轻集料混凝土与普通混凝土组成、结构和性能的对比

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水泥与混凝土
较 大的 轻集 料和 水分 集 中在 混凝 土表 层 往 下是 携 带 水泥 颗粒 的水 泥浆 体 层 底 层 是夹 杂较 细 颗粒 的 水 泥 砂浆 对比
硬化轻 集料 混凝 土和 普通 混凝 土结 构上 的
� 硬化混 凝土 结构 由 水泥 浆体 界 面 过渡 区和 集
� 外 分 层 作 用使 得 轻 集 料 主 要 集中 在 混 凝 土 的 料三 个环 节组 成 混 凝土 的性 质取 决于 他们 各自 的 中 上 层 处 于缺 少水 泥石 � 保护 的 环境 中 同 时由 于 性质 及其相 互 间的关 系 和整 体的 均 匀性 其 中界 面 轻 集 料 自 身颗 粒 强 度 比较 低 导致 在 混 凝 土 受 压 过渡 区 是 将 性质 完 全 不同 的 水 泥 浆 体和 集 料 连 成
� 轻集料混凝土与普通 混凝土结构上的
对比
2. 1 新拌轻 集料 混凝 土与 普通 混凝 土结 构上 的
对比
泛 应 用 有 必 要 对 其组 成 结 构 和 性 能与 普 通 混 凝 土 的 组 成 结 构 和 性能 作 一 比 较 以 期对 相 关 工 程 人 员有 所裨 益
� 轻集料混凝土与普通混凝土组成对比 � 混凝土 拌合 物由 于 组成 材料 密 度各 不相 同
� � 集 料中 的微 孔微 管系 统� 轻集 料的 微孔 微管 系统 在 低 2 5 % 65 % 2 �
新 拌混 凝土 中具 有吸 水 和供 水作 用 �吸水 作 用使 得 轻 集料 附近 处于 局部 低 水灰 比状 态 �因此 减 少或 避 免 了 集料下 部由 于内 分 层作 用而 形成 的 "水 囊" �避 免 了 界面处 氢 氧化钙 的富 集 和定 向排 列 �提 高了 集 料 与水 泥石 的界 面粘 结力 � 供 水作 用使 得集 料附 近 的 水泥 石能 够水 化充 分 �从而 增 加了 集料 表 面附 近 水 泥石 的密 实性 � 通 过 轻集 料的 吸 水与 供水 作用 � 使 轻 集 料 混凝 土 中 界 面区 不 再 是 混凝 土 中 的 最 薄 弱区� 的对 比
与 普通 混凝 土相 � 比 轻集 料 混凝 土能 够 在保 持 视配 制轻集 料 混凝土 品 种要 求而 定 可 以选 用粘 土
� � � � � 较 高 强度 的基 础 � 上 使混 凝土 的 自重 降低 % 以 陶粒 页岩 陶粒 粉 煤灰 陶粒 等 细集 料 可以 选用 河
� 上� 被 广泛 应用 于高 层建 筑 大跨 度桥 梁 海 洋工 程 砂 陶 砂或 机制 砂 等 现代 大型 工程 中 同时 轻 集 料混 凝土 还 具有 隔
时 处� 于混 凝土 中上 层的 轻集 料 由于 缺乏 水 泥石 的 一个 整体 的关 键环 节 它 的 性质 对混 凝 土的 性质 起 支 � 撑 和 保 护 而 特 别容 易 遭 到 破坏 在普 通 混 凝 土 着决 定性的 作 用 但 是界 面 过渡 区的 性 质又 受水 泥 中 粗 集料 � 和 砂 的 密度 相 近 是 � 所 有 组成 中 颗 粒 密 浆体 和集 料性 质的 支配 对 普通 混 凝土 而言 界 面 度 较 大的组 分 在拌 和过 � 程中 密 度较 小的 水 水 泥 过渡 区的 性质 主要 受水 泥浆 体的 支配 而 对 于轻 集 � 浆 上 浮 而 粗 集 料 与较 大 颗 粒的 细 集 料 下沉 结 果 料混 凝土 集料 与水 泥浆 体 对界 面过 渡 区的 性质 都 � 造 成各 组成 材料 在整 体 上的 分布 不均 匀 最 终形 成 有重 要影 响 普 通混 凝土 的外 分层 结 构 由于 外 分层 使 混凝 土 集料 与 水 泥石 的 强 度 和 弹 性 模 量的 相 对 大 小
1. 2 普通混 凝土 的组 成
