轻骨料混凝土的现状与发展

施工注意事项:①在大、中桥面面层铺装施工时,如果采用和正常路面一样的摊铺压实方法,压实度和抗渗效果难以达到要求,因此在桥面铺装S MA路面时,可以采用减小钢轮压路机的振动幅度,采用跟一台胶轮压路机在终压前适当的温度时碾压一遍,防渗水效果会好一些,但要注意不要使玛　脂上浮,这个方法也适用于气温偏低时改性沥青S MA的正常施工。②改性沥青S MA摊铺施工时,应保持一个适当的摊铺速度,过快和过慢都会影响质量,摊铺速度过慢会引起压实过度造成玛　脂上浮,摊铺速度过快会造成压实度不足和渗水,比较适宜的速度在112～215mΠmin之间。

③拌和时要特别注意矿粉的称量精度,矿粉含水量应≯1%,以免粘堵矿粉的称量精度,使矿粉放料速度慢而产生溢料和拌和能力下降;还要特别注意木质纤维的称量精度,以免用量不准或添加不上而产生废料。在施工过程中S MA改性沥青路面施工质量检查要求见表6。

表6　SMA改性沥青路面施工质量检查要求

项目标准

平整度<016

构造深度Πmm018～112

路面实测空隙率Π%315～610

动稳定度Π(次Πmm)≥3000

8　结语

S MA路面在施工过程中按照规定和规范要求,严格控制质量,使路面的使用性能如:高温稳定性,低温抗裂性,耐久性,抗滑性都有了大的提高。上面层用改性沥青比用重交沥青效果好。

修回日期:2006-03-10

(责任审编　王　红)

铁　道　建　筑

Railway Engineering June,2006

文章编号:100321995(2006)0620104203

轻骨料混凝土的现状与发展

杨秋玲,马可栓

(南阳理工学院土木工程系,河南南阳　473004)

摘要:自20世纪60年代采用轻骨料混凝土取代普通混凝土至今,在国内外已有大批成功事例。文章介绍我国开展轻骨料混凝土的研究使用状况,列举其性能优越性及发展前景。重点介绍了几个成功应用的工程实例。

关键词:轻骨料　混凝土　应用实例

中图分类号:T U52812　文献标识码:B

1　国内外研究应用轻骨料混凝土概况

111　国外轻骨料混凝土的研究应用

轻骨料混凝土(又名轻集料混凝土,Light Weight Aggregate C oncrete)是指用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)、水泥和水,必要时加入化学外加剂的矿物掺合料配制而成,并且在标准养护条件下,28d龄期的干表观密度<1950kgΠm3的混凝土。

人造轻骨料最早使用年代在1920年左右。S1J海德是最初运用回转窑烧制膨胀粘土轻骨料,1928年,美国开始把这种方法用于商业生产。西欧在第二次世界大战以后才开始有了轻骨料的生产,美国和前苏联因缺少天然的普通骨料,大量生产和使用了人造轻骨料,使轻骨料混凝土在这两个国家得到飞速发展,但是轻骨料混凝土长期以来一直被当作非结构材料使用,应用范围受到了很大的限制。

自20世纪60年代中期,美国采用轻骨料混凝土取代普通混凝土,修建了休斯敦贝壳广场大厦并取得了显著的技术经济效益。如今,国外发达国家高性能轻骨料混凝土的应用已取得了丰富的经验。C L50～C L60轻骨料混凝土已在工程中大量使用,结构轻骨料混凝土的抗压强度最高为80MPa,其表观密度在1800～2000kgΠm3之间。

20世纪90年代初期,挪威、日本等国家研究了高性能轻骨料混凝土的配方、生产工艺、高性能轻骨料等,重点在于改善混凝土的工作性和耐久性,并取得了一定的成果。例如,英国采用高强轻骨料混凝土建造了北海石油平台;挪威已成功应用C L60级轻骨料混凝土建造了世界上跨度最大的悬臂桥;日本则在1998年成立了一个由18家公司组成的高强轻骨料混凝土研

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究委员会,专门研究粉煤灰轻骨料混凝土。

1993年以来,美国每年轻骨料使用量都在350～415万m3,其中用于结构混凝土部分在80万m3左右。挪威自1987年以来,已应用高性能轻骨料混凝土施工了11座桥梁。

