖草毡并洒水，常温养护时间视水泥品种不同 应不少于714 天，采用蒸汽养护升湿速度应控制在2 /min 以下，如采用热拌工艺，升温 速率可适当加快。 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土 第二节轻集料混凝土