热 保温 � 抗 震 高耐 久性 � 等性 � � 能 另外 在国 家十 一 普通 混 凝 土由 水 泥 矿 物 掺 和 料 石 砂 水 以 五科技 � 攻 关 "高 性 能 道路 水 泥 混凝 土 路 面 关 键 技 及外 加剂 等成 分组 成 术 "中 也包 括对 轻集 料混 凝土 应 用于 桥面 铺 装层 施 工 工艺 的研 究 由此 可 见 随 着 轻集 料混 凝 土的 广
水泥与混凝土
轻集料混凝土与普通混凝土组成
� 结构和性能的对比
� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
李 叶兴 �中 铁十 六局 集团 路桥工 程有 限责 任公 司� 北京 101500�
摘 要 � 综合比较了轻集料混凝土和普通混凝土在组 成 �结构 和性能上的差异 � 为在工程 应用中正确使用轻集 料混凝 土提供参考 � 关键词 �轻集料混凝土 �普通混凝土 �结构 � 性能 �组成 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � : C� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � .� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � : � � � � ; ; ; ; 中图分类号 � 528 文献标志码 �B 文章编号� 100 3 - 89 6 5 �2 0 10 �01 - 0028- 04
轻集料 混凝 土与 普通 混凝 土体 积稳 定性 上
混凝 土 的 变形 包 括 外 部 荷 载 引 起的 变 形 和 非 荷载 作用 下引 起的 变形 �
3. 2. 1 非 荷载 作用 下变 形
在没有 外在 荷载 的作 用下 �混 凝 土主 要有 6 种 收缩 变 形 �分 别 是 化学 收 缩 �塑 性 收 缩 �温 度 收缩 � 干燥 收缩 �自收 缩和 碳化 收缩 � (1�化学 收缩 � 轻 集料 混凝 土与 普 通混 凝土 的 化学 收缩 主要 取决 于水 泥矿 物组 成 �细 度和 掺和 料
所
ຫໍສະໝຸດ Baidu
� 以在 拌和 时混 凝土 易出 现分 层离析 现 象 轻 集料 混
1. 1 轻 集料� 混凝 土的 组成 凝土 中轻集 料 的颗粒 密 度较 小 在拌 和 过程 中密 度
轻� 集料 混凝 土由 水泥 矿 � 物 掺和 料 轻集 料 细 � 较小 的轻 集料 水上 浮 而水 泥浆 体 和砂 下沉 形 成 集 料 水以 及外 加剂 等成 分组 成 其中 轻集 料品 种 � 轻集 料混 凝土 的外 分层 结构 外 分层作 用 造成颗 粒
沿 着 浇灌方 向的 � 宏观 堆聚 结 构不 均匀 其 下 部强 度 决定 了混 凝土 内部 的应 力分 布 初始 微 裂纹 产生 的 大 于 顶 部 由� 于 水 分的 上 升 使 表 层 混凝 土 成 为 最 位置 以及 混凝 土的断 裂 行为 普 通混凝 土中 集料 弹 � � 性模 量较水 泥 石高得 多 两 相之 间 变形 不一 致 将 疏 松和 最软 弱的 部分 因此 在拌 和 过程 中 无论 是 轻 集 料 混 凝土 还 是 普 通混 � 凝 土 都 需具 有 较 高 的 稳 在它 们之间 的 界面区 产 生横 向拉 应 力 而普 通集 料 定 � 性 不分 层离 析 � � 的弹 性模 量较 高 吸 收应 力的 能 力较 强 因此 界 面 外 分层 结构 形成 � 的 同时 在 混凝 土中 也 形成 了 区是 混 凝 土 内部 微 裂 纹的 发 源 地 在普 通 混 凝 土
� 负 面影 响 而对 于普 通 混凝 土而 言 � 内分 层 作用 使 的强 度 弹性 模量比 普 通集 料与 水 泥石 更为 接 近 得 混凝 土在 细观 上变 得 不均 匀 从而 降低 混 凝土 的 使得 轻 集 料 混凝 土 内 部的 应 力 分 布 较普 通 混 凝 土