112　国内轻骨料混凝土的研究

我国从20世纪50年代开始研究人造轻骨料,先后研制成粘土陶粒、页岩陶粒和烧结粉煤灰陶粒,目前年产量达300万m3。据1990年对10个省市不完全统计,从20世纪70年代至80年代用于房屋建筑外墙板的轻骨料混凝土约占其总用量的50%;用于建筑砌块约占砌块的27%。但是,由于我国的轻骨料质量较差,以粉煤灰为主的其它品种陶粒的质量不尽人意。所配制的结构用轻骨料混凝土的表观密度一般为1800～1950kgΠm3,抗压强度为510～25MPa,即密度较大,而强度偏低,使其应用和发展受到一定的限制。

20世纪90年代我国轻骨料混凝土的应用从以高层建筑外墙板为主,改变成以高层建筑框架填充墙用的小型空心砌块为主的格局;而在承重结构中的应用反而有所减少,显现极少应用结构轻骨料混凝土的奇怪现象。分析其原因主要是国内轻骨料过多偏重于墙体材料的应用,而用于承重结构的高性能陶粒的生产与开发并没有受到应有的重视,轻骨料混凝土发展缺乏统一的管理和协调。

随着对建筑节能和建筑物功能性要求的提高,高性能轻骨料混凝土的研究和应用也得到了快速发展。据1995年不完全统计,以超轻陶粒为主的各种陶粒年产量在20万m3以上。如今广州、乌鲁木齐、昆明、黑龙江和京津唐地区已成为超轻陶粒生产基地。上海生产出堆积密度为700～800kgΠm3的粉煤灰陶粒和500 kgΠm3以下的超轻陶粒;湖北宜昌生产的高强陶粒,可以配制出强度等级为C L30～C L60或更高的轻骨料混凝土。

随着宜昌、上海等地高强、高性能轻骨料的规模化生产,高强轻骨料混凝土,结构轻骨料混凝土在我国已逐步应用。

2　轻骨料混凝土的优良特性

轻骨料混凝土的强度等级用C L表示。强度等级达到C L30及以上者称为高强轻骨料混凝土。一般来说,高强轻骨料混凝土具有如下优点:

211　轻质高强

采用轻骨料混凝土替代普通混凝土是减轻结构自重的最直接、最有效的措施,在承载力相同的条件下可减轻重量20%～40%。轻骨料混凝土所具有的性能优势主要是指同其它品种的混凝土相比,轻骨料混凝土能在保持具有高强度的基础上,使混凝土的自重显著下降。对于结构恒载(即自重)占有较大比例且对材料性能有较高要求的高层建筑、大跨度桥梁等工程而言,轻骨料混凝土的这种优势表现出明显的优越性并使其具有很强的市场竞争力。J1Brakel研究了普通混凝土(自重=2500kgΠm3)和轻骨料混凝土(自重= 1750kgΠm3)对桥梁荷载的影响,认为桥梁跨度越大,采用轻骨料混凝土建造桥梁,其降低结构的自重越大,经济性也就越显著(见表1)。

表1　普通混凝土和轻骨料混凝土对桥梁荷载的影响

桥梁跨度Πm

普通混凝土轻骨料混凝土

恒载Π%活载Π%恒载Π%活载Π%

恒载的

减少Π% 103565247611

305050356515

506040425818

1008020564424

1309010633727

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(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),降低原材料和构件运输和安装费用等。

212　抗震性能好

地震力和上部结构的自重成正比,当结构采用轻骨料混凝土后,由于自重的下降,将降低地震力。同时,由于轻骨料混凝土的弹性模量比同等级的普通混凝土低,结构的自振周期将变长,变形能力增强,结构破坏时将消耗更多的变形能。因此,轻骨料混凝土有利于改善建筑物的抗震性能和抵抗动荷载作用的能力。据介绍,陶粒混凝土相对抗震系数为109,普通混凝土为84,砖砌体为64。从实际地震考验结果来看,位于京津地区的几十幢轻骨料混凝土工业与民用建筑,经1976年唐山强烈地震后都基本完好,可正常使用,而周围的砖混结构建筑都有不同程度的破坏或倒塌。

213　抗裂性好

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小,使得由于冷缩和干缩作用引起的拉应力相对较小,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是非

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2006年第6期轻骨料混凝土的现状与发展