� 力 学 性能和 耐 久性能 由此 可见 内 分层 作 用对 轻 更加 均匀 一般 情况 下轻 集料 的弹 性模 量都 低于 水 � 集 料 混凝土 和 普通混 凝 土都 � 具有 负面 影 响 其中 轻 泥石 这导 致 水 泥 石将 吸 收 更 多的 应 力 拉 应 力 产 � 集 料混 凝土 负面 作用 较弱 些 � 生于 水泥石 界面 区将 处于 横向 压 应力 作用 下 这
� 内 分 层结构 � 内 分层 的形 成主 要是 � 由于 水在 向上 移 中 由 于墙 壁效 应的 存在 水 分在 集 料表 面富 集 形 动 � 的 过 程 中遇 到 较 大 的物 � 质 如集 � 料 钢筋而聚集 成高 水灰比 状 态 造 成界 面区 结 构疏 松 孔隙 率 高 在这些物 � 质下 部 � 与外 分 层 作用 不 同 内 分 层 作 用 氢氧 化 钙 晶 体定 向 排 列 强 度 低 因 此 界面 区 是 普 将 造成 混凝 � 土结 构在 � 细观 上的 不均 匀 由于 轻集 料 通混 凝土 中最 薄弱 的区 域 基体 集 料 与界 面三 相 � 在 混凝 土拌 和过 � 程中 吸 入水 分 能够 降低 集 料表 面 的强 度 弹性 模 量 相差 较 大 使 得 普 通 混凝 土 在 细 的 水 灰 比 在� 混 凝 土硬 化 后 期 轻 集 料的 供 水 作 用 观层 次呈 现明 显的 非匀 质性 � 轻集料 混凝 土的 匀质 性较 普通 混凝 土高 轻集 又 可以 使集 料周 围的 水 泥水 化充 分 增加 水 泥石 的 密 实 度 因 而在 一定 � 程度 上可 以 减少 内分 层 作用 的 料的 弹性 模 量一 般为 � � � � � � � 轻 集料 与 水泥 石
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水泥与混凝土
使得裂缝 � 的发 � � 源 � 地 更 多地 集 中 在水 泥 石 基 体 中 而 弹性 模量 一 般情 况下 可达 到 3 0 5 0 � 而 同强 度 不 是在 界面 区� 轻集 料混 � � 凝土 � 的 这一 特点 与 普通 混 等级轻集料混凝土的弹性模量 很难超过 3 0 � 凝 土 有较大 的不 同 � 此 外�在 轻 集料 混凝 土 中存 在 两 套 微孔微 管 系统 �即水 泥石 的 微孔 微管 系 统和 轻 根据 轻集 料的 种类 � 强 度及 混凝 土 配合 比不 同 �一 般情 况下 �轻集 料混 凝土 的 弹性 模量 比 普通 混凝 土
� 轻集料混凝土与普通混 凝土性能上的
对比
种类 以及 掺量 等� (2 �塑性 收缩 � 轻 集料 混凝 土由 于 轻集 料在 拌 和阶 段 吸 入 水泥 浆 中 的水 分 会 增 大 混凝 土 表 面 失
轻 集料 混凝 土与 普通 混凝 土力 学性 能上 的 对比
水速 率与 内部 水分 向表 面迁 移的 速 率之 差� 因而 有 可能 加大 轻集 料混凝 土 的塑性 收缩 �
3. 1. 1 抗 压强度
轻 集料 混凝 土比 普 通混 凝土 早期 强 度发 展快 � 强度可达到 2 强度的
(3 �温度 收缩 � 轻 集料 混凝 土的 弹 性模 量比 较 低�使 其在 同样 的温 度梯 度 下产 生的 温度 应 力值 小 于普 通混 凝土 �所以 因温 度 收缩 造成 的 开裂 并不 常 见� (4 �干燥 收缩 � 轻 集料 混凝 土的 弹 性模 量比 较 低� 同 时 水泥 用 量 较高 � 从 而导 致 轻 集料 混 凝 土 干 缩比 普通 混凝 土干 缩大 � (5 �自收 缩� 轻集 料混 凝土 自收 缩 比普 通混 凝 土自 收缩 小� 这 是因 为轻 集料 内部 含有 一定 数量 的 水分 � 随着 水 泥 浆 体内 部 相 对 湿度 的 降 低 �轻 集 料 内的 水 分 就 会及 时 予 以补 充 � 实 现 由内 至 外 的 养